核電矽石混凝土以及製備方法
2023-10-07 21:29:59 1
核電矽石混凝土以及製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種建築材料，尤其涉及一種核電矽石混凝土以及該混凝土的製備方法。本發明的核電矽石混凝土，各組分的重量含量為：玄武巖纖維3-6份、膠凝材料400-500份、級配石英石1600-1700份、水160-175份、外加劑4-6份。發明考慮核電矽石混凝土在新拌過程中易離析、成型後易開裂；高溫溶蝕深度大、易爆裂等問題，充分利用玄武巖纖維的高熔點和無機纖維特點，利用礦粉價格低、粘性和低水化熱特點，通過配合比優化設計，以提高核電矽石混凝土的耐高溫性能、抗裂性能和經濟性。
【專利說明】核電矽石混凝土以及製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種建築材料，尤其涉及一種核電矽石混凝土以及該混凝土的製備方 法。
【背景技術】
[0002] 隨著我國低碳經濟及可持續發展，降低火電比例，大力發展核電，滿足電力需求、 優化能源結構、保障能源安全，已成為政府和社會各界的共識。當前，世界上第三代核電 站一EPR型核電站已有兩座在建，但尚未有在役運行的。而核電站矽石混凝土作為第三代 核電站（EPR)的重要組成材料，可以降低核棒熔融物的溫度、通過玻璃態物質產生包裹熔 融物、減輕氧化物的密度、降低核洩露輻射值。因此，核電矽石混凝土作為第三代核電站反 應堆腔的重要組成材料，關係到核電站的安全運營。
[0003] 國外的相關技術要求採用0-8_連續級配矽卵石和水泥、粉煤灰以及矽粉按一定 比例製備而成。但矽粉價格高、混凝土工作性損失大，連續級配矽卵石難以加工和控制。且 報導的矽石混凝土中膠凝材料超過530kg/m 3,混凝土開裂嚴重。
[0004] 目前核電混凝土有部分工程採用PP纖維以提高混凝土的抗裂性能，但是PP纖維 增強的核電混凝土高溫性能較差。
【發明內容】
[0005] 本發明的技術效果能夠克服上述缺陷，提供一種利用玄武巖纖維、級配石英石和 礦粉製備的核電矽石混凝土，其製備的高抗裂、耐高溫的核電矽石混凝土，充分提高矽石混 凝土的性能，相比目前報導成本大幅度降低，從而增強核電站的安全性和經濟性。
[0006] 為實現上述目的，本發明採用如下技術方案：其各組分的重量含量為：玄武巖纖 維3-6份、膠凝材料400-500份、級配石英石1600-1700份、水160-175份、外加劑4-6份。
[0007] 優選地材，所述的玄武巖纖維的單絲直徑為7-15um、長度為2-4cm、纖維工作溫度 小於700°C、粘結溫度為1000-1100°C。
[0008] 所述的膠凝材料優選包括水泥和礦物摻合料。
[0009] 所述的膠凝材料組份的重量配比為：水泥50-75%、礦物摻合料25-50%。
[0010] 所述的水泥採用強度為P. I . 42. 5或P. II . 42. 5或P. I. 52. 5或P. II . 52. 5的 水泥。
[0011] 所述的礦物摻合料採用單摻S95級礦粉，或者復摻S95級礦粉和I級粉煤灰或兩 種。
[0012] 優選地材料，所述的級配石英石中Si02含量大於95%，含泥及泥塊含量不大於 1%，級配石英石顆粒粒徑為0-0.51111]1、0.6-11111]1、1-21111]1、2-41111]1、4-81111]1，按照級配曲線要求確 定各顆粒徑的具體摻量。
[0013] 所述外加劑優選為聚羧酸減水劑，其減水率大於40%。
[0014] 本發明的另一個目的是提供一種製備上述核電矽石混凝土的方法，其包括如下步 驟：
[0015] (1)原材料選取；
[0016] (2)按照規定的配料比例，將膠凝材料、級配石英石矽混合攪拌l-2min ;
[0017] (3)加入玄武巖纖維攪拌0· 5-lmin ;
[0018] ⑷加外加劑和水，攪拌2_3min，即可製成核電娃石混凝土。
