浅谈防辐射混凝土存在的问题

1、浅谈防辐射混凝土存在的问题摘要：防辐射混凝土广泛应用于工业探伤、核能、医院和射线装置场所的环境防护。对、射线具有良好的吸收作用，可以代替惯用的铅板防护，具有施工简便、粘结牢固、无毒性、价格低廉等特点，是屏蔽射线的理想防护材料。但目前国内外关于原材料对防辐射混凝土性能的影响，矿物掺和料对防辐射混凝土性能影响，防辐射混凝土配合比设计，防辐射混凝土长期性能等方面已经做了一些初步研究与探索，但还存在一些问题。关键词：防辐射混凝土 存在问题 应用领域 耐久性 机理引言：随着现代科技的高速发展，一种看不见、摸不着的污染源日益受到各界的关注，这就是被人们称为“隐形杀手”的电磁辐射。对于人体这一良导体，电磁波

2、引不可避免地会构成一定程度的危害。而防辐射混凝土已经代替铅制品广泛为人们所熟知。为了确保这种材料即可以防辐射又可以满足建筑结构要求，在此对其存在的问题进行一些探讨。正文：防辐射混凝土也称屏蔽混凝土、防射线混凝土。容重较大，对射线、X射线或中子辐射具有屏蔽能力，不易被放射线穿透的混凝土。胶凝材料一般采用水化热较低的硅酸盐水泥，或高铝水泥、钡水泥、镁氧水泥等特种水泥。用重晶石、磁铁矿、褐铁矿、废铁块等作骨料。加入含有硼、镉、锂等的物质，可以减弱中子流的穿透强度。常用作铅、钢等昂贵防射线材料的代用品。用于屏蔽X射线、射线和中子辐射作用的混凝土。用于原子能反应堆、粒子加速器，以及工业、农业和科研部门的

3、放射性同位素设备的防护。目前用于防辐射的防护材料主要有钢板、铅板、水和混凝土等。其中铅和钢具有较高的密度，其防、x射线性能良好，但铅来源少、成本高，属于贵重金属，且其徐变性较大，当荷载较大时不宜应用；钢铁用作防辐射材料时施工性能差；水对中子射线有良好的屏蔽效果，但其难以定型，在构造和管理上均比较复杂。而混凝土具有较好的防护性能，原材料来源广泛，价格低廉，施工性能良好，可依结构要求制成相应的形状和尺寸。因此，在防辐射防护材料中，混凝土的综合技术经济效果最佳。 屏蔽、x射线主要通过增加混凝土的密度和厚度来实现。对中子的吸收在任何元素原子核上都能发生，但是不同元素吸收截面却有很大的差别。研究表明，一

4、些元素及其化合物对中子的俘获截面大，且中子被俘获后不发出射线，或只发生穿透能力低、易于防护的软射线和一些带电粒子。此类元素及其化合物被称为“中子吸收剂”，例如硼、锂、镉等。从经济和资源的角度看，相对锂和镉，以硼及其化合物加入混凝土以阻止中子流更易实现。另外，通过增加混凝土中氢元素的含量，即提高混凝土中结合水的含量，亦可有效减弱中子流。当材料具备一定的密度和厚度并含有“中子吸收剂”时，就能有效屏蔽核辐射。因此，通过提高混凝土的密度，增加混凝土含硼量及结合水含量，可有效提高混凝土对、x射线和中子流的防护能力；同时通过混凝土高性能化途径，提高水泥石密实性，降低防辐射混凝土孔隙率，进而提高防辐射混凝土

5、耐久性，保证其防辐射能力的有效性和长期稳定性，但也会引发一些问题。 1 防辐射混凝土存在的问题目前国内外关于原材料对防辐射混凝土性能的影响，矿物掺和料对防辐射混凝土性能影响，防辐射混凝土配合比设计，防辐射混凝土长期性能等方面已经做了一些初步研究与探索，但还存在一些问题。1.1 国内外制备防辐射混凝土通常采用重混凝土技术，采用此帖矿石，和铁矿石或重晶石作为粗细集料，引入充分数量结晶水和含硼，锂等轻元素化合物是制备防辐射混凝土最为广泛的一种方法，这种方法制备的防辐射混凝土其粗细集料可屏蔽射线，轻元素化合物能有效捕捉中子且不形成二次射线，对射线屏蔽作用较好，但由于骨料密度大，混凝土容重大，混凝土易离

6、析，混凝土施工性能差，并且加大建筑物自重对建筑物桩基础要求，还会带来抗震性能差等影响。1.2 单方防辐射混凝土的胶凝材料用量大，所以水化热较高，在在工程量小的结构中表现还不明显，但在大体积混凝土工程中容易引起开裂等一系列问题，虽然防辐射混凝土一般只作为隔离墙等非承重墙，但内部裂纹依旧是一大隐患。1.3 目前国内还没有适用于防辐射混凝土配合比设计方法。采用的依据还是普通的混凝土设计方法，防辐射混凝土除了考虑混凝土的工作性能和力学性能外，还需要考虑对各种射线的屏蔽效果，显然目前的设计依据还不够科学。1.4 防辐射混凝土受到各种射线的长时间照射后，其内部结构是否改变，是否会对其防辐射性能有影响是否会

7、对建筑物结构有影响尚待研究2 对于存在问题的应对策略2.1 基于防辐射混凝土过重的情况，我们可以考虑采用新型，对射线具有良好吸收与反射性能的轻骨料或轻骨料和重骨料混合掺技术以保证其密度不会过大；对于混凝土易离析施工性能差的情况，可以加入适当的外加剂来解决；也可结合其他的防辐射措施一起使用，例如涂防辐射涂料，贴防辐射瓷砖等。2.2 对于防辐射混凝土胶凝材料用量大，水化热高的情况，需通过采用掺加矿物掺合料技术来降低混凝土水化热，减少混凝土收缩率，提高混凝土的密实性和混凝土抗开裂能力，但是矿物掺合料对其防辐射性能的影响是正面还是负面还有待于研究。2.3 需求科学的配合比依据依旧是重中之重。2.4 选

8、择适当的应用领域如非承重墙，地面，屋顶等。可减少其受结构力带来的破坏，至于其受长时间辐射而引起的耐久性问题，还有待考证。3 结论 鉴于防辐射混凝土广泛应用于工业探伤、核能、医院和射线装置场所的环境防护。对、射线具有良好的吸收作用，可以代替惯用的铅板防护，具有施工简便、粘结牢固、无毒性、价格低廉等特点，是屏蔽射线的理想防护材料。医院方面为放射科机房整体防护工程射线机房楼面、墙面的辐射防护，并具有较强吸附X射线的功能、减少韧致辐射。其应用中存在的问题也越来越凸现出来，据特定的工程要求和条件进行综合考虑，做出安全、可靠、经济的设计方案，这对于防辐射混凝土意义重大。参考文献：1 李国刚. 防辐射高性能混凝土材料研究 20102 潘智生，赵晖，寇世聪防辐射混凝土研究现状、存在问题及发展趋势武汉理工大学学报20013 丁庆军 张立华 胡曙光 王发洲. 防辐射混凝土及核固化材料研究现状与发展