核工程抗強(qiáng)輻射屏蔽混凝土試驗(yàn)研究.pdf

1、屏蔽混凝土除了要求具有建筑結(jié)構(gòu)的一般功能之外，更重要的是要具有防護(hù)γ射線和中子輻射的功能。隨著核反應(yīng)堆技術(shù)的發(fā)展及國(guó)家核電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃的實(shí)施，屏蔽混凝土的應(yīng)用將日益廣泛。本文針對(duì)我國(guó)尚未系統(tǒng)地開(kāi)展屏蔽射混凝土性能試驗(yàn)研究的現(xiàn)狀，采用理論分析、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和計(jì)算機(jī)模擬等研究方法，對(duì)國(guó)產(chǎn)原材料及其性能、密度為2320 kg/m3-570.kg/m3的系列屏蔽混凝土的配合比設(shè)計(jì)、性能和施工技術(shù)與工藝參數(shù)等進(jìn)行了系統(tǒng)、深入的研究，取得了對(duì)我國(guó)屏

2、蔽混凝土的設(shè)計(jì)、施工與檢測(cè)具有重要價(jià)值的研究成果。 1.對(duì)各種礦石原料的表觀密度、壓碎指標(biāo)、結(jié)晶水等性能指標(biāo)的所作的測(cè)試與分析表明，我國(guó)江蘇、遼寧、吉林、山東、河南、廣西和四川等產(chǎn)地的赤鐵礦、磁鐵礦、重晶石、鑄鐵及鋼丸、褐鐵礦、蛇蚊石、含硼鈣石等能用作屏蔽γ射線或中子射線混凝土的粗、細(xì)骨料；若須同時(shí)屏蔽γ射線和中子射線則要須將上述兩種或三種礦石進(jìn)行混合才能作為骨料和摻和料。 2.設(shè)計(jì)屏蔽混凝土的配合比時(shí)，應(yīng)選用具有連續(xù)級(jí)

3、配的粗骨料，細(xì)骨料的密度要接近粗骨料的密度，細(xì)骨料之間密度的差別越小越好。屏蔽中子射線的屏蔽混凝土除使用褐鐵礦和硼鐵礦外，還要使用含硼水泥和含硼摻合料以引入結(jié)合水和增加硼含量。高密度的屏蔽混凝土則須摻入一定量的粉煤灰、褐鐵礦、鉻礦粉等摻合料。 3.建立了質(zhì)量配合比法和體積配合比法相結(jié)合的屏蔽混凝土配合比設(shè)計(jì)方法。應(yīng)用所建立的方法對(duì)密度為2320 kg/m3、280.kg/m3、3000kg/m3、330.kg/m3、350.kg

4、/m3、360.kg/m3、390.kg/m3、460.kg/m3、570.kg/m3的屏蔽混凝土的配合比進(jìn)行了設(shè)計(jì)，可供工程直接使用。 4.以密度為360.kg/m3的防γ射線和防中子射線的屏蔽混凝土的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)，采用自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)(ANFIS)，建立了屏蔽混凝土配合比設(shè)計(jì)的ANFIS方法，該方法的擬合精度達(dá)到了90％以上，預(yù)測(cè)精度達(dá)到了89％以上。這為屏蔽混凝土配合比的科學(xué)設(shè)計(jì)開(kāi)辟了新的途徑。 5.屏蔽混

5、凝土的密度與骨料的密度成線性關(guān)系，在固定水泥用量、砂率、減水劑摻量，控制相同的坍落度時(shí)，隨著鐵礦石含量的增加，混凝土密度成比例增大，屏蔽混凝土的密度隨用水量的增加有所降低；屏蔽混凝土坍落度隨用水量、水灰比和砂率的增加而增大，每立方米的用水量增加5～10kg，坍落度增大5～20mm；砂率每增加2％，坍落度也增大5～20mm；屏蔽混凝土抗壓強(qiáng)度隨水灰比的增大而減小，屏蔽混凝土抗壓強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度及劈裂抗拉強(qiáng)度三者之間的關(guān)系可用如下關(guān)系式表示：

6、fcc=6.90ff，fcc=9.72fts。屏蔽γ射線的屏蔽混凝土的密度、坍落度和抗壓強(qiáng)度的影響因素及它們隨這些影響因素的變化規(guī)律，與屏蔽中子射線的屏蔽混凝土有相似之處。 6.不同密度的屏蔽混凝土應(yīng)采用不同的施工技術(shù)和施工工藝參數(shù)。密度小于3600kg/m3的屏蔽混凝土采用泵送澆筑法施工可比常規(guī)澆筑方法施工提高效率6-10倍；密度大于3600kg/m3的屏蔽混凝土采用常規(guī)澆筑方法施工。 7.建立了測(cè)試屏蔽混凝土密度均勻