[0019] 本發明考慮核電矽石混凝土在新拌過程中易離析、成型後易開裂；高溫溶蝕深度 大、易爆裂等問題，充分利用玄武巖纖維的高熔點和無機纖維特點，利用礦粉價格低、粘性 和低水化熱特點，通過配合比優化設計，以提高核電矽石混凝土的耐高溫性能、抗裂性能和 經濟性。
[0020] 利用本發明生產產品可達到如下技術指標：
[0021] 1、力學性能：28d抗壓強度為40-48MPa，滿足C30/37要求；
[0022] 2、混凝土耐高溫性能：犧牲混凝土在1000度下恆溫2h保持整體穩定性，剩餘強度 為8-15MPa，2500°C下熔蝕最大深度小於10mm。
[0023] 3、混凝土含水率：混凝土初始含水率為6-6. 5%，經過30d自然乾燥或60°C烘乾1 周，其含水率小於5% ;
[0024] 4、混凝土化學組成疋6203 為1-2%，5102為85-88%41203為1-3%，0&0為8-12%， MgO為0. 3-0. 5%，C02為0-2%，S03為0. 5-1 %。滿足核電矽石混凝土化學組成要求。
【具體實施方式】
[0025] 實施例1
[0026] 本發明的核電混凝土各組分的重量含量為：玄武巖纖維5份、水泥400份、級配石 英石1700份、水165份、外加劑6份。
[0027] 所述的玄武巖纖維的單絲直徑為7um、長度為2cm、纖維工作溫度為690°C、粘結溫 度為 1000°C。
[0028] 所述的膠凝材料包括水泥和礦物摻合料，其組份的重量配比為：水泥75%、礦粉 25%。
[0029] 所述的水泥採用強度為P. I . 52. 5或P. II . 52. 5的水泥。
[0030] 所述的級配碎石中Si02含量為95 %，含泥及泥塊含量為1 %，其顆粒粒徑級配重 量比如下：〇-〇· 5mm(26% )、0· 6-lmm(16% )、l-2mm(15% )、2-4mm(19% )、4-8mm(24% )。
[0031] 所述外加劑為聚羧酸減水劑，其減水率為41%。
[0032] 上述混凝土的製備方法，如下步驟：
[0033] (1)原材料選取；原材料化學全分析：針對水泥、石英石、礦物摻合料進行化學全 分析，石英石的顆粒級配：依據級配曲線要求確定不同顆粒徑石英石的比例；
[0034] (2)按照規定的配料比例，將膠凝材料、石英石混合攪拌lmin ;
[0035] (3)加入玄武巖纖維攪拌0· 5min ;
[0036] (4)加外加劑和水，攪拌2min，即可製成核電矽石混凝土。如試配過程中出現混凝 土流動度過大或過小，可通過單方用水量和外加劑摻量進行調整。
[0037] 高抗裂耐高溫核電矽石混凝土現場澆注振搗，混凝土帶模養護24h後拆模，混凝 土養護28d後其抗壓強度為45MPa，大板開裂法試驗混凝土未見開裂，100(TC後混凝土抗壓 強度為1L 5MPa，2500°C平均溶蝕深度為6. 8mm，1200度混凝土出現液相。
[0038] 實施例2
[0039] 本發明的混凝土各組分的重量含量為：玄武巖纖維3份、膠凝材料480份、石英石 1600份、水160份、外加劑6份。
[0040] 所述的玄武巖纖維的單絲直徑為7um、長度為3cm、纖維工作溫度為650°C、粘結溫 度為 1050°C。
[0041] 所述的膠凝材料包括水泥和礦物摻合料，其組份的重量配比為：水泥50%、礦物 摻合料50%。
[0042] 所述的水泥採用強度為Ρ· I. 42. 5的水泥。
[0043] 所述的礦物摻合料採用S95級礦粉。
[0044] 所述的矽質卵石中Si02含量為95%，含泥及泥塊含量為1. 5%。其顆粒粒徑級配 重量比如下：〇-〇· 5mm(27% )、0· 6-lmm(12% )、l-2mm(16% )、2-4mm(20% )、4-8mm(25% )。
[0045] 所述外加劑為聚羧酸減水劑，其減水率為45%。
[0046] 上述混凝土的製備方法，如下步驟：
[0047] (1)原材料選取；針對水泥、石英石、礦物摻合料進行化學全分析，石英石的顆粒 級配：顆粒粒徑應在〇-8mm的連續級配，並採用篩分法，按照《普通混凝土用砂、石質量及檢 驗方法標準》（JGJ52-2006)獲得；
