技术领域
[0001] 本
发明涉及混凝土技术领域，具体涉及一种钢渣钢屑防辐射混凝土及其制备方法。
背景技术
[0002] 核辐射主要是α、β、γ三种射线：α射线是氦核，外照射穿透能
力很弱，只要用一张纸就能挡住，但吸入体内危害大；β射线是
电子流，照射
皮肤后烧伤明显。这两种射线由于穿透力小，影响距离比较近只要辐射源不进入体内，影响不会太大；γ射线的穿透力很强，是一种
波长很短的
电磁波。γ辐射和
X射线相似，能穿透人体和
建筑物，危害距离远。
宇宙、自然界能产生
放射性的物质不少但危害都不太大，只有核爆炸或核电站事故
泄漏的放射性物质才能大范围地对人员造成伤亡。
[0003] 在
冶炼钢
铁过程中产生了大量的钢渣，带来了不可忽视的环境问题。目前我国对钢渣的利用主要还是依靠道路工程和回炉再利用，每年能有效利用的钢渣不足一成，大部分钢渣都没有合适的方法进行处理与利用。为了减少环境污染，需要一种合适的方法来对钢渣进行处理。国外某些国家，如日本、美国的利用率均达到90％以上。
[0004] 防辐射混凝土又称屏蔽混凝土、防射线混凝土。容重较大，对γ射线、X射线或
中子辐射具有屏蔽能力，不易被放射线穿透的混凝土。现如今防辐射重混凝土应用已经非常普遍，尤其对于一些关于核工业的大型建筑的设计时都会考虑应用到防辐射混凝土，再就是随着高科技的发展，在医疗方面，应用关于一些放射性仪器特别多，因此所需一些特殊的建筑，都会大量应用防辐射重混凝土。
[0005] 防辐射混凝土中，胶凝材料一般采用
水化热较低的
硅酸盐
水泥，或高
铝水泥、钡水泥、镁
氧水泥等特种水泥。用重晶石、
磁铁矿、褐铁矿、废铁
块等作
骨料。加入含有
硼、镉、锂等的物质，可以减弱中子流的穿透强度。常用作铅、钢等昂贵防射线材料的代用品。用于屏蔽X射线、γ射线和中子辐射作用的混凝土。用于
原子能反应堆、粒子
加速器，以及工业、农业和科研部
门的放射性同位素设备的防护。在目前的防辐射混凝土中，重晶石(BaSO4)比重4300kg/m3～4700kg/m3，性脆，国内防辐射混凝土多用重晶石作为防辐射用集料，该材料主要产于陕西、湖北、山东等地，由于该材料较脆，从各地取得的原材料多棱
角，多针片状，不利于
泵送。且该材料
热膨胀系数和收缩值较大，对超大体积、要求控制温升的混凝土有出现裂缝的潜在
风险。
[0006] 作为目前在国内还无法充分
回收利用的钢渣，如果将其与防辐射混凝土联系起来，将其用于制备符合要求的防辐射混凝土，将能极大地提高钢渣的利用率。
发明内容
[0007] 本发明的目的是为了解决目前的钢渣以及钢屑回收利用率较低的问题，提供一种钢渣钢屑防辐射混凝土及其制备方法，本
申请将其应用于混凝土，不仅可以降低利用铅和钢进行防辐射的成本，更重要的是为钢渣找到了一种回收利用的出处，极大地提高了钢渣的回收利用率。
[0008] 为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
[0009] 一种钢渣钢屑防辐射混凝土，包括以下重量份数的组分：42.5级水泥100份，水30-45份，钢渣150-200份，钢屑50-80份，赤铁矿30-50份，
玄武岩20-40份，硅粉5-9份，矿粉10-
15份，硬硼
钙石5-8份，河砂10-20份，
减水剂1-3份。
[0010] 优选的，包括以下重量份数的组分：42.5级水泥100份，水35-45份，钢渣150-180份，钢屑70-80份，赤铁矿45-50份，玄武岩25-40份，硅粉5-9份，矿粉10-15份，硬硼钙石5-8份，河砂10-12份，减水剂1-3份。
[0011] 优选的，钢渣的尺寸为0.1-1mm和1-5mm两种粒径范围按照重量比为3-5:1的比例混合组成。
[0012] 优选的，钢渣中f-CaO小于等于2％。
[0014] 优选的，水泥为42.5级普通
硅酸盐水泥。
[0015] 优选的，钢屑的
比表面积为100-150m2/kg。
[0016] 优选的，赤铁矿的表观
密度≥4000kg/m3，粒径为5-20mm。
[0017] 优选的，玄武岩的表观密度≥2500kg/m3，粒径为1-5mm。
[0018] 一种钢渣钢屑防辐射混凝土的制备方法，包括以下步骤：
