高能射线防护砖及其制备方法和应用与流程

本发明涉及一种高能射线防护砖及其制备方法和应用，属于辐射防护材料领域。

背景技术：

医用加速器是医学治疗中的一种用来对肿瘤进行放射治疗的粒子加速器装置。目前国际上，在放射治疗中使用最多的是电子直线加速器。由于医用直线加速器可以治疗深部肿瘤，因此均属于高能范围的加速器，因此对该设备的防护是尤为重要的。

随着医用直线加速器的普及，高能射线防护材料研究与应用成为广大业内人士的关注。

医用直线加速器的墙体防护一直以来都是使用厚重的混凝土墙体，以一个能量等级为18mv的直线加速器为例，其主防护混凝土墙体的厚度需要2.5m左右。如此厚的混凝土墙体不仅占用了本来就有限的建筑空间，而且施工难度较大。对一些后期改造的机房，射线的防护更是受到空间大小和施工方法的制约。

现有的混凝土墙体只能通过增加厚度的方式来对高能射线进行衰减屏蔽，但普通的墙体在砌筑过程中，砌块之间难免会有一些缝隙，缝隙会造成射线的泄漏，混凝土浇灌施工在有限空间内难度较大。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种可以减少防护墙体的占用面积、施工简便、造价低廉的高能射线防护砖及其制备方法和应用。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明以普通硅酸盐水泥为基体材料，添加适量外加剂、防辐射功能骨料和水后，采用通用水泥砖生产设备和特定的成型模具制得一种价格低廉、防护效果好、施工方便灵活的高能射线防护砖，所述防护砖以硅酸盐水泥为基材，铁砂为防辐射功能骨料，以及水泥外加剂，成型的防护砖内部各原料均匀分布，其中铁砂占防护砖质量分数的80～90％，容重范围为3.0～6.0g/cm³。

优选地，水泥外加剂包括：早强剂、减水剂、氯化铁防水剂中的一种或其组合。

优选地，硅酸盐水泥占防护砖质量分数的10～20％。

优选地，防护砖原料及重量份数如下：

p.o42.5普通硅酸盐水泥100份；

铁砂300～1150份；

水20～62份；

早强剂2～3份；

减水剂0.2～0.3份；及

氯化铁防水剂2～3份。

优选地，硅酸盐水泥、铁砂与水泥外加剂与水混合均匀后在模具中压制出可拼接的砌块形状。

优选地，铁砂选自原铁矿砂、纯铁砂和/或回收铁砂。

更优选地，回收铁砂选自气割渣和/或氧化铁皮。

回收铁砂的使用不仅降低了防护砖的制造成本，还节能环保，为回收铁砂提供了一个新的使用思路，因此回收铁砂的范围不限于上述优选，所有在密度要求内的铁砂均应认为落入本发明的保护范围之内。

优选地，铁砂密度为4.0～7.0g/cm³。

优选地，铁砂粒径小于5mm。

更优选地，防护砖的容重为4.0～5.0g/cm³。

作为一种优选地实施方式，容重为4.0g/cm³的防护砖，原料及重量份数如下：

p.o42.5普通硅酸盐水泥100份；

真密度为4.8g/cm³磁铁矿砂715份；

水40份；

早强剂2.5份；

减水剂0.2份；及

氯化铁防水剂2.3份。

作为另一种优选地实施方式，容重为5.0g/cm³的防护砖，原料及重量份数如下：

p.o42.5普通硅酸盐水泥100份；

真密度为6.5g/cm³气割渣715份；

水40份；

早强剂2.5份；

减水剂0.2份；及

氯化铁防水剂2.3份。

本发明的第二个目的在于提供一种高能射线防护砖的制备方法，包括如下步骤：

a.将普通硅酸盐水泥、铁砂和早强剂按比例混合搅拌；

b.将减水剂和氯化铁防水剂用水溶解后，同按比例的水及步骤a中的原料一起搅拌，搅拌至原料不结块；

c.将搅拌好的原料输送入砌块成型机，在砌块成型机内压块后脱型模形成砖坯。

d.通过送砖机将底模板和模板上的砖坯一同送出，将底模板带砖一起抬下，送至养护场地养护；

e.砖进入养护场地浇水养护，保持砖坯表面湿润；

f.砖坯进入养护场地至少12h后，脱底模板；

g.砖坯送入养护场养护后出厂。

优选的，步骤c具体为：将搅拌好的原料输送至砌块成型机，模板输送机向砌块成型机输送底模板，原料在砌块成型机内，通过在型模腔内铺料、振动、压舌加压后脱型模。

优选地，底模板、型模与压舌均设有凹凸形面，成型后的砌块各接触面匹配成企口。

优选地，步骤f具体为：砖坯进入养护场地至少24h后，脱底模板。

优选地，步骤g具体为：脱去底模板的砖坯送入养护场养护，7d后出厂。

本发明的第三个发明目的在于提供一种高能射线防护砖的应用，所述高能射线防护砖用于砌筑高能射线防护墙。

优选地，防护砖可用做加速器的防护层，包括防护门中的核心防护层。

本发明中的高能射线防护砖可用于各类型的射线照射的防护场所，可作为墙体、天花板、地面、防护门主体等各方面，因此本发明的高能射线防护砖的应用范围不应被限制在上述优选范围之内，任何需要射线防护的应用均应认为落在本发明的应用范围之内。

