磷酸鎂水泥基快速屏蔽材料的制備及其性能研究.pdf

1、磷酸鎂水泥（ MPC）作為一種化學結合磷酸鹽膠凝材料，在常溫下即可發(fā)生化學反應，凝結硬化。它既具有陶瓷材料的質硬、高強、耐高溫的特性又具有水泥材料的可塑性好、適應性強、耐久性好的特性。由于其具有早強快硬、流動性好、與舊混凝土之間適應性好、粘結強度高、收縮小和免燒等諸多優(yōu)點，在快速修補領域、核廢料處理領域已得到廣泛應用，在屏蔽大型受輻射的核設施方面也具有潛在應用。而核能作為一種高效、清潔的新型能源，在發(fā)電、醫(yī)療和食品殺菌等領域得到了廣泛應

2、用。但核能的利用也存在一定風險，尤其因人為失誤或自然災害導致的核泄漏而給人類和環(huán)境造成嚴重危害，在第一時間內加強核材料和設施安全，防止放射性物質泄漏以及輻射防護顯得尤其重要。
　　基于此出發(fā)點，本論文針對γ射線快速屏蔽材料展開了系統(tǒng)研究，選擇具有快凝快硬特性的磷酸鎂水泥，與重晶石以及鉛粉復合，重點研究了重晶石摻量、鉛粉摻量對磷酸鎂快速屏蔽材料凝結時間、流動度、抗壓強度、屏蔽性的影響；其次，借助 XRD、SEM、水化熱、熱分析、孔結

3、構分析等分析手段研究對其物相組成、微觀結構及熱力學性能影響。最后，對屏蔽性能較優(yōu)的重晶石-金屬鉛共摻快速屏蔽材料的環(huán)境適應性、粘接強度、膨脹特性、浸出性及耐久性進行了研究。通過磷酸鎂水泥快速屏蔽材料的研究，以期得到對γ射線具有良好屏蔽效能，同時具有較好的長期穩(wěn)定性的新型輻射防護材料。
　　研究結果表明：重晶石部分替代重燒氧化鎂可顯著降低磷酸鎂快速屏蔽材料的水化放熱，隨著重晶石摻量增加，磷酸鎂快速屏蔽材料的流動度降低，凝結時間逐漸延

4、長，抗壓強度先增加后降低。重晶石摻量為30％時，抗壓強度最高，重晶石摻量達50%時，其1d抗壓強度可達39.4MPa。加入鉛粉后，隨著鉛粉摻量增加，流動度逐漸增大，抗壓強度總體呈現(xiàn)下降趨勢，鉛粉摻20%時，其1d抗壓強度為27.0MPa。
　　從屏蔽效果來看，單摻重晶石時，隨著重晶石摻量的增加，磷酸鎂水泥快速屏蔽材料對γ射線的屏蔽率增大。重晶石摻量為50%時，γ射線屏蔽率為57.7%。重晶石-金屬鉛共摻時，隨著鉛粉摻量增加，磷酸鎂

5、水泥快速屏蔽材料的γ射線屏蔽效果進一步提高，鉛粉摻量為20%時，γ射線屏蔽率可達70%。
　　其它性能方面，磷酸鎂水泥快速屏蔽材料具有非常好的流動性，環(huán)境適應性強，與舊混凝土之間粘接強度高，長期強度發(fā)展良好，鉛浸出小，化學穩(wěn)定性較好，抗凍融能力強。本論文制備的磷酸鎂水泥快速屏蔽材料的凝結時間≤30min，初始流動度≥230mm，1d抗壓強度≥25MPa，1h粘接強度≥3MPa，既具有良好的輻射屏蔽性能，又可以作為快速修補材料，在核