一種可屏蔽輻射的高流態低收縮c30混凝土的製作方法
2023-09-15 16:04:45
專利名稱：一種可屏蔽輻射的高流態低收縮c30混凝土的製作方法
技術領域：
本發明涉及建築材料，特別涉及到一種用於屏蔽輻射的、具有高流態低收縮率的C30混凝土。
背景技術：
上海質子重離子醫院建成後將具有國際最為先進的腫瘤治療設備專業醫院。由於設備複雜、防輻射屏蔽等級要求極高，為了控制混凝土屏蔽牆感生放射性的量，對用於本項目輻射屏蔽目的的混凝土各原材料、裂縫控制等提出了一系列極高要求。醫院中的質子重離子放療區(以下簡稱PT區)由離子源房間、直線加速器、射頻間、同步加速器、高能束流傳輸系統上、下段、四個治療房及配套的設備機房、輔助用房組成。PT區由於設備複雜、防輻射屏蔽等級要求極高，從而結構構造複雜，整個結構設計的屏蔽牆厚度從1500mnT3750mm不等，樓板厚度從1200mnT2500mm不等,配筋量高。同時由於SH-PT治療裝置是一高能粒子加速器裝置，在操作時設備發出質子射線和中子射線來實施腫瘤治療工作，但裝置的運行會對輻射屏蔽牆造成輕微的活化而產生感生放射性，從輻射安全角度看，需要將因活化而產生感生放射性對工作人員的輻射照射降低到可合理達到的儘可能低的水平。因活化而產生的感生放射性的量的多少是與被活化介質(這裡即指混凝土屏蔽牆)的材料和化學組分有關的。為了控制混凝土屏蔽牆感生放射性的量，需要對輻射屏蔽混凝土的各種原材料、裂縫控制等提出一系列極高要求。一般情況下，防射線混凝土即指防護來自室內各種同位素、加速器或反應堆等原子能裝置的原子核輻射的特種混凝土，也是一種能夠有效防護對人體有害射線輻射的新型混凝土。重晶石混凝土是一種常見類型的防射線混凝土。但重晶石混凝土與普通混凝土最大的區別就是兩者使用的骨料不同，重晶石混凝土使用的骨料是密度較大且能強有力的抗r射線的重晶石，而膠凝材料與其他混凝土類似。但是若以重晶石混凝土來應用在質子重離子醫院的建設中就難以有效地屏蔽質子射線和中子射線，並且重晶石混凝土還存在勻質性較差的問題，難以在施工中保證其流動性和收縮率。
發明內容
本發明的目的在於克服上述現有技術中存在的上述不足，提供一種可屏蔽輻射的高流態低收縮C30混凝土。本發明的混凝土要求其除具有屏蔽各種射線以外，還要能夠具有良好的流態以便於泵送，同時還得具有低收縮性以使得裂縫大小處於可控範圍。為了達到上述發明目的，本發明提供的技術方案如下
一種可屏蔽輻射的高流態低收縮C30混凝土，其特徵在於，該混凝土由水泥、礦粉、粉煤灰、砂子、碎石、外加劑和水混合製成，各組分的用量為
組分立方用量kg/m3
水泥220 240
礦粉80 125粉煤 灰80 35
細度模數為2. 3 2. 6的砂子795 820
最大粒徑不大於25mm的碎石1000 1025
外加劑3. O 4. O
水150 155
該混凝土的幹密度大於2350kg/m3，在用該混凝土澆築的結構空間的所有運行時間內，混凝土的內部水分含量不少於O. 35%，混凝土的擴展度為550±75mm，所述水泥中鈷Co、銀Ag和銥Ir的含量均小於50ppm,銪Eu、衫Sm、禮Gd、鏑Dy和錢Tm的含量均小於IOppm,所述礦粉中鈷Co、銀Ag和銥Ir的含量均小於50ppm，銪Eu、釤Sm、釓Gd、鏑Dy和銩Tm的含量均小於IOppm,所述粉煤灰中鈷Co、銀Ag和銥Ir的含量均小於50ppm,銪Eu、衫Sm、禮Gd、鏑Dy和錢Tm的含量均小於lOppm。在本發明可屏蔽輻射的高流態低收縮C30混凝土中，所述的外加劑為改性的RP325聚羧酸系減水劑，聚羧酸系減水劑內添加有粘度調節劑。在本發明可屏蔽輻射的高流態低收縮C30混凝土中，所述粘度調節劑在外加劑中摻量的質量百分比為O. 05% O. 1%。基於上述技術方案，本發明的屏蔽輻射混凝土與現有技術相比具有如下技術優點
