功能矿物在防氡防辐射水泥砂浆中的应用.doc

第2期 2005年4月 No.2 Apr.2005MultipurposeUtilizationofMineralResources 矿产综合利用 功能矿物在防氡防辐射水泥砂浆中的应用 何登良,董发勤,邓跃全 西南科技大学材料学院,四川 绵阳 621010 摘要通过加入重晶石、沸石、氧化铁粉、石膏粉等能吸收放射线和屏蔽氡的功能矿物原料,对环保型防氡防辐射水泥砂浆的制备进行了试验研究。结果表明,重晶石对氡和辐射的屏蔽效果较好。 关键词氡;放射性;防氡防辐射;水泥砂浆 中图分类号TQ117.6;X591 文献标识码A 文章编号10002653220050220018203 目前,人们已经开始关注生活环境中的 氡气和辐射的污染,并探寻防氡降氡以及防辐射的最佳途径,因此研究具有防氡、防辐射功能的建筑材料已势在必行。明盛达水泥厂生产。 标准砂。1.2 、、石,,并按,制备成40mm40mm160mm的长方体试块和直径为44mm高为50mm的圆柱型试块养护15d分别用于防氡和防辐射实验。 其中,重晶石粉A、沸石B、氧化铁粉C、石膏D的掺量分别为10、15、20、25;5、8、10、12;5、8、10、12;10、15、20、25。普通硅酸盐水泥20;粉煤灰55;根据国标GBJ203-83水泥砂浆用料参考,欲配制50号强度的水泥砂浆,灰砂比例为1∶5。本实验水泥的比例始终不变,占总配比的20,在此基础上只改变单因数材料和砂子的混合数量。当砂浆凝结时,达到0.5MPa的时间为2.5h左右,不会产生瞬凝现象,符合民用建筑要求。1.3 氡含量的测定 1 试验部分 1.1 试验原料 1重晶.09g/cm,比表面积2506cm/g,绵阳安县华西矿粉有限公司生 2 3 产。 沸石河南信阳生产。 3 氧化铁粉密度2.086g/cm,比表面积2 2570cm/g,产地四川。 石膏粉密度2.596g/cm,比表面积2 4860cm/g,四川省眉山复兴特种石膏制品厂生产。 2高氡高辐射基材 在本实验中选用粉煤灰做放射源即被屏蔽物质,其密度为2.55g/cm,比表面积为 2 5183cm/g,采自某市煤渣砖厂。 3其他材料325普通硅酸盐水泥四川省江油市彰 33 收稿日期2004206217 基金项目国家高技术研究发展计划863计划资助项目课题编号2001AA322070作者简介何登良1979-,男,硕士,主要从事环境矿物材料研究。 第2期何登良等功能矿物在防氡防辐射水泥砂浆中的应用 ・19・ 本实验选用密封法来测定防氡效果,其基本原理是将待测样品封存在密闭的容器内,让样品中逸出的氡气不断积累,经过一定时间后采集气体进行氡活度分析,然后计算氡析出量和防氡率。1.4 放射性屏蔽效果的测定 浆的吸氡性能越好。沸石对氡气体的屏蔽作 用也很明显,主要由于它是开放性较大的硅氧、铝氧四面体组成的一种架状硅酸盐结构,沸石内的微小通道大小均匀、固定,小于其直径的物质能被吸附,大于其直径的物质则无吸附效果,从而对分子起着筛选作用。除此之外,沸石表面具有强大的包容力,而且还有较大的静电力,因其晶格孔穴中分布有阳离子,同时部分格架氧也具有负电荷,从而在离子周围形成了强大电场,故其吸附力特别强大,对氡气的吸附能力比较好。而氧化铁粉和石膏粉对氡气的屏蔽效果则稍差。2.2 防辐射效果测试 取已经制备好的试块封存于样品罐中,用胶带密封,并用电吹风加热胶带,以便使胶带粘接牢固不会漏气。当测试样品中天然放射性衰变达到平衡后,在与样品测试相同情况下采用建材放射性检测仪对其进行钾 40、钍232、镭226比活度以及样品的γ内外照射指数测量。 2 结果及讨论 2.1 防氡效果测试 将圆柱型试验基块密闭后测量其放 射性剂量,./水泥砂浆防辐射性能的影响 量放射性功能含量当 放射性 比活度屏蔽量基元屏蔽率 材料//Bq・kg-1/Bq・kg-1/重晶石粉A110207.5781.7328.25重晶石粉A2重晶石粉A3重晶石粉A4沸石B1沸石B2沸石B3沸石B4氧化铁粉C1氧化铁粉C2氧化铁粉C3氧化铁粉C4石膏粉D1石膏粉D2石膏粉D3石膏粉D4 15202558101258101210152025 189.98169.50147.95229.76213.79181.68162.07260.92253.13238.24227.53274.22265.80255.54224.98 99.32119.80141.3559.5475.51107.62127.2328.3836.1751.0661.7715.0823.5033.7644.32 