[0019] (1)按照既定配比，采用
搅拌机进行拌合，分两次投料，首先将粒径5mm以下的固料投料，并加入水和减水剂，搅拌混合，搅拌时间为30-40s；
[0020] (2)将剩余大于5mm的物料投料继续进行搅拌，搅拌时间为50-70，同时控制总搅拌时间为90-100s；
[0021] (3)将搅拌后的混合物注入模具，制得防辐射混凝土。
[0022] 本发明与
现有技术相比，有益效果是：将钢渣进行了有效利用，同时制得的混凝土密度较大，具有一定的防辐射性能，且其导热系数较高，
热膨胀系数较低，整体均质性较好，没有空洞和裂缝等
缺陷。
具体实施方式
[0023] 下面通过具体
实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。
[0024] 如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
[0025] 防辐射混凝土不同于普通水泥混凝土，不但表观密度大，含
结合水多，而且要求导热系数较高(使局部的
温度升高最小)、热膨胀系数低(使由于温升而产生的应变最小)、
干燥收缩率小(使温差应变最小)，还要求混凝土具有良好的均质性，不允许有空洞、裂缝等缺陷，具有一定的结构强度和耐火性。因此，针对这些要求，本申请提供了一种钢渣钢屑防辐射混凝土，包括以下重量份数的组分：
[0026] 42.5级水泥100份，水泥为42.5级普通硅酸盐水泥；该水泥
质量稳定、强度高、用量少、收缩小可减少水化热、防止开裂；
[0027] 水30-45份；
[0028] 钢渣150-200份，钢渣的尺寸为0.1-1mm和1-5mm两种粒径范围按照重量比为3-5:1的比例混合组成，并且，钢渣中f-CaO小于等于2％；
[0029] 钢屑50-80份，钢屑的比表面积为100-150m2/kg；
[0030] 赤铁矿30-50份，赤铁矿的表观密度≥4000kg/m3，粒径为5-20mm；
[0031] 玄武岩20-40份，玄武岩的表观密度≥2500kg/m3，粒径为1-5mm；
[0032] 硅粉5-9份，选择S95硅粉；
[0033] 矿粉10-15份，选择S95矿粉；
[0034] 硬硼钙石5-8份，河砂10-20份，减水剂1-3份减水剂为
聚羧酸减水剂。
[0035] 由于混凝土需要泵送，并且需要控制水化热，因此同时选择矿粉配合硅粉以及硬硼钙石，同时选择上述合理的搭配，通过上述搭配，选择合理的搭配不但可以减少用水量，还可降低大体积内部温度，以防温度梯度引起的收缩裂缝。当然，为了提高混凝土密度、减少用水量及满足泵送要求，选用了高效的减水剂，这样可以延长混凝土
凝结时间，调节混凝土水化热。
[0036] 上述的钢渣钢屑防辐射混凝土的制备方法，包括以下步骤：
[0037] (1)按照既定配比，采用搅拌机进行拌合，分两次投料，首先将粒径5mm以下的固料投料，并加入水和减水剂，搅拌混合，搅拌时间为30-40s；
[0038] (2)将剩余大于5mm的物料投料继续进行搅拌，搅拌时间为50-70，同时控制总搅拌时间为90-100s；
[0039] (3)将搅拌后的混合物注入模具，制得防辐射混凝土。
[0040] 不同的投料方式对混凝土和易性及强度具有一定的影响，因此，本申请采用二次投料，在一定程度上避免了水分向粗集料与水泥
砂浆界面的集中，和易性较好，同时混凝土硬化后的界面过渡层结构更致密，粘结性加强，从而使混凝土强度提高。
[0041] 同时，搅拌时间与搅拌机的性能、装料容量、投料方式和外加剂都有紧密的联系，为了避免混凝土的粘聚性增大，坍落度损失增大影响施工，因此，本申请将搅拌时间控制在100s以内，并且以90-100s为宜。
[0042] 实施例1：
[0043] 一种钢渣钢屑防辐射混凝土，包括以下重量份数的组分：
[0044] 42.5级水泥100份，水泥为42.5级普通硅酸盐水泥；
[0045] 水30份；
[0046] 钢渣200份，钢渣的尺寸为0.1-1mm和1-5mm两种粒径范围按照重量比为3:1的比例混合组成，并且，钢渣中f-CaO小于等于2％；