与现有技术相比，本发明采用硅酸盐水泥作为基材，铁砂作为防辐射功能骨料，制作高能射线防护砖，采用特定的模具及制作工艺获得的砖块，不仅防辐射效果好，比现有的标准混凝土节约空间35％以上，并且造价低原料易取得。采用回收材料的铁砂作为防辐射功能骨料，降低了原料成本，绿色环保。

总之，本发明提供的高能射线防护砖的制作简单方便，具有较好的高能射线防护性能，可用于多种防护场所及使用领域，在一定程度上代替铅砖的使用，大幅度降低成本，为无铅防护提供了新的材料思路。

附图说明

图1是本发明提供的高能射线防护砖的剖面示意图。

图2是本发明提供的高能射线防护砖码砌示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细、完整地说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

实施例1

4.0g/cm³的容重防护砖，采用的原料配比如下：

100份p.o42.5普通硅酸盐水泥，715份真密度为4.8g/cm³磁铁矿砂，40份水，2.5份早强剂，0.2份减水剂，2.3份氯化铁防水剂。如图1所示，上述各原料按配比制作出具有一定形状的砌块防护砖，成型的防护砖内部各原料均匀分布，该砌块码砌成防护墙后的防护墙体示意图如图2所示。

所述的防护砖具体的加工步骤如下：

a.将100份p.o42.5普通硅酸盐水泥、715份磁铁矿砂和2.5份早强剂按上述比例混合搅拌，放入搅拌机搅拌20min；

b.将0.2份减水剂和2.3份氯化铁防水剂用水溶解后，同按比例的水及步骤a中的原料一起搅拌，搅拌至原料不结块；

c.将搅拌好的原料输送至砌块成型机，模板输送机向砌块成型机输送底模板，原料在砌块成型机内，通过在型模腔内铺料、振动、压舌加压后脱型模；底模板、型模与压舌均设有凹凸形面，成型后的砌块各接触面匹配成企口；

d.通过送砖机将底模板和模板上的砖坯一同送出，将底模板带砖一起抬下，送至养护场地养护；

e.砖进入养护场地4h后，浇水养护，保持砖表面湿润；

f.砖进入养护场地24h后，脱底模板；

g.进入养护场养护7天后出厂。

实施例2

5.0g/cm³的容重防护砖

100份p.o42.5普通硅酸盐水泥，715份真密度为6.5g/cm³气割渣，40份水，2.5份早强剂，0.2份减水剂，2.3份氯化铁防水剂。

具体的加工步骤为：

a.将100份p.o42.5普通硅酸盐水泥、715份气割渣和2.5份早强剂按上述比例混合搅拌，放入搅拌机搅拌20min；

b.将0.2份减水剂和2.3份氯化铁防水剂用水溶解后，同按比例的水及步骤a中的原料一起搅拌，搅拌至原料不结块；

c.将搅拌好的原料输送至砌块成型机，模板输送机向砌块成型机输送底模板，原料在砌块成型机内，通过在型模腔内铺料、振动、压舌加压后脱型模；底模板、型模与压舌均设有凹凸形面，成型后的砌块各接触面匹配成企口；

d.通过送砖机将底模板和模板上的砖坯一同送出，将底模板带砖一起抬下，送至养护场地养护；

e.砖进入养护场地4h后，浇水养护，保持砖表面湿润；

f.砖进入养护场地24h后，脱底模板；

g.进入养护场养护7天后出厂。

对比防护砖与标准混凝土防护效果的比较

表1各种能量下防护砖与混凝土的1/10值层厚度(单位：cm)

1/10值层厚度为射线穿过防护材料后，射线的空气比释动能率衰减至原来的1/10时所需防护材料的厚度。

从表1可知，4.0g/cm³容重的砖砌筑的墙体比混凝土墙体的厚度减少37～41％；5.0g/cm³容重的砖砌筑的墙体比混凝土墙体的厚度减少50～55.9％。因此本发明中的高能射线防护砖可以在有效地防护高能射线的情况下大幅减少防护厚度，节约现有空间35％以上。

最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。