实验和RSM模拟评估纳米修饰混凝土暴露在高温下的马射线屏蔽效率
Islam N Fathy1, Hany A Dahish2,3, Mohammed K Alkharisi4
1Construction and Building Engineering Department, October High Institute for Engineering & Technology, Giza, Egypt.
将氧化物 (NL) 和纳米磁铁 (NM) 等纳米材料添加到混凝土中,可以增强辐射屏蔽. 这些材料显著提高了线性衰减系数 (LAC) 值,特别是在高温暴露后,性能优于控制混凝土.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 核工程 核工程是指核工程.
- 土木工程 土木工程是指土木工程.
背景情况:
- 混凝土是一种常见的建筑材料,但其辐射屏蔽性能可能受到限制,特别是在恶劣的条件下.
- 高温显著降低了传统混凝土的辐射屏蔽性能.
- 纳米材料由于其独特的特性,具有提高材料性能的潜力.
研究的目的:
- 为了研究混凝土的辐射屏蔽性能 (线性减弱系数 - LAC),将氧化物 (NL),纳米磁铁 (NM) 和纳米 (NG) 作为部分水泥替代品.
- 为了评估高温 (400-800°C) 对这些改性混凝土混合物的屏蔽性能的影响.
- 使用响应表面方法 (RSM) 开发LAC值的预测模型,并确定辐射屏蔽的最佳组合.
主要方法:
- 混凝土混合物的实验性制备,使用NL,NM和NG替代1-5%的水泥.
- 在环境和高温 (400-800°C) 下测量线性衰减系数 (LAC) 值.
- 响应表面方法 (RSM) 和差异分析 (ANOVA) 的应用,用于模型开发和验证.
主要成果:
- 高温显著降低了对照混凝土的LAC,在800°C严重降解.
- 纳入NL和NM大大减轻了温度引起的降解,提高了LAC高达42.6% (NL在600°C) 和26.7% (NM在600°C).
- RSM模型显示出高统计意义,纳米材料类型和剂量是主要因素,而温度则具有不利影响.
结论:
- 氧化物 (NL) 和纳米磁铁 (NM) 是有效的添加剂,可以增强混凝土的辐射屏蔽能力,特别是在高温条件下.
- 性能提升归因于NL和NM的高密度和原子数,以及纳米材料分散的微观结构优势.
- 优化研究表明,5%的纳米剂量最大限度地提高了屏蔽性能,NL是最有效的辐射屏蔽材料.
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