新型防辐射水泥熟料的制备及其防辐射性能的研究

发布时间：2017-08-29 06:31

  本文关键词：新型防辐射水泥熟料的制备及其防辐射性能的研究

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【摘要】：世界工业技术高速发展,面临资源、能源危机与环境危机的多重压力,世界各国将开发利用经济、清洁、高效的新型能源放在优先发展的战略地位。与其他新型能源相比较而言,核能具有持久、稳定、能源密度大等优势,具有巨大的开发价值和良好的发展潜力。但是核能利用中的安全问题不容忽视,是核技术进一步发展的重点与难点,也是核能得到广泛应用的先决条件之一。研究制备一种结构性能稳定、生产能耗低、防护屏蔽效果良好的新型防辐射水泥,具有良好的社会、环境效益。本文利用工业原料与纯化学试剂,通过在水泥生料中掺入适量化合物X,利用高温烧成,制备含有一定量的具有屏蔽中子性能的Y矿物的新型防辐射水泥熟料。结合XRD分析、SEM-EDS分析、f-CaO分析等分析手段研究不同矿物组成的防辐射水泥熟料的易烧性、矿物组成、矿物形貌,并对制备的防辐射水泥熟料的力学强度及其屏蔽中子性能进行检测,探究新型防辐射水泥熟料的矿物组成和熟料强度及防辐射性能之间的关系,确定新型防辐射水泥熟料的制备方法。研究结果表明:熟料的煅烧温度与水泥生料中化合物X掺量对熟料f-CaO含量有一定影响,在熟料煅烧温度较低时,提高煅烧温度可以减少熟料中f-CaO含量,增加化合物X掺量有助于降低熟料中f-CaO含量,改善生料的易烧性。熟料煅烧温度与化合物X掺量对水泥熟料的矿物组成及矿物相貌有着一定影响,生成的水泥熟料矿物体系为C3S、C2S、C3A、C4AF及Y五元体系;提高熟料的煅烧温度,有利于熟料中硅酸三钙的形成,而降低了硅酸二钙的含量;增加生料中化合物X的掺量,使Y矿物在熟料中的含量逐渐增加;在1350℃煅烧制备的各组水泥熟料主要矿物发育完好,形貌清楚,晶体结构较完整,分布均匀。熟料的煅烧温度影响水泥的抗压强度和中子屏蔽效率;随着水泥熟料煅烧温度的升高,相同原料配比的水泥的各龄期抗压强度逐渐增加;而随着煅烧温度的升高,相同原料配比的水泥对中子的屏蔽效率先升高后降低,在1350℃煅烧制备的水泥熟料具有较好的抗压强度与中子屏蔽效率。熟料的矿物组成对水泥的抗压强度和中子屏蔽效率有较大影响;水泥熟料中的硅酸三钙含量较大程度影响水泥的早期强度,随着水泥熟料中硅酸三钙含量的增加,水泥的早期强度逐渐得到提高;水泥熟料中的Y矿物含量对水泥的中子屏蔽效率影响较大,随着水泥熟料中Y矿物含量的增加,可以提高水泥的中子屏蔽效率,掺3～4%化合物X水泥的中子屏蔽效率较好;熟料中硅酸盐矿物的含量影响水泥的28天抗压强度,掺2%化合物X水泥的各龄期抗压强度较好。
【关键词】：防辐射水泥熟料 煅烧温度 矿物组成 易烧性 抗压强度 中子屏蔽
【学位授予单位】：湖北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ172.1
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 引言11-12
• 1.2 防辐射水泥研究进展12-15
• 1.2.1 防辐射水泥的定义12
• 1.2.2 防辐射水泥的研究现状12-14
• 1.2.3 防辐射水泥研究中存在的问题14-15
• 1.3 新型防辐射水泥的应用前景15-16
• 1.4 研究课题的介绍16-19
• 1.4.1 选题的依据16-17
• 1.4.2 课题的目的及意义17
• 1.4.3 研究的主要内容及创新点17-18
• 1.4.4 技术路线设计18
• 1.4.5 课题来源及项目简介18-19
• 第2章 原材料及试验方法19-29
• 2.1 原材料及其性能19-20
• 2.1.1 水泥生料19-20
• 2.1.2 其他化学试剂20
• 2.2 试验方法20-22
• 2.2.1 试验方案20-22
• 2.2.2 试验方法22
• 2.3 试验仪器与设备22-25
• 2.4 测试表征25-29
• 2.4.1 熟料中f-CaO的测定25
• 2.4.2 矿物组成分析25
• 2.4.3 微观形貌分析25-26
• 2.4.4 熟料强度测试26
• 2.4.5 中子屏蔽测试26-29
• 第3章 新型防辐射水泥熟料矿物组成设计29-39
• 3.1 核射线屏蔽机制29-31
• 3.1.1 核辐射29-30
• 3.1.2 屏蔽机制30-31
• 3.2 硅酸盐水泥熟料矿物组成及匹配31-36
• 3.2.1 硅酸三钙(C_3S)研究概述31-33
• 3.2.2 硅酸二钙(C_2S)研究概述33-34
• 3.2.3 铝酸钙研究概述34-36
• 3.2.4 铁相研究概述36
• 3.3 新型防辐射水泥熟料矿物组成设计36-38
• 3.3.1 新型防辐射水泥熟料新矿物36-38
• 3.3.2 新型防辐射水泥熟料矿物组成设计38
• 3.4 本章小结38-39
• 第4章 新型防辐射水泥熟料矿物组成研究39-49
• 4.1 易烧性分析39-42
• 4.1.1 易烧性概述39-40
• 4.1.2 f-CaO分析40-42
• 4.2 熟料矿物组成分析42-46
• 4.2.1 煅烧温度对熟料矿物组成的影响42-44
• 4.2.2 化合物X掺量对熟料矿物组成的影响44-46
• 4.3 不同矿物组成熟料SEM-EDS分析46-48
• 4.4 本章小结48-49
• 第5章 新型防辐射水泥熟料的性能研究49-57
• 5.1 新型防辐射水泥熟料的强度研究49-52
• 5.1.1 水泥强度概述49-50
• 5.1.2 水泥抗压强度分析50
• 5.1.3 煅烧温度对水泥熟料强度的影响50-51
• 5.1.4 矿物组成对水泥熟料强度的影响51-52
• 5.2 新型防辐射水泥熟料的防辐射性能研究52-55
• 5.2.1 防辐射性能概述52-53
• 5.2.2 中子屏蔽性能分析53-54
• 5.2.3 煅烧温度对水泥熟料中子屏蔽性能的影响54
• 5.2.4 矿物组成对水泥熟料中子屏蔽性能的影响54-55
• 5.3 本章小结55-57
• 结论与展望57-59
• 1 结论57-58
• 2 展望58-59
• 参考文献59-63
• 附录63-64
• 致谢64

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本文编号：751817