核電站px泵房蝸殼泵結構用混凝土及其澆築成型的方法
2023-04-27 05:27:36
核電站px泵房蝸殼泵結構用混凝土及其澆築成型的方法
【專利摘要】本發明涉及一種核電站PX泵房蝸殼泵結構用混凝土，每立方米的混凝土組成為：P·Ⅱ水泥261~296kg，矽灰27~40kg，粉煤灰88~110kg，硫鋁酸鹽類膨脹劑35~44kg，聚丙烯纖維0.9kg，複合氨基醇類鋼筋阻鏽劑12kg，聚羧酸鹽減水劑6.63-8.62kg，粗骨料1068~1095kg，細骨料644~676kg，水166kg。本發明還涉及採用該核電站PX泵房蝸殼泵結構用混凝土澆築成型的方法。本發明核電站PX泵房蝸殼泵結構用混凝土具有優異抗裂性能，且具有高耐久性，可以確保核電站運行期間，其混凝土結構不會因海水腐蝕而破壞，進而保證核電站壽命期內的安全可靠運行。
【專利說明】核電站PX泵房蝸殼泵結構用混凝土及其澆築成型的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及建築材料領域，尤其具有高抗滲性、高抗化學侵蝕性、高抗裂性的核電站用蝸殼泵混凝土及其澆築渦殼形混凝土的方法。
【背景技術】
[0002]福清核電工程為國家十一五期間開工的重大工程項目，總體規劃了六臺百萬千瓦級核電機組，採用依託M310堆型改進的國產二代半核電機組，目前I~4機組已陸續開建。在常規島汽輪機廠房和PX泵房的地下工程結構混凝土中，大量使用了聚丙烯纖維補償收縮防水混凝土，混凝土強度等級從C35~C45不等(以60天抗壓強度為驗收標準)。其中PX泵房渦殼泵混凝土結構是形狀極為複雜的異型結構，且結構體積厚大，結構底部及內壁混凝土施工澆搗極為困難，工程設計使用壽命為50年，屬於核電站運行壽命期內不可維修的永久性混凝土結構，與核安全直接相關。其所處的工作環境長年浸泡在海水之中，內壁混凝土結構要長年累月的經受海水的衝刷和腐蝕，若混凝土結構存在裂縫或其它缺陷，就會導致內部鋼筋受到海水的腐蝕，進而損壞整體混凝土結構，影響到核電機組的安全運行。因此，要求混凝土拌和物具有優異的工作性能，澆筑後的混凝土結構具有優良的抗裂、抗滲透性能，不允許產生有害裂縫，並能承受流動海水長年累月的衝刷磨蝕，確保混凝土中鋼筋不受到腐蝕，實現混凝土結構工程的高耐久性。而應用現有混凝土配方澆築的核電站PX泵房蝸殼泵混凝土結構，受到當時混凝土結構設計規範及相關礦物摻合料使用規範的制約，澆築形成的PX泵房蝸殼泵結構的抗壓強度、抗水滲透性能、抗裂性等均不太理想。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於提供一種核電站PX泵房蝸殼泵結構用混凝土，其克服了現有技術中的不足，具有高氯離子抗滲性、高抗化學侵蝕性、高抗裂性，其流動性好。
[0004]一種核電站PX泵房蝸殼泵結構用混凝土，每立方米的混凝土組成為:Ρ.II水泥261~296kg，矽灰27~40kg，粉煤灰88~110kg，硫鋁酸鹽類膨脹劑35~44kg，聚丙烯纖維0.9kg，複合氨基醇類鋼筋阻鏽劑12kg，聚羧酸鹽減水劑6.63-8.62kg，粗骨料1068~1095kg，細骨料644~676kg，水166kg ;所述P.ΙΙ水泥是鹼含量小於0.6%的低鹼水泥，水泥中的C3A含量小於5%，C3S含量小於55%,且所述水泥中不得摻加窯灰；