34.3341.4148.8620.5826.1037.2043.989.8112.5017.6521.355.218.1211.6715.32 1功能基含量氡释放量氡屏蔽量氡屏蔽率 元材料//Bqm-3/Bqm-3/重晶石粉A110120.4799.5345.24重晶石粉A2重晶石粉A3重晶石粉A4沸石B1沸石B2沸石B3沸石B4氧化铁粉C1氧化铁粉C2氧化铁粉C3氧化铁粉C4石膏粉D1石膏粉D2石膏粉D3石膏粉D4 15202558101258101210152025 104.3990.2781.97117.24106.9695.1789.12135.06131.52129.47116.93133.98123.82113.48107.07 115.61129.73138.03102.76113.04124.83130.8884.9488.4890.53103.0786.0296.18106.52112.93 52.5558.9762.7446.7151.3856.7459.4938.6140.2241.1546.8539.1043.7248.4251.33 由表1可以看出,重晶石对氡气体的屏蔽效果较好,随着重晶石粉量的增加,水泥砂 重晶石中含有大量的重元素钡,具有吸 收X射线的性质,将其制成的水泥砂浆防辐射效果很明显,可以有效地屏蔽有害放射性射线。沸石的放射性屏蔽效果同其掺入量成 ・20・ 矿产综合利用2005年 正比,随着比例的增大,防辐射效果就越明显,但是比例过大会影响施工性能。氧化铁粉和石膏也有一定的屏蔽作用,但其防辐射效果明显不如重晶石和沸石。 3.沸石作为吸附剂,其吸附力特别强大, 对氡气的吸附能力比较好。 4.该研究为我国丰富的功能矿物资源的 利用找到了一个新的途径。 3 防氡防辐射砂浆的应用 随着人们对改善住房条件的不断重视和环保意识的日渐加强,对墙体材料提出了更高的要求,因此防氡防辐射水泥砂浆作为一种新型的绿色墙体材料有着广阔的市场前景。环保型防氡防辐射水泥砂浆可用于吸收或屏蔽建筑材料和建筑工程中析出的氡;住宅基础下岩石土壤中析出的氡;室外空气中进入室内的氡;各种天然气、煤气、水、管道等生活用品中释放的氡,同时也可用于各种需要屏蔽放射性辐射的环境。 参考文献 [1]黄玉臣,谢杰,苏士杰,等.室内外环境氡及其子 体的观测[J].中华放射医学与防护杂志,1983, 3250. [2]潘自强.制定我国新辐射防护规定中值得研究 的几个问题[J].辐射防护,1998,184269. [3]GB/T16146-1995,住房内氡浓度控制标准[S].[4]GB16356-1996,地下建筑氡及其子体控制标准 [S]. [5]GB16367-1996,地下水应用中的放射卫生防护 标准[S]. [6B--料放射卫生防护标准 [[8]任天山.室内氡的特性[J].中华放射医学与防 4 结 论 1., 。 2.的功能基元材料。 护杂志,1991,11157. [9]吴慧山,林玉飞,白云生,等.氡测量方法与应用 [M].北京原子能出版社,1995. ApplicationofFunctionalMineralsinCementSludgesCapableofPreventingRadonandRadiation HEDeng2liang,DONGFa2qin,DENGYue2quan SouthwestUniversityofScienceandTechnology,Mianyang,Sichuan,China AbstractTheexperimentalresearchonpreparationofenvironmentalprotectiontypecementsludgeswhichareusedforproventingradonandradiationbymeansofaddingfunctionalminerals,suchasbarit,zeolite,ferricoxidepowder,gypsumpowderetc.capableofabsorbingradioactiveraysandshieldingradonwascarriedout.Thetestresultsshowthatthebaritexhibitsbettershieldingeffectforradonandradiation. KeywordsRadon;Radioactivity;Preventinghazardfromradon;CementSludge