I.本發明可屏蔽輻射的高流態低收縮C30混凝土可以較好的屏蔽質子射線和中子射線(這是當前的質子刀設備所需混凝土具備屏蔽質子射線和中子射線的能力)，而重晶石混凝土只能屏蔽Z射線和中子射線，而不能屏蔽質子射線，普通混凝土則上述所有射線都不能屏蔽，因此不能採用重晶石混凝土和普通混凝土。2.配製C30混凝土高流態，由於結構體鋼筋比較密集布置，且混凝土要有良好的工作性，同時又要保持整個混凝土結構體的勻質性，才能保證較好的屏蔽質子刀設備所產生的質子和中子射線。3.配製的C30混凝土具有低收縮特點，常規的C30混凝土 360d收縮在600X 10_6，而本發明配製的C30混凝土的360d收縮不大於420X 10_6，這樣混凝土的收縮比常規的同強度等級的混凝土減少了 30%，使整個混凝土結構大幅度地減少開裂風險，這樣才能更好的起到屏蔽射線的作用。
具體實施例方式下面我們結合具體的實施例來對本發明的可屏蔽輻射的高流態低收縮C30混凝土做進ー步的詳細闡述，以求更為清楚明了地理解其組成和作用，但不能以此來限制本發明的保護範圍。作為ー種混凝土，本發明的可屏蔽輻射的高流態低收縮C30混凝土也是由水泥、礦粉、粉煤灰、砂子、碎石、外加劑和水混合製成的。上述混凝土中各組分的用量標準為
組分立方用量kg/m3
水泥220 240
礦粉80 125粉煤灰80 35
細度模數為2. 3 2. 6的砂子795 820
最大粒徑不大於25mm的碎石1000 1025
外加劑3. O 4. 0
水150 155
該混凝土的幹密度大於2350kg/m3，在用該混凝土澆築的結構空間的所有運行時間內，混凝土的內部水分含量不少於O. 35%，混凝土的擴展度為550±75mm，所述水泥中鈷Co、銀Ag和銥Ir的含量均小於50ppm,銪Eu、衫Sm、禮Gd、鏑Dy和錢Tm的含量均小於IOppm,所述礦粉中鈷Co、銀Ag和銥Ir的含量均小於50ppm，銪Eu、釤Sm、釓Gd、鏑Dy和銩Tm的含量均小於IOppm,所述粉煤灰中中鈷Co、銀Ag和銥Ir的含量均小於50ppm,銪Eu、衫Sm、禮Gd、鏑Dy和錢Tm的含量均小於lOppm。為了達到本發明混凝土的防輻射特點其一，混凝土所選原材料的8種微量元素含量不能超過規定的限值，即所述水泥中鈷Co、銀Ag和銥Ir的含量均小於50ppm，銪Eu、釤Sm、禮Gd、鏑Dy和錢Tm的含量均小於lOppm，所述礦粉中鈷Co、銀Ag和銥Ir的含量均小於50ppm,銪Eu、衫Sm、禮Gd、鏑Dy和錢Tm的含量均小於IOppm,所述粉煤灰中鈷Co、銀Ag和銥Ir的含量均小於50ppm,銪Eu、衫Sm、禮Gd、鏑Dy和錢Tm的含量均小於lOppm。根據實驗檢測結果，用該混凝土澆築的結構體系封閉空間內具有質子刀治療癌症的輻射設備會產生大量的質子流，並會混凝土結構碰撞，如果上述這8個元素的含量超過規定的比例時，則放置這臺質子刀的醫療設備室就會在短時間內積聚大量的射線，而這些射線會對人和設備產生嚴重的負面影響，因此，在對原材料選材時需要對這方面的微量元素進行嚴格測試和控制。其二，C30混凝土的幹密度不得小於2350kg/m3。其三，通過整個配合比的設計，用該混凝土澆築的結構空間在所有運行時間內，該混凝土的內部水分含量不少於O. 35%以上，且長期穩定。