防核辐射混凝土高温稳定性能试验研究

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发布时间：2021-09-11

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防核辐射混凝土高温稳定性能试验研究
李国刚’，毕春梅
(1．湖北省宜昌市建筑节能办公室，湖北宜昌443000；2．葛洲坝集团第一工程有限公司安全质量环保部，湖北宜昌443002)
摘要：利用综合热分析仪、热膨胀仪、x射线衍射仪及扫描电镜，通过测试防核辐射混凝土中水泥石的热分解过程、高温矿物组成变化、
热膨胀性能、高温后抗压强度变化，砂浆的热膨胀性能和混凝土高温后微观形貌变化及抗压强度变化，研究了防核辐射混凝土的高温热稳定
性能。结果表明，经700℃高温后，水泥石中c—s—H凝胶网状结构出现破碎，数量减少，其主要矿物组分为CaO、Ca(OH) 、C，S和B，C S，集料
与水泥石界面结构松散，并出现裂纹；40～600℃过程中，水泥石和砂浆呈先膨胀后收缩的变化趋势，且水泥石的热膨胀系数远大于砂浆。
关键词：防核辐射混凝土；热膨胀系数；水泥石热分解；高温抗压强度
中图分类号： TU528．35 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2011)08—0048—03
Experim ental research on the high temperature stability of radiation shielding concrete
LIGuo-gang’。BIChtm-m ei
(1．BuildingEnergy SavingOfice ofYichangCityofHubeiProvince，Yichang443000，China；
2．Safety，QualityandEnvironmentalProtectionDepartmentofChinaGezhoubaGroupNo．1 EngineeringLimitedCompany，Yichang443002，China)
Abstract： The high temperature stability ofradiation shielding concrete is studied according to testing the thermal decompositioncement process，
the change ofmineral composition，thermal expansion and compressive strength ofpaste，the thermal expansion ofmortar and the change ofmi—
cro—morphology and compressive strength ofradiation shielding concrete after high temperature by comprehensive therm al analyzer。therm al expan—
sion instrument，XRD and SEM．The results indicate that the reticular formation ofC—S—H is broken and the quantity decreased，the major mineral
composition ofpaste is CaO、Ca(OH)2、C3S and B—C2S，the interface between aggregate andpaste ofconcrete become loosely-structured and crack
ing，andduring40~600℃ ，thepasteandmortarfirstlyexpand，an dthen shrink，andthe shrink age rateofpasteismuchgreaterthanthatofmortar．
Key words： radiation shielding concrete；thermal expansion coeficient；cement paste therm al decomposition；high temperature compression
strength
0 引言 1 试验
由于特殊的用途，防核辐射混凝土所处的使用环境比一
般混凝土恶劣。如由于各种高能射线的作用，其经常性的正常
使用温度高于室温。核电站的压力容器和安全壳处于经常性
的正常使用条件下的温度在60～120℃ ，用于军事工程的防核
辐射混凝土受到武器轰击时，其表面温度可在1 h内上升至
900℃甚至更高。防核辐射混凝土长期处于热环境中容易产生
裂缝，加之防核辐射混凝土的高密度集料热膨胀系数较普通砂
石大，势必增加防核辐射混凝土内部的热应力，使其更易开裂。
当混凝土产生裂缝时，其防辐射能将显著降低。韩国ChangMin
Lee、Yoon Hee Lee等人的研究【IJ指出，当20 ClTI厚的防核辐射
混凝土，出现O．4 III1TI的裂缝时，其防辐射性能不到原来10％。
凶此，防核辐射混凝土应具有良好的热稳定性，以保证其屏蔽
能力。
本研究通过测试经高温后的防核辐射?昆凝土和水泥石抗
压强度变化，同时利用综合热分析仪、热膨胀仪、x射线衍射仪
及扫面电镜从热分解、热膨胀和微观结构等方面研究了水泥石、
砂浆及防核辐射混凝土的热稳定性能。
收稿日期：2011-02一叭
基金项目：国防基础科研项目(200929ZX01)
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1．1 原材料
(1)水泥：武汉亚东洋房牌P·0 42．5级水泥，比表面积348 mZ／kg；
矿粉：武钢粒化高炉水淬矿渣粉，比表面积为420 m2／kg；硅灰：
陕西产硅微粉，比表面积20 mZ／g。
(2)细集料：长江中砂，细度模数2．5，表观密度2 584 kg／m ，
含泥量0．9％；硼玻璃砂，粒径≤1．18 mill，含硼量15％。
(3)粗集料：5～20mm花岗岩碎石，表观密度为2 643 kg／m ，
吸水率为0．83％；直径10[nln，长度5～20 mm钢段，表观密度
7 500kg／m 。
(4)减水剂：聚羧酸高效减水剂，固含量20％。
1．2 试验配合比
试验配合比，见表1-3。
1．3 试验方法
根据表2的配合比成型40 mmx40 mmx40 mm的净浆试
件，标准养护成规定龄期的水泥石；按表3配合比成型 5，长
25 mm 的水泥石、砂浆圆柱体试样，利用热膨胀仪进行高温热
膨胀测试；按照表1的配合比成型100 mmx100 mlnx100 mm