專利名稱:利用玄武巖纖維制備的核電犧牲混凝土以及制備方法
利用玄武巖纖維制備的核電犧牲混凝土以及制備方法技術(shù)領(lǐng)域：
[0001]本發(fā)明涉及一種建筑材料，尤其涉及一種核電犧牲混凝土以及該混凝土的制備方法。
背景技術(shù)：
[0002]隨著我國低碳經(jīng)濟及可持續(xù)發(fā)展，降低火電比例，大力發(fā)展核電，滿足電力需求、 優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全，已成為政府和社會各界的共識。當(dāng)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。而核電站犧牲混凝土作為第三代核 電站(EPR)的重要組成材料，它不僅可以防止在擴散的過程中對堆芯捕集器的鋼結(jié)構(gòu)造成 瞬時的熱載荷，而且可以降低熔融物的溫度、減輕氧化物的密度、降低核泄露輻射值。因此， 犧牲混凝土作為第三代核電站反應(yīng)堆腔和堆芯捕集器的重要組成材料，關(guān)系到核電站的安 全運營。然而，當(dāng)前國內(nèi)未有核電犧牲混凝土的制備方法與質(zhì)量控制措施報道。[0003]國外的相關(guān)技術(shù)要求采用0_8mm連續(xù)級配的赤鐵礦(Fe203>90%)和娃卵石 (Si02>83%)按一定比例制備而成。由于上述要求均是基于國外原材料，考慮到我國赤鐵礦 品味不高，且地才與國外相差較大，這導(dǎo)致國外犧牲混凝土制備技術(shù)難以獲得且不完全適 用我國正在建設(shè)的第三代核電站。[0004]目前核電犧牲混凝土有部分工程采用PP纖維以提高混凝土的抗裂性能，但是犧 牲混凝土和PP纖維增強犧牲混凝土的抗裂性和高溫性能較差。
發(fā)明內(nèi)容
[0005]本發(fā)明的技術(shù)效果能夠克服上述缺陷，提供一種利用玄武巖纖維制備的核電犧牲 混凝土，其制備的高抗裂、耐高溫的犧牲混凝土，充分提高犧牲混凝土的性能，從而增強核 電站的安全性。[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:其各組分的重量含量為:玄武巖纖 維3-6份、膠凝材料350-500份、赤鐵礦980-1150份、硅質(zhì)卵石1100-1300份、水160-175 份、外加劑4-6份。[0007]優(yōu)選地，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 于700。、粘結(jié)溫度為1000-1100°。[0008]所述的膠凝材料優(yōu)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60-100%、礦物摻合料0-40%。[0010]所述的水泥采用強度為P.1.42.5或P.11.42.5或P.1.52.5或P.11.52.5的 水泥。[0011]所述的礦物摻合料采用I級粉煤灰或S95級礦粉。[0012]優(yōu)選地,所述的赤鐵礦中Fe2O3含量大于80%, CO2源物質(zhì)含量不大于2%,含泥及泥 塊含量小于2%，其顆粒粒徑在0.125-8mm。其中CO2源物質(zhì)包括CaCO3和MgC03。[0013]優(yōu)選地，所述的娃質(zhì)卵石中SiO2含量大于83%,含泥及泥塊含量不大于2%。[0014]所述外加劑優(yōu)選為聚羧酸減水劑，其減水率大于40%。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種制備上述核電犧牲混凝土的方法，其包括如下步驟:
(I)原材料選??；
(2)按照規(guī)定的配料比例，將膠凝材料、赤鐵礦、硅質(zhì)卵石混合攪拌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，即可制成核電犧牲混凝土。
本發(fā)明考慮核電犧牲混凝土的開裂、耐高溫等問題，充分利用玄武巖纖維的高熔點和無機纖維特點，通過配合比優(yōu)化設(shè)計，以提高核電犧牲混凝土的耐高溫性能和抗裂性倉泛。
利用本發(fā)明生產(chǎn)產(chǎn)品可達(dá)到如下技術(shù)指標(biāo):
1、力學(xué)性能:28d抗壓強度為40_48MPa，滿足C30/37要求；
2、混凝土耐高溫性能:犧牲混凝土在1000度下恒溫2h保持整體穩(wěn)定性，剩余強度為8-15MPa，混凝土出現(xiàn)液相溫度超過1230° ;
3、混凝土含水率:混凝土初始含水率為6-6.5%，經(jīng)過30d自然干燥或60度烘干I周，其含水率小于5%;
4、混凝土化學(xué)組成=Fe2O3 為 33-37%，SiO2 為 42_5%，Al2O3 為 4_7%，CaO 為 8_12%，MgO為0.5-1.0%，CO2為0-2%，H2O為4_5%。滿足核電犧牲混凝土化學(xué)組成要求。