[0005]所述矽灰中無定形SiO2的含量佔總質量的90% ；
[0006]所述粉煤灰為F類I級；
[0007]所述聚丙烯纖維的平均分子量為180000~300000 ；
[0008]所述粗骨料的碎石粒徑為5~25mm ；
[0009]所述細骨料屬於II區中砂(細度模數為2.6±0.2)。
[0010]本發明對硫鋁酸鹽類膨脹劑沒有特別要求，只要是該類的膨脹劑均可，優選的，所述硫鋁酸鹽類膨脹劑為HEA型膨脹劑。硫鋁酸鹽類膨脹劑為抗裂防水劑，主要由C3A.3CaS04.32H20和Ca (OH) 2兩種膨脹源複合而成，在混凝土初始硬化後強度處於快速增長期，混凝土會產生收縮應力，而抗裂防水劑產生的膨脹能，在混凝土結構中建立適量的預壓應力，可以有效補償混凝土的收縮應力，減少和抑制混凝土硬化後的收縮裂縫。
[0011]所述聚丙烯纖維的長度為19mm±2mm,公稱直徑為31.5 μ m ;密度:0.91g/cm3。上述聚丙烯纖維對處於塑性階段的混凝土起著阻裂作用，主要是通過減少和抑制混凝土的塑性沉降裂縫和塑性收縮裂縫達到阻裂效果。
[0012]所述矽灰由上海天愷矽粉材料有限公司提供的型號為T0PKEN900D，矽灰的平均顆粒粒徑為0.1 μ m，僅為水泥顆粒的幾百分之一、表面積大約為15000m2/kg，具有火山灰效應和微粒效應兩種優點，能顯著改善新拌混凝土的泌水性和粘聚性，提高了水泥漿體與骨料的黏結強度，從而使得混凝土的耐磨性也得以提高。
[0013]本發明所述的核電站PX泵房蝸殼泵結構用混凝土通過低鹼水泥與矽灰、粉煤灰、膨脹劑的共摻，充分發揮膠凝材料的超疊加效應，同時摻加新型建築材料聚丙烯纖維和複合氨基醇類鋼筋阻鏽劑，共同實現對混凝土結構中鋼筋的防護，確保混凝土結構的高耐久性，尤其是高氯離子抗滲性。
[0014]所述粉煤灰為F類I級，可顯著降低混凝土的用水量，增加混凝土的流動性。與矽灰共摻可很好發揮填充效應和火山灰反應使混凝土變得更加緻密。
[0015]本發明對複合氨基醇類鋼筋阻鏽劑沒有特別要求，只要是該種類的鋼筋阻鏽劑均可使用。複合氨基醇類鋼筋阻鏽劑由分散組分、阻鏽組分、防腐組分以及其它功能組分經過合理匹配複合而成，呈淡綠色透明液體。其阻鏽機理可概括為:當阻鏽劑分子到達鋼筋表面時，逐步形成一層穩定的單分子或多分子膜，一般這層膜分子大致垂直於金屬表面平行排列，親水基團與鋼筋結合，而憎水基團則形成疏水屏障將水分與氯離子等與鋼筋隔離。
[0016]本發明對聚羧酸鹽減水劑沒有特別要求，只要是該種類的可用於混凝土的減水劑均可使用。聚羧酸鹽減水劑是具有磺酸基、羧酸基、醚鍵的聚合物，呈淡黃色透明液體。可改善混凝土的流動性。由於矽灰在混凝土中不減水，而且憎水，其需水量比可達134% ;聚丙烯纖維的摻入也會極大的降低混凝土的流動性，增大單方混凝土的用水量。通過聚羧酸鹽減水劑的結合使用，能夠在降低單方混凝土用水量的同時，保持混凝土拌和物的良好流動性以利於施工。
[0017]所述粗骨料的碎石粒徑在5~25mm範圍，減小骨料水泥漿界面的應力差，減少或消除混凝土內部微觀裂縫。
[0018]水可以是符合現行國家標準《生活飲用水衛生標準》GB5749要求的飲用水。
