一種核電站用混凝土的製作方法
2023-10-07 21:24:09 2
專利名稱：一種核電站用混凝土的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種混凝土，尤其是一種核電站用混凝土，屬於建築施工技術領域。
背景技術：
高強度混凝土是指強度等級為C60以上的混凝土，已經廣泛應用於國內民用建築領域內，是一種新型的高技術混凝土，在大幅度提高常規混凝土性能的基礎上，採用現代混凝土技術，選用優質原材料，在妥善的質量控制下製成的，具有抗壓強度高，抗變形能力加強，減少結構截面尺寸；混凝土變形小，提高構件的剛性，改善混凝土變形性能；混凝土密實性好，抗滲及抗凍性能優於普通混凝土，可提高工程使用壽命的特點；高強混凝土為預應力技術提供有利條件；具有明顯的技術經濟效益。高性能混凝土是能在特定環境下滿足特殊要求的一類混凝土，它以耐久性作為設計的主要指標，其特點為具有很好的流變性能，不泌水，不離析，甚至可自流密實，不需要振搗即可保證混凝土施工質量；高性能混凝土硬化過程中，體積穩定，水化熱低，乾燥收縮小，無裂縫或少裂縫；凝結硬化後，混凝土結構密實，孔隙率低，強度高，且不易產生裂縫，且具有優異的抗滲性，抗凍性及耐久性等。在國內，當混凝土強度> C60級時，要使混凝土兼具高強混凝土和高性能混凝土的優點，其水泥用量需大於350kg/m3，成本較高。
發明內容
本發明要解決的技術問題是針對現有技術存在的缺陷，提出的一種核電站用混凝土，降低成本的同時兼具高強混凝土和高性能混凝土的優點。本發明由以下技術方案解決技術問題一種核電站用混凝土，按質量百分比計算，由以下組分組成
矽酸鹽水泥8-30%
粉煤灰1-20%
矽粉O. 5-10%
碎石35-55%
砂20-40%
聚羧酸高性能減水緩凝劑O. 1-1%
水2-15%。進一步地，按質量百分比計算，由以下組分組成
矽酸鹽水泥13. 6%
粉煤灰5.43%
矽粉1.0%
碎石44. 7%
砂29. 2%
聚羧酸高性能減水緩凝劑O. 27%水5.8%。上述組分中，所述矽粉等級在90U以上，比表面積為15000 35000 m2/kg，Cr含量彡O. 02%，SiO2含量彡85%，SO3含量彡2.0%，總鹼含量≤O. 60%，f_CaO含量≤1.0%，含水率彡1%，需水量比彡125%。4.根據權利要求1所述的核電站用混凝土，其特徵在於所述碎石的粒徑為5 20mm，針片狀含量彡8%，含泥量彡O. 5%，立方體抗壓強度彡105MPa，堅固性彡5%，壓碎指標值彡12%。所述粉煤灰為I級F類。所述砂的石粉含量< 5%，泥含量< 1%，泥塊含量< O. 5%，壓碎指標值 25%，含氣量彡6%。本發明按以下方法製備混凝土
步驟一、將所述水、碎石、砂、矽酸鹽水泥和矽粉按所述質量百分比攪拌10 50S ； 步驟二、加入所述質量百分比的聚羧酸高性能減水緩凝劑，攪拌150 240，即得成品。以上成品的中心絕熱溫升彡40°C。28天強度75MPa (圓柱體試件強度)以上，28天抗拉強度彡4. 5MPa, 28天彈性模量彡39GPa,混凝土工作時間大於等於1. 5小時，具有良好的泵送施工性能。本發明通過加入大量摻合料來降低混凝土中心最高溫度，控制各項原材料的鹼含量、硫含量，來改變混凝土的內部微環境，使其不具備發生延遲鈣礬石生成現象的條件來降低產生裂縫以及發生延遲鈣礬石破壞現象的可能，提高混凝土的質量及耐久性。其具體配製原理如下
配製高強度混凝土，當水泥、砂、骨料和外加劑確定時，一般是通過提高水泥用量和摻加礦物添加劑來實現，其中，提高水泥用量在一定範圍內可提高混凝土強度，雖然滿足了強度要求，但強度富餘量少；這樣的混凝土和易性較好，但過粘，甚至出現板結，不利於施工；水泥混凝土在澆筑後水化反應激烈，混凝土中心溫度過高，容易產生溫度裂縫，水化反應在混凝土內部形成的一些細微的毛細孔，也使混凝土強度達到一定極限後，無法再提高，於是加入一定量的微矽粉將空隙填滿，進一步增加混凝土密實性。微矽粉是矽鐵或金屬矽生產過程中由礦熱爐中的高純石英、焦炭和木屑還原產生的工業副產品，其主要成分是SiO2,屬惰性物質，與大部分酸、鹼不起化學反應，矽粉顆粒的平均粒徑在O.1 O. 3um,約為水泥顆粒徑的1/100，比表面積在15000 35000m2/kg之間，屬超細粉體材料。將微矽粉加入混凝土中大大提高了混凝土的強度和耐久性，以及可施工性。因為，矽粉顆粒填充混凝土中的顆粒空隙，提高了水泥漿體與骨料之間的粘結強度，能降低泌水，防止水分在骨料下表面聚集，有效的減少和消除沉澱及分層現象，並提高界面過渡區的密實度和減小界面過渡區的厚度，從而提高了混凝土體積密度和降低孔隙率，大大改善混凝土內部的孔結構，使混凝土更加密實，進而減少了有害離子傳遞速度。