具體實施方式
實施例1
本發(fā)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350份、赤鐵礦980份、硅質(zhì)卵石1300份、水160份、外加劑6份。
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°、粘結(jié)溫度為1000。。
所述的膠凝材料包括水泥和礦物摻合料。
所述的膠凝材料組份的重量配比為:水泥90%、礦物摻合料10%。
所述的水泥采用強度為P.1.42.5的水泥。
所述的礦物摻合料采用I級粉煤灰。
所述的赤鐵礦中Fe2O3含量為91%，CO2源物質(zhì)含量為2%，含泥及泥塊含量為1.9%，其顆粒粒徑在0.125-8mm。
所述的硅質(zhì)卵石中SiO2含量為84%，含泥及泥塊含量為2%。所述外加劑為聚羧酸減水劑，其減水率為41%。
上述混凝土的制備方法，如下步驟:
( I)原材料選取；原材料化學(xué)全分析:針對水泥、赤鐵礦、石英石、礦物摻合料進(jìn)行化學(xué)全分析，赤鐵礦及娃卵石的顆粒級配:上述兩種材料的顆粒粒徑應(yīng)在0.1mm的連續(xù)級配，并采用篩分法，按照《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ52-2006)獲得；
(2)按照規(guī)定的配料比例，將膠凝材料、赤鐵礦、硅質(zhì)卵石混合攪拌Imin ；
(3)加入玄武巖纖維攪拌0.5min;[0039](4)加外加劑和水，攪拌2min，即可制成核電犧牲混凝土。如試配過程中出現(xiàn)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(jìn)行調(diào)整。
耐高溫核電犧牲混凝土現(xiàn)場澆注振搗，混凝土帶模養(yǎng)護(hù)24h后拆模，混凝土養(yǎng)護(hù)28d后其抗壓強度為45MPa，大板開裂法試驗混凝土未見開裂，1000度后混凝土抗壓強度為
11.5MPa，1250度混凝土出現(xiàn)液相。
實施例2
本發(fā)明的混凝土各組分的重量含量為:玄武巖纖維5份、膠凝材料400份、赤鐵礦1050份、娃質(zhì)卵石1150份、水165份、外加劑5份。
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°、粘結(jié)溫度為1050。。
所述的膠凝材料包括水泥和礦物摻合料。
所述的膠凝材料組份的重量配比為:水泥75%、礦物摻合料25%。
所述的水泥采用強度為P.11.42.5的水泥。
所述的礦物摻合料采用S95級礦粉。
所述的赤鐵礦中Fe2O3含量為85%，CO2源物質(zhì)含量為1.5%，含泥及泥塊含量為1%，其顆粒粒徑在0.125-8mm。
所述的娃質(zhì)卵石中SiO2含量為95%,含泥及泥塊含量為1.5%。所述外加劑為聚羧酸減水劑，其減水率為45%。
上述混凝土的制備方法，如下步驟:
(I)原材料選取；針對水泥、赤鐵礦、石英石、礦物摻合料進(jìn)行化學(xué)全分析，赤鐵礦及硅卵石的顆粒級配:上述兩種材料的顆粒粒徑應(yīng)在0-8_的連續(xù)級配，并采用篩分法，按照《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ52-2006)獲得；
(2)按照規(guī)定的配料比例,將膠凝材料、赤鐵礦、娃質(zhì)卵石混合攪拌1.5min ；
(3)加入玄武巖纖維攪拌0.8min ；
(4)加外加劑和水，攪拌2.5min,即可制成核電犧牲混凝土。如試配過程中出現(xiàn)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(jìn)行調(diào)整。
實施例3
本發(fā)明的混凝土各組分的重量含量為:玄武巖纖維3-6份、膠凝材料450份、赤鐵礦1150份、硅質(zhì)卵石1100份、水175份、外加劑5份。
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°、粘結(jié)溫度為1100。。
所述的膠凝材料包括水泥。
所述的水泥采用強度為P.1.52.5或P.11.52.5的水泥。
所述的礦物摻合料采用I級粉煤灰。
所述的赤鐵礦中Fe2O3含量為80%，CO2源物質(zhì)含量為1%，含泥及泥塊含量為0.5%，其顆粒粒徑在8mm。
所述的硅質(zhì)卵石中SiO2含量為97%，含泥及泥塊含量為1%。所述外加劑為聚羧酸減水劑，其減水率為50%。