[0048] (2)按照規定的配料比例，將膠凝材料、赤鐵礦、石英石混合攪拌1. 5min ;
[0049] (3)加入玄武巖纖維攪拌0· 8min ;
[0050] (4)加外加劑和水，攪拌2. 5min，即可製成核電矽石混凝土。如試配過程中出現混 凝土流動度過大或過小，可通過單方用水量和外加劑摻量進行調整。
[0051] 高抗裂耐高溫核電矽石混凝土現場澆注振搗，混凝土帶模養護24h後拆模，混凝 土養護28d後其抗壓強度為50MPa，大板開裂法試驗混凝土未見開裂，100(TC後混凝土抗壓 強度為13. lMPa，2500°C平均溶蝕深度為7. 5mm，1180°C混凝土出現液相。
[0052] 實施例3
[0053] 本發明的混凝土各組分的重量含量為：玄武巖纖維6份、膠凝材料450份、石英石 1650份、水175份、外加劑6份。
[0054] 所述的玄武巖纖維的單絲直徑為15um、長度為4cm、纖維工作溫度為600°C、粘結 溫度為1100 °c。
[0055] 所述的膠凝材料包括水泥和礦物摻合料，其組份的重量配比為：水泥60%、礦物 摻合料40%。
[0056] 所述的水泥採用強度為Ρ· I. 42. 5或R II · 42. 5的水泥。
[0057] 所述的礦物摻合料採用I級粉煤灰和S95級礦粉。
[0058] 所述的石英石中Si02含量為95%，含泥及泥塊含量為1%。其顆粒粒徑級配重量 比如下：〇-〇· 5mm(27% )、0· 6-lmm(12% )、l-2mm(16% )、2-4mm(20% )、4-8mm(25% )。
[0059] 所述外加劑為聚羧酸減水劑，其減水率為50%。
[0060] 上述混凝土的製備方法，如下步驟：
[0061] (1)原材料選取；針對水泥、石英石、礦物摻合料進行化學全分析，石英石的顆粒 級配：上述兩種材料的顆粒粒徑應在0-8_的連續級配，並採用篩分法，按照《普通混凝土
【權利要求】
1. 一種核電矽石混凝土，其特徵在於，各組分的重量含量為：玄武巖纖維3-6份、膠凝 材料400-500份、級配石英石1600-1700份、水160-175份、外加劑4-6份。
2. 根據權利要求1所述的核電矽石混凝土，其特徵在於，所述的玄武巖纖維的單絲直 徑為7-15um、長度為2-4cm、纖維工作溫度小於700°C、粘結溫度為1000-1100°C。
3. 根據權利要求1所述的核電矽石混凝土，其特徵在於，所述的膠凝材料包括水泥和 礦物摻合料。
4. 根據權利要求3所述的核電矽石混凝土，其特徵在於，所述的膠凝材料組份的重量 配比為：水泥50-75%、礦物摻合料25-50%。
5. 根據權利要求4所述的矽石混凝土，其特徵在於，所述的水泥採用強度為 Ρ· I · 42. 5 或 Ρ· II · 42. 5 或 Ρ· I. 52. 5 或 Ρ· II · 52. 5 的水泥。
6. 根據權利要求4所述的矽石混凝土，其特徵在於，所述的礦物摻合料採用單摻S95級 礦粉，或I級粉煤灰和S95級礦粉。
7. 根據權利要求1所述的矽石混凝土，其特徵在於，所述的級配石英石中Si02含量 大於95%，含泥及泥塊含量不大於1%，級配石英石顆粒粒徑為0-0. 5mm、0. 6-lmm、l-2mm、 2-4mm、4-8_，按照級配曲線要求確定各顆粒徑的具體摻量。
8. 根據權利要求1所述的矽石混凝土，其特徵在於，所述外加劑為聚羧酸減水劑，其減 水率大於40%。
9. 一種用於權利要求1-8任一權利要求所述的混凝土的製備方法，其特徵在於，包括 如下步驟： (1) 原材料選取； (2) 按照規定的配料比例，將膠凝材料、級配石英石混合攪拌l_2min ; (3) 加入玄武巖纖維攪拌0· 5-lmin ; (4) 加外加劑和水，攪拌2-3min，即可製成核電娃石混凝土。
【文檔編號】C04B14/38GK104086145SQ201410345758
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月18日 優先權日:2014年7月18日
【發明者】金祖權, 張巧芬, 蔣金洋, 李政 申請人:青島理工大學