微矽粉在混凝土中具有火山灰反應，其與混凝土中游離的Ca(OH)2結合進行二次水化反應，形成穩定的矽酸鈣水化物3Ca0 · SiO2 · H2O,減少可溶性Ca(OH)2和鈣礬石(3Ca0 · Al2O3 · CaSO4 · 2H2)的生成，增加了水化矽酸鈣晶體，且新生成物強度高於Ca(OH)2晶體。另外，由於0&(0!1)2含量的減少，能有效提高弱酸腐蝕能力；抗鹽類腐蝕，尤其是對氯鹽及硫酸鹽。而新的生成物堵塞混凝土中滲透通道，大大提高混凝土的抗滲能力。然而摻加矽粉的混凝土亦存在缺陷混凝土水化反應更激烈，中心溫度高，且收縮大，極易產生裂縫。為改善以上缺陷，可以選擇摻入粉煤灰或者礦渣粉，摻入礦渣粉後，混凝土強度基本相當，但用水量較大，保水性較差，當混凝土流動性較好時，其泌水也較嚴重。而加入粉煤灰後，由於粉煤灰不具有獨立的水硬性，其玻璃體微珠表層活性的SiO2及Al2O3通過與水泥水化產物Ca(OH)2發生二次水化反應，生成品質較好的低鹼性水化產物，並且粉煤灰玻璃體微珠外層有緻密的玻璃質表層，阻礙了粉煤灰的二次水化，其活性效應需在後期才能表現出來，也阻礙了矽粉的水化反應，緩解了混凝土中心溫度過快過高的增長。另外，粉煤灰顆粒進一步填充混凝土顆粒，使內部的顆粒級配進一步完善，從而提高了混凝土的密實性和彈性模量。因此本發明選擇粉煤灰摻入混凝土中。摻加大摻量的粉煤灰和矽粉，其水化熱明顯降低(如水泥粉煤灰矽粉=320:120:25重量比，3d水化熱為201J/g，7d水化熱為232 J/g ;因此，該混凝土適合用於大體積混凝土施工。本發明的有益效果是配製的混凝土水泥用量低，且具有高強度、高彈性模量、力口入矽粉和對有害成分的控制，使其具有很強的耐久性，和易性良好的特點，並可降低發生延遲鈣礬石現象，具有良好的泵送性能，適用於大體積混凝土泵送施工。
具體實施方式
實施例(一)對比試驗
選擇不同的摻料進行對比實驗，摻料選擇如下
O純水泥；
2)單摻矽粉；
3)雙摻(矽粉和礦渣粉、矽粉和粉煤灰)；
實驗數據見表1:
表I對比試驗配合比
權利要求
1.一種核電站用混凝土，按質量百分比計算，由以下組分組成 矽酸鹽水泥8-30% 粉煤灰1-20% 矽粉O. 5-10% 碎石35-55%砂20-40% 聚羧酸高性能減水緩凝劑O. 1-1%水2-15%。
2.根據權利要求1所述的核電站用混凝土，其特徵在於按質量百分比計算，由以下組分組成 矽酸鹽水泥13. 6%粉煤灰5.43%矽粉1.0%碎石44. 7%砂29. 2% 聚羧酸高性能減水緩凝劑O. 27%水5.8%。
3.根據權利要求1所述的核電站用混凝土，其特徵在於所述矽粉等級在90U以上，比表面積為15000 35000 m2/kg，Cr含量彡O. 02%，SiO2含量> 85%，SO3含量彡2.0%，總鹼含量彡O. 60%, f-CaO含量彡1. 0%，含水率彡1%，需水量比彡125%。
4.根據權利要求1所述的核電站用混凝土，其特徵在於所述碎石的粒徑為5 20_，針片狀含量彡8%，含泥量彡O. 5%，立方體抗壓強度彡105MPa，堅固性彡5%，壓碎指標值(12%。
5.根據權利要求1所述的核電站用混凝土，其特徵在於所述粉煤灰為I級F類。
6.根據權利要求1所述的核電站用混凝土，其特徵在於所述砂的石粉含量<5%，泥含量< 1%，泥塊含量< O. 5%，壓碎指標值< 20%。
7.根據權利要求1所述的核電站用混凝土，其特徵在於所述水的PH值>4. 5。
8.根據權利要求1所述的核電站用混凝土，其特徵在於所述聚羧酸高性能減水緩凝劑的減水率彡25%，含氣量彡6%。
9.根據權利要求1或2所述核電站用混凝土的製備方法，包括以下步驟 步驟一、將所述水、碎石、砂、矽酸鹽水泥和矽粉按所述質量百分比攪拌10 50S ； 步驟二、加入所述質量百分比的聚羧酸高性能減水緩凝劑，攪拌150 240，即得成品。
全文摘要
本發明涉及一種混凝土，尤其是一種核電站用混凝土，屬於建築施工技術領域。本發明的配比按質量百分比計算，由以下組分組成:矽酸鹽水泥8-30%，粉煤灰1-20%，矽粉0.5-10%，碎石35-55%，砂20-40%，聚羧酸高性能減水緩凝劑0.1-1%，水2-15%。其有益效果是配製的混凝土水泥用量低，且具有高強度、高彈性模量、加入矽粉和對有害成分的控制，使其具有很強的耐久性，和易性良好的特點，並可降低發生延遲鈣礬石現象，具有良好的泵送性能，適用於大體積混凝土泵送施工。
文檔編號C04B22/06GK103043970SQ201210588890
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月31日 優先權日2012年12月31日
發明者王龍, 黃權, 沈益軍, 方輝煌, 李軍, 陶玉平, 餘黃昏 申請人:中國核工業華興建設有限公司