張永貴 郭秋菊 張小樂 劉海波 劉葉棟 張利俊 劉福東
(1 中國建筑材料檢驗(yàn)認(rèn)證中心有限公司,北京100024;2 北京大學(xué)技術(shù)物理系,北京100871;3 貴州省疾病預(yù)防控制中心,貴陽550004;4 中國原子能科學(xué)研究院,北京102413)
在混凝土中添加粉煤灰、礦渣等摻合料的技術(shù)已經(jīng)非常成熟,大量應(yīng)用于現(xiàn)代建筑當(dāng)中[1],有效的降低了混凝土的水化熱,降低了混凝土的成本,同時(shí)提高了混凝土的耐久性,有利于節(jié)能減排。但是有些粉煤灰和礦渣其鐳含量較高,而且工程中的使用量較大,造成了居室內(nèi)氡氣濃度的升高,影響到了居民的身體健康。本文對(duì)混凝土進(jìn)行簡化,去除其粗骨料(石子),通過添加氡氣的吸附材料以降低其氡的析出率。
水泥采用PO42.5基準(zhǔn)水泥;粉煤灰來自貴州,其鐳、釷、鉀放射性比活度分別為445.2±20.6(Bq/㎏)、94.3±5.5(Bq/㎏)、403.2±5.5(Bq/㎏);砂子采用標(biāo)準(zhǔn)砂;水為自來水;外加劑采用高效減水劑;沸石粉來自河北;硅膠采用有機(jī)硅膠;活性炭為8 ~20 目的椰殼碳。
試驗(yàn)主要設(shè)備有CA 砂漿程控?cái)嚢铏C(jī)、天平、壓力試驗(yàn)機(jī)、Rad-7、高純鍺γ 能譜儀。
試驗(yàn)采用的所有設(shè)備都經(jīng)過計(jì)量檢定,標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室采用自動(dòng)控制使得溫度保持在20℃,濕度在95%以上,試驗(yàn)操作過程嚴(yán)格按照操作規(guī)程和作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行,確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。
為了減少影響因素,試驗(yàn)配比設(shè)計(jì)時(shí)將混凝土中的石子去掉,配合比設(shè)計(jì)參考《砌筑砂漿配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》和《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》,最大限度的摻入粉煤,具體配合比見(表1)。
表1 配合比設(shè)計(jì)
表2 氡析出率
先將砂漿試塊在105 度的烘箱內(nèi)烘烤10 小時(shí),然后在室內(nèi)放置24小時(shí)以上。試驗(yàn)結(jié)果見表2。
放射比活度采用堪培拉DSA1000 高純鍺γ能譜儀進(jìn)行測試,測試結(jié)果見表3。
表4 部分試塊抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)
抗壓強(qiáng)度采用新三思?jí)毫υ囼?yàn)機(jī)進(jìn)行測試,測試結(jié)果見表4。
(1)摻入高效減水劑未能減少水泥砂漿氡氣析出率,原因可能1#配合比中摻入粉煤灰數(shù)量最大,粉煤灰自身對(duì)砂漿孔隙有一定的填充作用,需要進(jìn)一步的研究。
圖1 高效減水對(duì)氡析出率的影響
(2)從砂漿試塊可以得出活性碳對(duì)氡吸附效果最好,沸石其次,硅膠再次之。沸石吸附氡氣不明顯的主要原因可能是沸石對(duì)極性、不飽和及易極化分子具有很強(qiáng)吸附作用,而氡氣為惰性氣體,因此沸石對(duì)其吸附效果不佳,氡析出率降低較少。硅膠的摻入不僅效果甚微,隨著摻入量的增多反而氡析出率變大,主要可能是因?yàn)闇y量過程中加熱的溫度105℃低于120℃,硅膠中吸附水份沒有脫離,故對(duì)氡氣沒有吸收效果;可能是由于此種硅膠的不適合吸附氡氣,需要對(duì)不同種類的硅膠進(jìn)行更多的試驗(yàn)。
圖2 吸附材料對(duì)氡析出率的影響
(3)活性碳摻入量從30 克(膠凝材料的1%)增加到60 克(膠凝材料的2%),氡氣析出率從3.23 mBq.m-2.s-1 降低到了0.62 mBq.m-2.s-1,可見隨著活性碳摻入量的倍增氡氣析出率加倍下降,砂漿試塊氡析出率與瓷磚等表面致密的建筑材料相當(dāng)[2],低于一般的建筑材料?;钚蕴紝?duì)降低水泥砂漿氡析出率作用非常明顯。
圖3 活性碳摻量與氡析出的關(guān)系
(4)在水泥砂漿中摻入沸石、硅膠和活性碳對(duì)其強(qiáng)度有很大的影響,尤其活性碳的摻入會(huì)導(dǎo)致砂漿強(qiáng)度降低,有研究表明當(dāng)混凝土中摻入5%的石墨,混凝土的強(qiáng)度將損失50%[3],但是此次試驗(yàn)砂漿強(qiáng)度幾乎沒有受影響,主要是由于本次試驗(yàn)水泥使用量較多,正常情況下膠砂比為1:3,本次試驗(yàn)為1:1,膠凝材料的增加使得強(qiáng)度影響非常小。
圖4 活性碳摻入量對(duì)水泥砂漿強(qiáng)度的影響
[1]胡大可 商品混凝土配合比與質(zhì)量控制要求 檢測試驗(yàn)與測量 2007 年三期
[2]張文濤等《建筑材料表面氡析出水平調(diào)查》工業(yè)衛(wèi)生與職業(yè)病2007 年第33 卷第4 期
[3]趙文艷等《石墨導(dǎo)電混凝土力學(xué)性能與熱電特性》大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)第32 卷第6 期2008 年12 月