橄榄岩防辐射混凝土的试验研究

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发布时间：2021-09-12

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橄榄岩防辐射混凝土的试验研究
王进君，李国锋，孟德川
(大连理工大学电气工程学院，辽宁大连116024)
摘要：在辐射屏蔽混凝土中氢元素含量对于中子
屏蔽具有重要作用，水中含有较大比例的氢元素，因此
材料中的结晶水含量在辐射屏蔽混凝土制造中是一个
关键因素。以富含结晶水(质量分数m>6 )的橄榄
岩为混凝土的粗、细集料，完成了混凝土配合比试验，
配制了C3o等级的防辐射混凝土。中子和7射线屏蔽
试验结果表明，同普通混凝土相比，橄榄岩混凝土中子
辐射屏蔽性能明显增强，7射线屏蔽性能也比较优异。
关键词：防辐射；混凝土；橄榄岩；中子；射线
中图分类号： TU528．35 文献标识码：A
DOI：10．3969／i．issn．1001-9731．2014．13．023
1 引言
辐射屏蔽用混凝土除了应满足一般工程技术要求
之外，在设计中还要重点考虑对7射线和中子的屏蔽。
目前国内外辐射屏蔽用混凝土技术主要有两种[1 ]：
(1)采用磁铁矿石、褐铁矿石或重晶石作为粗、细集
料，同时引入充分数量的结晶水和含硼、锂等轻元素的
化合物及其掺和料[3 ；(2)应用高性能混凝土技术，掺
加矿物掺合料，降低混凝土水灰比，减少混凝土收缩
率，提高混凝土抗开裂能力和其密实性。
密度高的粗、细集料可以屏蔽7射线，但是与混凝
土其它组分之间的密度差较大，造成新拌防辐射混凝
土的和易性能较差，硬化防辐射混凝土的密度均一性
得不到有效保证。含轻元素的化合物能有效捕捉中子
且不形成二次7射线，射线屏蔽作用较好，特别是针对
中子射线，要求含有氢原子的材料，尤其含有氢原子的
水则具有较强的防护能力E4-s~。而水在混凝土中所存
在的形式主要有以下几种：结晶水，是材料及水泥水化
产物晶体中所含的水，也称为化学结合水；吸附水，也
称凝胶水；毛细孔水，存在于混凝土毛细孔中的水，为
可结冰水；游离水，也称自由水。随着水合反应的进
行，水与水泥反应产生化学结合，并随着反应的进行，
化学结合水增加。化学反应使水分固定在混凝土中而
不会被蒸发，但吸附水、毛细孑L水和游离水，在高温条
件下会大部分失去_6]。因此辐射屏蔽用混凝土中的结
晶水含量直接影响其中子屏蔽性能。
目前用于制备辐射混凝土的常用材料为磁铁矿
石、褐铁矿石或重晶石，结晶水含量一般低于4 口 j。
本文采用结晶水含量高的橄榄岩作为辐射屏蔽混凝土
的粗、细集料，由于富含结晶水的橄榄岩石材料的水分
和水化产物凝胶含氢量较高，能较好地慢化和吸收中
子，从这一方面来说，其是一种较理想的材料，达到提
高混凝土屏蔽性能的目的。
2 实验
2．1 原材料的选择
水泥，大连小野田水泥有限公司生产的复合硅酸
盐水泥(P·C 32．5)。
集料，选用辽宁某地生产的橄榄岩，差热分析曲线
如图1所示，其成分及水分含量如表1所示