[0019]在混凝土中摻入本發明所述質量的粉煤灰和矽灰，有利於抗裂性能的改善，尤其是適量粉煤灰和抗裂防水劑的摻入，可一定程度降低混凝土的自收縮，與矽灰共摻既可發揮摻矽灰混凝土電通量顯著降低和早期強度易保證的優勢，又可抑制摻矽灰更易發生早期幹縮裂縫的作用。另外，新型建材「聚丙烯纖維」的摻入，可以減少和抑制混凝土塑性階段的沉降或收縮裂縫，降低混凝土結構內部的毛細管孔隙率，同時有效抑制渦殼泵混凝土內壁表面的裂縫產生。
[0020]採用上述核電站PX泵房蝸殼泵結構用混凝土澆築成型的方法，包括下述步驟:
[0021]I)稱取各組分後將各組分混合，攪拌均勻，澆注入模，混凝土入模溫度應小於30°C，且混凝土入模前模板和鋼筋的溫度以及附近的局部氣溫均不宜超過40°C ；
[0022]澆注時混凝土採取整體分層或推移式連續澆築，每層混凝土厚度須控制在30~50cm,應在下層混凝土初凝之前，完成上層混凝土的澆築覆蓋；
[0023]採用插入式振搗棒對混凝土振搗，插入式振搗棒應快插慢拔，插點要均勻排列，逐點移動，順序進行，不得遺漏；插入式振搗棒的移動間距不大于振搗棒作用半徑的1.5倍，振搗上一層時應插入下一層5~10cm，以使兩層混凝土結合牢固；振搗棒不得觸及鋼筋和模板，當振搗至混凝土不再不沉，無顯著氣泡上升，混凝土表面出現薄層水泥漿，表面達到平整時振搗完成；
[0024]2)混凝土振搗完成3~5小時後，對混凝土表面進行再次抹壓，並在混凝土終凝後立即在混凝土表面覆蓋溼麻袋片，然後覆蓋塑料薄膜，塑料薄膜上面再覆蓋幹麻袋片或彩條布，定期噴水始終保持混凝土表面處於溼潤狀態。
[0025]步驟I)中混凝土澆筑後形成的混凝土澆築體在入模溫度基礎上的溫升值不宜超過40°C，混凝土澆築體的裡表溫差不超過25°C，且不含混凝土收縮的當量溫度；混凝土澆築體的降溫速率為2.(TC /d ;混凝土表面與大氣溫差不超過20°C。
[0026]步驟I)中，混凝土澆注入模時其下料高度不宜超過2m ;在澆築豎向或塊狀結構混凝土時，混凝土出料口離側模板內側不得小於50mm，同一地方混凝土堆積厚度不超出30~50cmo
[0027]步驟I)中，在高溫季節澆築混凝土時，採取摻入製冷水或冰屑的方式儘可能降低混凝土的入模溫度，儘量避免模板和新澆築的混凝土直接受陽光照射。
[0028]步驟2)中，當施工環境相對溼度較小、風速較大時，混凝土成型後應及時覆蓋塑料薄膜，以阻止混凝土中蒸發出來的水份的散失，讓其重新轉化成液態水返回並溼潤混凝土表面。
[0029]上述澆築渦殼形混`凝土的方法，還包括後續的養護過程，具體步驟如下
[0030](I)派專人檢查混凝土表面，如混凝土表面乾燥，則立即實施人工澆水養護，養護水不能直接澆在混凝土表面上，而是均勻澆在塑料薄膜下面的溼麻袋片上，使麻袋片充分溼潤，保持整個混凝土表面呈溼潤狀態；
[0031](2)在混凝土澆築7天後，側面模板拆除，然後先在混凝土表面灑水溼潤後，立即採用塑料薄膜包裹嚴實，塑料薄膜要緊貼混凝土表面，不漏縫、不透風，外側再掛上土工布；在養護期限內，混凝土表面自始自終要出現水珠；要經常檢查薄膜的完整性，如有破損應及時修補完整；