上述混凝土的制備方法，如下步驟:[0064]( I)原材料選取；針對水泥、赤鐵礦、石英石、礦物摻合料進(jìn)行化學(xué)全分析，赤鐵礦 及硅卵石的顆粒級配:上述兩種材料的顆粒粒徑應(yīng)在0-8_的連續(xù)級配，并采用篩分法，按 照《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ52-2006)獲得；[0065](2)按照規(guī)定的配料比例,將膠凝材料、赤鐵礦、娃質(zhì)卵石混合攪拌2min ；[0066](3)加入玄武巖纖維攪拌Imin ；[0067](4)加外加劑和水，攪拌3min，即可制成核電犧牲混凝土。如試配過程中出現(xiàn)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(jìn)行調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種利用玄武巖纖維制備的核電犧牲混凝土，其特征在于，各組分的重量含量為:玄武巖纖維3-6份、膠凝材料350-500份、赤鐵礦980-1150份、硅質(zhì)卵石1100-1300份、水160-175份、外加劑4-6份。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的利用玄武巖纖維制備的核電犧牲混凝土，其特征在于，所述的玄武巖纖維的單絲直徑為7-15um、長度為2-4cm、纖維工作溫度小于700°C、粘結(jié)溫度為1000-1100。。。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的利用玄武巖纖維制備的核電犧牲混凝土，其特征在于，所述的膠凝材料包括水泥和礦物摻合料。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的利用玄武巖纖維制備的核電犧牲混凝土，其特征在于，所述的膠凝材料組份的重量配比為:水泥60-100%、礦物摻合料0-40%。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的利用玄武巖纖維制備的核電犧牲混凝土，其特征在于，所述的水泥采用強度為P.1.42.5或P.11.42.5或P.1.52.5或P.11.52.5的水泥。
6.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的利用玄武巖纖維制備的核電犧牲混凝土，其特征在于，所述的礦物摻合料采用I級粉煤灰或S95級礦粉。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的利用玄武巖纖維制備的核電犧牲混凝土，其特征在于，所述的赤鐵礦中Fe2O3含量大于80%，CO2源物質(zhì)含量不大于2%，含泥及泥塊含量小于2%，其顆粒粒徑在 0.125-8mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的利用玄武巖纖維制備的核電犧牲混凝土，其特征在于，所述的硅質(zhì)卵石中SiO2含量大于83%，含泥及泥塊含量不大于2%，其顆粒粒徑在0.125-8mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的利用玄武巖纖維制備的核電犧牲混凝土，其特征在于，所述外加劑為聚羧酸減水劑，其減水率大于40%。
10.一種用于權(quán)利要求
1-9任一權(quán)利要求
所述的混凝土的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (O原材料選??； (2)按照規(guī)定的配料比例,將膠凝材料、赤鐵礦、娃質(zhì)卵石混合攪拌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，即可制成核電犧牲混凝土。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種建筑材料，尤其涉及一種核電犧牲混凝土以及該混凝土的制備方法。本發(fā)明的利用玄武巖纖維制備的核電犧牲混凝土，各組分的重量含量為玄武巖纖維3-6份、膠凝材料350-500份、赤鐵礦980-1150份、硅質(zhì)卵石1100-1300份、水160-175份、外加劑4-6份。本發(fā)明考慮核電犧牲混凝土的開裂、耐高溫等問題，充分利用玄武巖纖維的高熔點和無機纖維特點，通過配合比優(yōu)化設(shè)計，以提高核電犧牲混凝土的耐高溫性能和抗裂性能。
文檔編號C04B14/38GKCN102176331 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請?zhí)朇N 201110031658
公開日2013年6月5日 申請日期2011年1月28日
發(fā)明者孫偉, 張巧芬, 蔣金洋, 金祖權(quán), 李政 申請人:東南大學(xué), 中國建筑第二工程局有限公司, 青島理工大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (2), 非專利引用 (3),