重晶石防辐射混凝土配合比设计及其性能研究

摘要

重晶石防辐射混凝土除了应满足建筑结构的一般功能之外，更重要的是要具有防护射线的功能。随着核技术的发展和国家核电中长期发展规划的实施，重晶石防辐射混凝土的应用将日益广泛。本文采用试验研究与理论分析相结合的方法，对原材料及其性能、重晶石防辐射混凝土配合比设计、性能和施工技术与工艺参数进行了较系统的研究，针对其易离析的特点，提出以相对沉降系数作为抗离析的评价指标。
　　 研究结果表明：(1)重晶石防辐射混凝土宜采用密度较大、与水结合较多、水化热较低的水泥；所选重晶石骨料表观密度应能满足混凝土表观密度要求，粗细骨料级配应为连续级配，级配较差时，应进行调整。(2)重晶石防辐射混凝土的表观密度与骨料的表观密度呈线性增长关系；密度随用水量的增加有所降低。与普通混凝土配合比设计相比，重晶石防辐射混凝土应首先选择合适的重晶石原材料，其用水量的选择可以参考普通混凝土的用水量选择，达到相同坍落度时，用水量选择比普通混凝土小5kg/m3；砂率选择在普通混凝土砂率的基础上，增加30％～5％左右。掺入普通砂石骨料，重晶石混凝土的表观密度降低；掺入普通粗骨料可以提高混凝土的强度，而掺入普通细骨料，混凝土强度变化不明显。(3)相对沉降系数可以用于评价重晶石防辐射混凝土骨料的相对沉降和抗离析能力，相对沉降系数越大，其抗离析能力越差。(4)重晶石防辐射混凝土抗压强度与水灰比符合Bolomy公式，灰水比与强度具有较好的线性相关性，由相关分析得出，αa=0.50，αb=0.35；其轴心抗压强度为立方体抗压强度的75％～80％；劈裂抗拉强度为立方体抗压强度的6％～8％；弹性模量比同强度等级的普通混凝土小。(5)重晶石防辐射混凝土在100℃时，内部水分损失严重，而强度损失较小；其线膨胀系数比普通混凝土大，在温度低于80℃时，线膨胀系数可取为(1.6～2.0)x10-5/℃。(6)纤维素增稠剂可以明显改善重晶石防辐射混凝土的和易性，防止离析和泌水，但是会降低混凝土的防辐射能力和强度，其最佳掺量为0.05％。(7)重晶石防辐射混凝土的施工需要把握住其表观密度大，易离析的特点，建立完整的施工方案，保证混凝土的施工质量。