[0032](3)渦殼形混凝土結構的渦殼形內壁模板及支撐需要待強度達到設計強度等級後，才能拆除，否則只能是帶模養護。
[0033]上述澆水養護的頻度應結合混凝土測溫情況而定，混凝土的溫度從澆築起，即測溫頭埋入混凝土時，就進行監測，每2h測一次。混凝土澆筑後3-4d，每4h測一次，5-7d每8h測一次，及時分析每天的測溫數據，繪製溫度一時間曲線，當各部位溫差進入安全範圍後取消保溫。測溫期限應包括混凝土內部溫度從升溫、高溫、降溫、趨近於環境溫度及拆除保溫，進入安全範圍的全過程，測溫時間原則上延續14d，必要時應適當延長測溫時間。
[0034]步驟(3)中，混凝土的拆模時間不僅要考慮拆模時的混凝土強度外，還應考慮到拆模時的混凝土溫度不能過高，以免混凝土接觸空氣時降溫過快而開裂，更不能在此時澆涼水養護。混凝土內部開始降溫以前以及混凝土內部溫度最高時不得拆模，結構或構件混凝土的裡表溫差大於25°C、混凝土表面與大氣溫差大於20°C時不宜拆模。大風或氣溫急劇變化時不宜拆模。在炎熱和大風乾燥季節，應採取逐段拆模、邊拆邊蓋的拆模工藝。
[0035]本發明所述的核電站PX泵房蝸殼泵結構用混凝土在合理利用工業廢料，實現節能減排的同時，得到了單一材料摻入無法產生的有益功能，獲得了具有優異抗裂性能的混凝土 ；且具有高耐久性，可以確保核電站運行期間，其混凝土結構不會因海水腐蝕而破壞，進而保證核電站壽命期內的安全可靠運行。
【具體實施方式】
[0036]以下結合具體實施例進一步說明本發明。
[0037]實施例中使用的「HEA型膨脹劑」為江西武冠新材料股份有限公司生產的型號為WG-HEA型抗裂防水劑。
[0038]實施例中使用的「複合氨基醇類鋼筋阻鏽劑」為西卡(中國)有限公司生產的型號為 Sika Ferro Gard901。
[0039]實施例中使用的「細骨料」是質地堅硬潔淨的閩江中砂，為非鹼活性骨料。
[0040]實施例中使用的「聚丙烯纖維」的長度為19mm±2mm，公稱直徑為3L 5 μ m ;密度:
0.9lg/cm3。
[0041]實施例中使用的「P.II水泥」是鹼含量小於0.6%的低鹼水泥，水泥中的C3A含量小於5%，C3S含量小於55%,且所述水泥中不得摻加窯灰。
[0042]表1為各實施例中每立方米的核電站PX泵房蝸殼泵結構用混凝土中的各組份及其含量。
[0043]表1`[0044]
【權利要求】
1.一種核電站PX泵房蝸殼泵結構用混凝土，其特徵在於每立方米的混凝土組成為: P.Π水泥261~296kg，矽灰27~40 kg，粉煤灰88~110kg，硫鋁酸鹽類膨脹劑35~44 kg,聚丙烯纖維0.9kg，複合氨基醇類鋼筋阻鏽劑12kg，聚羧酸鹽減水劑6.63-8.62 kg,粗骨料1068~1095 kg，細骨料 644~676 kg，水 166kg; 所述P.II水泥是鹼含量小於0.6%的低鹼水泥,水泥中的C3A含量小於5%，, C3S含量小於55%，且所述水泥中不得摻加窯灰； 所述娃灰中無定形SiO2的含量佔總質量的90% ； 所述粉煤灰為F類I級； 所述聚丙烯纖維的平均分子量為180000~300000 ； 所述粗骨料的碎石粒徑為5~25mm ； 所述細骨料屬於H區中砂(細度模數為2.6±0.2)。
