磷酸镁水泥(MPC)作为一种化学结合磷酸盐胶凝材料,在常温下即可发生化学反应,凝结硬化。它既具有陶瓷材料的质硬、高强、耐高温的特性又具有水泥材料的可塑性好、适应性强、耐久性好的特性。由于其具有早强快硬、流动性好、与旧混凝土之间适应性好、粘结强度高、收缩小和免烧等诸多优点,在快速修补领域、核废料处理领域已得到广泛应用,在屏蔽大型受辐射的核设施方面也具有潜在应用。而核能作为一种高效、清洁的新型能源,在发电、医疗和食品杀菌等领域得到了广泛应用。但核能的利用也存在一定风险,尤其因人为失误或自然灾害导致的核泄漏而给人类和环境造成严重危害,在第一时间内加强核材料和设施安全,防止放射性物质泄漏以及辐射防护显得尤其重要。基于此出发点,本论文针对γ射线快速屏蔽材料展开了系统研究,选择具有快凝快硬特性的磷酸镁水泥,与重晶石以及铅粉复合,重点研究了重晶石掺量、铅粉掺量对磷酸镁快速屏蔽材料凝结时间、流动度、抗压强度、屏蔽性的影响;其次,借助XRD、SEM、水化热、热分析、孔结构分析等分析手段研究对其物相组成、微观结构及热力学性能影响。最后,对屏蔽性能较优的重晶石-金属铅共掺快速屏蔽材料的环境适应性、粘接强度、膨胀特性、浸出性及耐久性进行了研究。通过磷酸镁水泥快速屏蔽材料的研究,以期得到对γ射线具有良好屏蔽效能,同时具有较好的长期稳定性的新型辐射防护材料。研究结果表明:重晶石部分替代重烧氧化镁可显著降低磷酸镁快速屏蔽材料的水化放热,随着重晶石掺量增加,磷酸镁快速屏蔽材料的流动度降低,凝结时间逐渐延长,抗压强度先增加后降低。重晶石掺量为30%时,抗压强度最高,重晶石掺量达50%时,其1d抗压强度可达39.4MPa。加入铅粉后,随着铅粉掺量增加,流动度逐渐增大,抗压强度总体呈现下降趋势,铅粉掺20%时,其1d抗压强度为27.0MPa。从屏蔽效果来看,单掺重晶石时,随着重晶石掺量的增加,磷酸镁水泥快速屏蔽材料对γ射线的屏蔽率增大。重晶石掺量为50%时,γ射线屏蔽率为57.7%。重晶石-金属铅共掺时,随着铅粉掺量增加,磷酸镁水泥快速屏蔽材料的γ射线屏蔽效果进一步提高,铅粉掺量为20%时,γ射线屏蔽率可达70%。其它性能方面,磷酸镁水泥快速屏蔽材料具有非常好的流动性,环境适应性强,与旧混凝土之间粘接强度高,长期强度发展良好,铅浸出小,化学稳定性较好,抗冻融能力强。本论文制备的磷酸镁水泥快速屏蔽材料的凝结时间≤30min,初始流动度≥230mm,1d抗压强度≥25MPa,1h粘接强度≥3MPa,既具有良好的辐射屏蔽性能,又可以作为快速修补材料,在核应急快速处理方面具有良好的应用前景。