防辐射重混凝土的制备
1、防辐射重混凝土集料选择
防辐射重混凝土材料可采用重晶石, 褐铁矿、赤铁矿、硫矿、蛇纹石等。

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。

褐铁矿( 2Fe2O3 . 3H2O) 这是含有氢氧化铁的矿石,呈现黄色或棕色、多半是附在其他铁矿之中,密度3200 kg / m³～4000 kg / m³。

赤铁矿( Fe2O3 ) 一种氧化铁矿石,呈暗红色, 密度一般为5000 kg/ m³～5300 kg/ m³。

褐铁矿、赤铁矿等铁矿石也是防辐射混凝土的较好材料,安徽芜湖至南京一带的凹凸山有相当丰富的铁矿资源是马鞍山钢铁公司的原材料供应基地。

也拥有完整的矿石加工设备,所以该工程综合各方面考虑选用了该地区的铁矿石及铁矿砂作为配制混凝土的主要的集料。

考虑到不同工程对防辐射混凝土的设计要求不同,可以采用不同要求的集料来取代矿石、矿砂以得到不同要求的防辐射混凝土,并用于调节防辐射混凝土的和易性及可泵性。

工程采购的铁矿砂经冲洗之后其中对混凝土和易性影响非常大的矿石粉被冲走,余下的矿砂较粗细度模数超过3.5mm 且0.315mm 的筛子筛余量非常少,为解决混凝土和易性及可泵性问题,根据集料相互填充理论,优选了特殊粒级的细砂作为铁矿砂
的补充用砂。

使细骨料总体级配更加合理。

2、其他原材料选择
水泥:防辐射重混凝土可选用重水泥作为胶凝材料, 42.5 级P.O 水泥就可以,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。

掺和料:由于该混凝土有泵送及大体积控制水化热要求,所以还同时选择S95矿粉及二级粉煤灰作为矿物掺和材料,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,以防温度梯度引起收缩缝。

外加剂:为提高混凝土密度、减少用水量及泵送要求,选用了的高效缓凝减水泵送剂,这样可以延长混凝土凝结时间,调节混凝土水化热。

3、防辐射重混凝土的拌合
3.1按此配合比，采用强制式搅拌机进行拌合，以装料率(1／3)，次投料方式，即：细集料—水泥掺和料—水+外加剂—搅拌30s—粗集料—搅拌不同时间(30s、60s和90s)，进行拌合试验，确定最佳的搅拌工
艺，结果如表2所示。

表1 防辐射混凝土的配合比（kg/m3 ）
3.2 防辐射高性能混凝土拌合实验结果
(1)投料方式
不同的投料方式对混凝土和易性及强度有一定影响。

试验表明,采用二次投料的砂浆裹粗集料搅拌工艺,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。

(2)搅拌时间
搅拌时间的确定,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。

搅拌时间应保证混凝土各组分材料拌和均匀，混凝土拌和物达到规定的坍落度、容重、含气量，且硬化后能达到规定强度。

本试验表明，采用二次投料工艺，搅拌120s时，减水剂中少量引气成分产生的气泡破裂，增加了混凝土的粘聚性，坍落度损失也增大,不利于施工。

本试验钢段碎石防辐射混凝土总搅拌时间控制在90s左右,其拌合物性能可满足要求。

2.4质量控制
为确保重混凝土对射线防护的有效性，关键是保证混凝土成型密实、均匀，表观密度、和构件厚度符合设计要求；防护墙上预留孔洞、套管采用折线穿墙；结构施工缝的特殊处理。

2.4.1防辐射重晶石混凝土施工严格执行GB50164—92《混凝土质量控制标准》、GB／T1 4902—2003《预拌混凝土》及该标准中引用的有关标准，混凝土质量评验按GBJ81—85及GBJl07—87之有关要求评
定。

2.4.2钢筋、模板、防水等分项工程施工严格执行现行国家、行业标准及标准中引用的其他有关标准，并按各分项工程的验收标准达到验收合格。

2.4.3按质量、环境与职业健康安全三位一体管理体系的要求进行全过程有效控制。

执行标准：lS09001：2000 IDTGB／TI9001—2000和IS014001:1996 IDTGB／T24001—1996及GB／T28001—2001。

并建立搅拌站生产作业和现场生产作业质量控制体系和制度。

2.4.4大体积防辐射重混凝土的抗裂措施
①采用低水化热水泥和掺合料，夏季施工可采用井水或冰水拌和混凝土，对骨料进行覆盖降温，从而有效降低混凝土的入模温度。

②经过对核心温度计算和内外温差分析，采用有效的保温养护措施，延缓混凝土表面的降温速度；必要时预埋蛇型管，采用循环水降低混凝土核心温度(以后采用重晶石砂浆压力注浆填实)。

③优化配合比设计，控制骨料质量和含泥量及水灰比，砼表面做好二次抹平压实工序。

采取对底板基层压光或增加滑动层等降低结构边缘约束措施。

④就结构本身而言，针对其相应薄弱部位及应力集中部位要采取有效的加强措施；外露结构表面应增加细而密的温度筋网片;水平施工缝适当增加插筋。

⑤采取有效的温度测量与控制措施。

混凝土浇捣后，采用在混凝土体内不同部位及深度预埋测温孔的办法,用温度计进行测量。

发现偏差
立即采取有效处理措施纠偏,直至达到预定控制范围。

养护完成后,测温孔采用重晶石砼封堵密实。

3、防辐射重混凝土的性能要求
(1)强度防辐射重混凝土，一般强度等级为C60，表观密度大于2600kg/ m³的混凝土。

常由重晶石和铁矿石配制而成，混凝土对γ射线的吸收规律式：I=I0 exp(-ρɑx)
式中：Io、I叫射线通过混凝土前后强度；
ɑ一材料对γ射线的质量吸收系数，取决于射线的能量；
ρ一混凝土材料表观密度；
x一混凝土材料所需厚度。

由公式可知，对相同γ射线，混凝土的厚度x一定时，混凝土的表观密度ρ越大，通过混凝土后射线的强度越小，即混凝土对射线的吸收能力越强。

因此，防射线要求防辐射混凝土的表观密度要高。

（2）屏蔽快中子射线要求混凝土中轻元素含量要高。

（3）屏蔽慢中子射线要求混凝土中硼元素含量要高。

（4）防辐射混凝土密实性好，孔隙率低。

（5）防辐射混凝土热性能稳定，热导率高、热膨胀和收缩小。

4 防辐射混凝土的应用
核技术的迅猛发展和广泛应用,促进了电力和其它行业的繁荣，但是对环境和人类健康造成了极大的威胁。

安全性问题引起了人们的高度重视,从防护材料的角度详细介绍了防辐射混凝土及其核废料固化材料的研究现状，现今防护材料，特别是目前使用最为广泛的射线
防护材料水泥混凝土存在的问题，并在此基础上提出了防辐射混凝土及其核固化材料的研究重点和发展方向,以及实现环境保护和核工业的协调发展。

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。