2.根據權利要求1所述的核電站PX泵房蝸殼泵結構用混凝土，其特徵在於所述硫鋁酸鹽類膨脹劑為HEA型膨脹劑。
3.根據權利要求1或2所述的核電站PX泵房蝸殼泵結構用混凝土，其特徵在於所述聚丙烯纖維的長度為19mm±2mm,公稱直徑為31.5 μ m。
4.根據權利要求3所述的核電站PX泵房蝸殼泵結構用混凝土，其特徵在於所述矽灰由上海天愷矽粉材料有限公司提供的型號為TOPKEN 900D。
5.採用上述任一權利要求所述的核電站PX泵房蝸殼泵結構用混凝土澆築成型的方法，其特徵在於包括下述步驟: 1)稱取各組分後將各組分混合，攪拌均勻，澆注入模，混凝土入模溫度應小於30°C，且混凝土入模前模板和鋼筋的溫度以及附近的局部氣溫均不宜超過40°C ； 澆注時混凝土採取整體分層或推移式連續澆築，每層混凝土厚度須控制在3(T50cm，應在下層混凝土初凝之前，完成上層混凝土的澆築覆蓋； 採用插入式振搗棒對混凝土振搗，插入式振搗棒應快插慢拔，插點要均勻排列，逐點移動，順序進行，不得遺漏；插入式振搗棒的移動間距不大于振搗棒作用半徑的1.5倍，振搗上一層時應插入下一層5~10cm，以使兩層混凝土結合牢固；振搗棒不得觸及鋼筋和模板，當振搗至混凝土不再不沉，無顯著氣泡上升，混凝土表面出現薄層水泥漿，表面達到平整時振搗完成； 2)混凝土振搗完成3~5小時後，對混凝土表面進行再次抹壓，並在混凝土終凝後立即在混凝土表面覆蓋溼麻袋片，然後覆蓋塑料薄膜，塑料薄膜上面再覆蓋幹麻袋片或彩條布，定期噴水始終保持混凝土表面處於溼潤狀態。
6.根據權利要求5所述的澆築成型的方法，其特徵在於步驟I)中混凝土澆筑後形成的混凝土澆築體在入模溫度基礎上的溫升值不宜超過40°C，混凝土澆築體的裡表溫差不超過25°C，且不含混凝土收縮的當量溫度；混凝土澆築體的降溫速率為2.(TC /d ;混凝土表面與大氣溫差不超過20°C。`
7.根據權利要求5所述的澆築成型的方法，其特徵在於步驟I)中，混凝土澆注入模時其下料高度不宜超過2m ;在澆築豎向或塊狀結構混凝土時，混凝土出料口離側模板內側不得小於50mm，同一地方混凝土堆積厚度不超出30~50cm。
8.根據權利要求5或6或7所述的澆築成型的方法，其特徵在於還包括後續的養護過程，具體步驟如下 (1)派專人檢查混凝土表面，如混凝土表面乾燥，則立即實施人工澆水養護，養護水不能直接澆在混凝土表面上，而是均勻澆在塑料薄膜下面的溼麻袋片上，使麻袋片充分溼潤，保持整個混凝土表面呈溼潤狀態； (2)在混凝土澆築7天後，側面模板拆除，然後先在混凝土表面灑水溼潤後，立即採用塑料薄膜包裹嚴實，塑料薄膜要緊貼混凝土表面，不漏縫、不透風，外側再掛上土工布；在養護期限內，混凝土表面自始自終要出現水珠；要經常檢查薄膜的完整性，如有破損應及時修補完整； (3)渦殼形混凝土結構的渦殼形內壁模板及支撐需要待強度達到設計強度等級後，才能拆除，否則只 能是帶模養護。
【文檔編號】C04B28/00GK103723968SQ201310740293
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月27日 優先權日:2013年12月27日
【發明者】杜增強, 胡德華, 苗琛, 高鈾, 張偉, 劉明靜 申請人:中核混凝土股份有限公司