為了達到本發明混凝土的防輻射特點該混凝土的工作性控制指標為擴展度550±75mm;主要體現的技術是聚羧酸外加劑，但由於常規的聚羧酸外加劑減水率太高，不利於配製本發明混凝土，特別是包裹性非常好的高流態C30混凝土，因此在配製高流態C30混凝土時，還是在原有聚羧酸外加劑上進行增加粘度調節劑進行改性，以便在C30混凝土達到高流態的情況下，還是保持良好的包裹性和勻質性。為了達到本發明混凝土的低收縮的特點主要從混凝土整體去設計，主要體現方式為兩方面，其一，大幅度的控制降低混凝土單位用水量，如15(Γ155之間，一般情況下，按照常規混凝土配合比，對應的混凝土單位用水量在185左右，通過聚羧酸外加劑技術，可以有效的降低單位用水量，用水量越大對應的混凝土的收縮會增大；其二，通過控制摻合料摻量和水泥用量，以及膠凝材料總量等措施，減少混凝土因膠凝材料總量多和水化熱高而產生較大的水化熱，進而產生更大的溫度收縮。為了本發明的混凝土確保達對PT區屏蔽用混凝土的相關要求，對使用在本區域的混凝土進行了模擬試驗，構件體選擇4mX4m(本工程最厚屏蔽體板牆的厚度為3750)，高度選擇4m(與實際體相當，測試構件模擬真實構件的斷面及配筋要求)。並在試驗過程中對以下方面進行了相關測試
一、原材料在混凝土中的質量百分比匯總表
權利要求
1.ー種可屏蔽輻射的高流態低收縮C30混凝土，其特徵在於，該混凝土由水泥、礦粉、粉煤灰、砂子、碎石、外加劑和水混合製成，各組分的用量為 組分立方用量kg/m3水泥220 240礦粉80 125粉煤灰80 35 細度模數為2. 3 2. 6的砂子795 820 最大粒徑不大於25mm的碎石1000 1025 外加劑3. O 4. O水150 155 該混凝土的幹密度大於2350kg/m3，在用該混凝土澆築的結構空間的所有運行時間內，混凝土的內部水分含量不少於O. 35%，混凝土的擴展度為550±75mm，所述水泥、礦粉和粉煤灰中鈷Co、銀Ag和銥Ir的含量分別均小於50ppm，銪Eu、釤Sm、釓Gd、鏑Dy和銩Tm的含量分別均小於lOppm。
2.根據權利要求I所述的ー種可屏蔽輻射的高流態低收縮C30混凝土，其特徵在於，所述的外加劑為改性的RP325聚羧酸系減水劑，聚羧酸系減水劑內添加有粘度調節劑。
3.根據權利要求I所述的ー種可屏蔽輻射的高流態低收縮C30混凝土，其特徵在於，粘度調節劑在外加劑中摻量的質量百分比為O. 05% O. 1%。
全文摘要
本發明涉及一種可屏蔽輻射的高流態低收縮C30混凝土，該混凝土由水泥、礦粉、粉煤灰、砂子、碎石、外加劑和水混合製成，各組分的用量為組分立方用量kg/m3，水泥220～240，礦粉80～125，粉煤灰80～35，細度模數為2.3～2.6的砂子795～820，最大粒徑不大於25mm的碎石1000～1025，外加劑3.0～4.0，水150～155。該混凝土的幹密度大於2350kg/m3，在用該混凝土澆築的結構空間的所有運行時間內，混凝土的內部水分含量不少於0.35%，混凝土的擴展度為550±75mm，所述水泥、礦粉和粉煤灰中鈷Co、銀Ag和銥Ir的含量分別均小於50ppm，銪Eu、釤Sm、釓Gd、鏑Dy和銩Tm的含量分別均小於10ppm。本發明的混凝土可以有效地對醫院質子重離子設備所產生的質子流和中子流產生屏蔽，同時還具有高流動性和低收縮率的特點。
文檔編號C04B28/00GK102617081SQ201210097270
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月5日 優先權日2012年4月5日
發明者劉秀紅, 吳德龍, 周萍, 孫飛鵬, 張鋒, 朱毅敏, 蔡文鷺, 陳康, 陳建大 申請人:上海市第一建築有限公司, 上海建工材料工程有限公司, 上海浦蓮預拌混凝土有限公司