本发明涉及一种高纬区域用防辐射型硫铝酸盐水泥基核电混凝土，属于特种混凝土领域。
背景技术：
以风能、太阳能、水能、生物能等为代表的新型能源存在着区域差异大、能量密度低、发电稳定差导致电能的质量较差等问题。与上述新型能源相比，核能有洁净、低碳、高能量密度、持久、稳定等明显优势，具有巨大的开发价值和良好的发展潜力。
作为一种新兴清洁能源——核能，正广泛应用在核电、军事、教育、科研和医疗等众多领域，但核辐射造成的污染又成为人类面临的一大环境问题。辐射污染已经成为继水污染、大气污染、噪声污染之后的第四大污染。人暴露在辐射环境里会出现疲劳、头昏、白血病等不同程度的放射病症状，甚至还会增加癌症、畸变、遗传性病变发生率，严重影响人类的健康；植物受到过量的辐射会诱发植物细胞染色体dna突变，出现畸变和怪异的植物，进而导致植物的死亡。为实现未来高效、安全的核能利用不仅面临着核反应寿命的最大化，先进的核反应材料和安全高效的利用核反应材料的三大挑战，还迫切需求新型、高效、安全的防辐射材料。防辐射材料关系着核反应生产、使用过程中所产生的核辐射、核废物等辐射污染能否安全的屏蔽，是核科学与技术进一步发展的重点和难点，也是核技术得到广泛应用的先决条件之一。
目前用于防护各类射线的主要屏蔽材料有重金属铅板、钢板(球、锻)、水、聚合物、水泥、混凝土等。其中，重金属铅板、钢板(球、锻)、聚合物成本较高且不宜施工；水虽成本低但不宜加工成型和控制；比较而言，水泥和混凝土成本低廉且施工性良好，是防辐射的理想材料。但是在高纬度高寒地区，核电混凝土容易由于低温使混凝土结构受到破坏，导致核辐射甚至核废料的泄露，进而造成环境污染，影响人的健康。因此需要一种能够耐高寒的适合高纬度区域寒冷地带用的防辐射核电混凝土。
技术实现要素：
本发明提供了一种高纬区域用防辐射型硫铝酸盐水泥基核电混凝土，该混凝土具有极强的防辐射性能，结构致密，水化产物含有大量的结晶水，能够防护吸收x射线、γ射线以及中子辐射，而且具有优良的抗冻性能，而且水泥密度大，可以有效防止骨料离析现象的发生。
本发明采用以下技术方案：
一种高纬区域用防辐射型硫铝酸盐水泥基核电混凝土，它是由以下质量百分比的原料制成：含硼富钡硫铝酸盐水泥熟料15～30％、水5-15％、细骨料20～40％、粗骨料35～65％、外加剂0.11～1％。
所述含硼富钡硫铝酸盐水泥熟料的矿相质量百分比组成为：硫铝酸钡钙48～65％、铁酸二钙5～17％、硅酸二钙15～20％、铝酸钡8～15％、硼酸钙3～8％。
所述水泥熟料的生料氧化物质量百分比组成：cao18～35％、bao20～35％、fe2o31.3～3.5％、al2o325～38％、b2o31.2～3.0％、so36～12％、sio25～9％。
所述的粗骨料为褐铁矿石、磁铁矿石以及毒重石中一种或多种的组合，尺寸在10～30mm。
所述的细骨料为磨细重晶石粉、褐铁矿砂和钡渣中一种或多种的组合，其尺寸在0.5～5mm。
所述外加剂是由调凝剂和减水剂按照1:1～50的重量比组成，其中调凝剂为硼酸，减水剂为聚羧酸高性能减水剂。
所述聚羧酸高性能减水剂含固量不低于20％，减水率不低于20％。
本发明的一种高纬区域用防辐射型硫铝酸盐水泥基核电混凝土，所使用的原料和检测方法均符合gb/t34008-2017防辐射混凝土的有关标准。所用水泥本身就具有极强的防辐射性能，结构致密，水化产物含有大量的结晶水，能够防护吸收x射线、γ射线以及中子辐射，而且具有优良的抗冻性能，而且水泥密度大，可以有效防止骨料离析现象的发生。掺加的粗骨料和细骨料都是专为防辐射混凝土所设计的，其中含有硼、钡以及大量的轻元素，对α、β、γ、x射线和中子射线都有很强的吸收屏蔽作用，可以很好的应用在高纬度高寒区域的核电工程。
本发明的有益效果是：本发明的高纬区域用防辐射型硫铝酸盐水泥基核电混凝土因其含有大量的硼、钡以及大量的轻元素与结晶水，对α、β、γ、x射线和中子射线都有很强的吸收屏蔽作用；本发明所用粗骨料以及细骨料中磁铁矿石、和铁矿石以及毒重石的导热系数较大，能够很好地将核辐射所产生的热量传递出去，避免热量对混凝土结构产生影响；本发明所用含硼富钡硫铝酸盐水泥还具有很好的抗冻性能，而且含有丰富的钡元素、硼元素，以及水化产物含有大量的结晶水，可以有效屏蔽吸收γ、x射线和中子射线，并且水泥密度大，可以有效的避免重骨料的离析现象的发生。综上，可以看出，本发明的高纬区域用防辐射型硫铝酸盐水泥基核电混凝土是一种优良的适合高纬高寒区域核电工程建筑的核电混凝土。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
实施例
为了更好地研究本发明的高纬区域用防辐射型硫铝酸盐水泥基核电混凝土的性能，发明人设计了不同配比的几组实施例，具体配料质量组成如表1所示。所使用的原料和检测方法均符合gb/t34008-2017防辐射混凝土的有关标准。混凝土工作性能和抗冻性能检测结果如表2、表3所示。另外，按照表1配料比制成两种混凝土试板，分别为有300mm×300mm×150mm和300mm×300mm×100mm。将试样进行γ射线照射，检测并计算其半衰减层厚度δ1/2线吸收系数μ，实验结果与普通混凝土比较如表4所示。
表1混凝土配料表
表2混凝土工作性能
表3混凝抗冻性能
表4混凝土屏蔽γ射线测试
由表2、表3可见，该高纬区域用防辐射型硫铝酸盐水泥基核电混凝土的工作性良好，表观密度都在3500kg/m3以上，且抗冻性能优异适合用在高纬区域建筑的施工。由表4可以看出，对于同一γ源,要使其辐射强度衰减一半，对于普通混凝土4号需6.12～6.21cm厚，而该高纬区域用防辐射型硫铝酸盐水泥基核电混凝土只需要2.92～3.10cm，说明本发明的高纬区域用防辐射型硫铝酸盐水泥基核电混凝土抗γ辐射的能力突出。综合来看本发明抗冻性能以及防辐射性能优异，适合于高纬区域核电工程的建设。