[0047] 钢屑80份，钢屑的比表面积为100-150m2/kg；
[0048] 赤铁矿30份，赤铁矿的表观密度≥4000kg/m3，粒径为5-20mm；
[0049] 玄武岩40份，玄武岩的表观密度≥2500kg/m3，粒径为1-5mm；
[0050] 硅粉5份，选择S95硅粉；
[0051] 矿粉15份，选择S95矿粉；
[0052] 硬硼钙石5份，河砂20份，减水剂1份减水剂为聚羧酸减水剂。
[0053] 上述的钢渣钢屑防辐射混凝土的制备方法，包括以下步骤：
[0054] (1)按照既定配比，采用搅拌机进行拌合，分两次投料，首先将粒径5mm以下的固料投料，并加入水和减水剂，搅拌混合，搅拌时间为40s；
[0055] (2)将剩余大于5mm的物料投料继续进行搅拌，搅拌时间为50s，同时控制总搅拌时间为90-100s；
[0056] (3)将搅拌后的混合物注入模具，制得防辐射混凝土。
[0057] 实施例2：
[0058] 一种钢渣钢屑防辐射混凝土，包括以下重量份数的组分：
[0059] 42.5级水泥100份，水泥为42.5级普通硅酸盐水泥；
[0060] 水45份；
[0061] 钢渣150份，钢渣的尺寸为0.1-1mm和1-5mm两种粒径范围按照重量比为5:1的比例混合组成，并且，钢渣中f-CaO小于等于2％；
[0062] 钢屑50份，钢屑的比表面积为100-150m2/kg；
[0063] 赤铁矿50份，赤铁矿的表观密度≥4000kg/m3，粒径为5-20mm；
[0064] 玄武岩20份，玄武岩的表观密度≥2500kg/m3，粒径为1-5mm；
[0065] 硅粉9份，选择S95硅粉；
[0066] 矿粉10份，选择S95矿粉；
[0067] 硬硼钙石8份，河砂10份，减水剂3份减水剂为聚羧酸减水剂。
[0068] 上述的钢渣钢屑防辐射混凝土的制备方法，包括以下步骤：
[0069] (1)按照既定配比，采用搅拌机进行拌合，分两次投料，首先将粒径5mm以下的固料投料，并加入水和减水剂，搅拌混合，搅拌时间为30s；
[0070] (2)将剩余大于5mm的物料投料继续进行搅拌，搅拌时间为70s，同时控制总搅拌时间为100s；
[0071] (3)将搅拌后的混合物注入模具，制得防辐射混凝土。
[0072] 实施例3：
[0073] 一种钢渣钢屑防辐射混凝土，包括以下重量份数的组分：
[0074] 42.5级水泥100份，水泥为42.5级普通硅酸盐水泥；
[0075] 水35份；
[0076] 钢渣180份，钢渣的尺寸为0.1-1mm和1-5mm两种粒径范围按照重量比为3-5:1的比例混合组成，并且，钢渣中f-CaO小于等于2％；
[0077] 钢屑70份，钢屑的比表面积为100-150m2/kg；
[0078] 赤铁矿45份，赤铁矿的表观密度≥4000kg/m3，粒径为5-20mm；
[0079] 玄武岩25份，玄武岩的表观密度≥2500kg/m3，粒径为1-5mm；
[0080] 硅粉8份，选择S95硅粉；
[0081] 矿粉12份，选择S95矿粉；
[0082] 硬硼钙石6份，河砂12份，减水剂3份减水剂为聚羧酸减水剂。
[0083] 上述的钢渣钢屑防辐射混凝土的制备方法，包括以下步骤：
[0084] (1)按照既定配比，采用搅拌机进行拌合，分两次投料，首先将粒径5mm以下的固料投料，并加入水和减水剂，搅拌混合，搅拌时间为35s；
[0085] (2)将剩余大于5mm的物料投料继续进行搅拌，搅拌时间为60，同时控制总搅拌时间为95s；
[0086] (3)将搅拌后的混合物注入模具，制得防辐射混凝土。
[0087] 上述实施例的产品性能的见下表。
[0088]
[0089]
[0090] 通过上述的性能数据显示，本申请的防辐射混凝土，不但表观密度大，而且导热系数较高，导热系数远高于常规混凝土的1.7w/m.k；同时，热膨胀系数低，均小于10×10-6/℃；
[0091] 通过对制得的产品进行观察，还发现，本申请的产品具有良好的均质性，没有空洞和裂缝等缺陷。
[0092] 上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的
权利要求范围决定。
