核电硅石混凝土以及制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种建筑材料，尤其涉及一种核电硅石混凝土以及该混凝土的制备方法。本发明的核电硅石混凝土，各组分的重量含量为：玄武岩纤维3-6份、胶凝材料400-500份、级配石英石1600-1700份、水160-175份、外加剂4-6份。发明考虑核电硅石混凝土在新拌过程中易离析、成型后易开裂；高温溶蚀深度大、易爆裂等问题，充分利用玄武岩纤维的高熔点和无机纤维特点，利用矿粉价格低、粘性和低水化热特点，通过配合比优化设计，以提高核电硅石混凝土的耐高温性能、抗裂性能和经济性。
【专利说明】核电硅石混凝土以及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种建筑材料，尤其涉及一种核电硅石混凝土以及该混凝土的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 随着我国低碳经济及可持续发展，降低火电比例，大力发展核电，满足电力需求、 优化能源结构、保障能源安全，已成为政府和社会各界的共识。当前，世界上第三代核电 站一EPR型核电站已有两座在建，但尚未有在役运行的。而核电站硅石混凝土作为第三代 核电站（EPR)的重要组成材料，可以降低核棒熔融物的温度、通过玻璃态物质产生包裹熔 融物、减轻氧化物的密度、降低核泄露辐射值。因此，核电硅石混凝土作为第三代核电站反 应堆腔的重要组成材料，关系到核电站的安全运营。
[0003] 国外的相关技术要求采用0-8_连续级配硅卵石和水泥、粉煤灰以及硅粉按一定 比例制备而成。但硅粉价格高、混凝土工作性损失大，连续级配硅卵石难以加工和控制。且 报道的硅石混凝土中胶凝材料超过530kg/m 3,混凝土开裂严重。
[0004] 目前核电混凝土有部分工程采用PP纤维以提高混凝土的抗裂性能，但是PP纤维 增强的核电混凝土高温性能较差。
【发明内容】
[0005] 本发明的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种利用玄武岩纤维、级配石英石和 矿粉制备的核电硅石混凝土，其制备的高抗裂、耐高温的核电硅石混凝土，充分提高硅石混 凝土的性能，相比目前报道成本大幅度降低，从而增强核电站的安全性和经济性。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：其各组分的重量含量为：玄武岩纤 维3-6份、胶凝材料400-500份、级配石英石1600-1700份、水160-175份、外加剂4-6份。
[0007] 优选地材，所述的玄武岩纤维的单丝直径为7-15um、长度为2-4cm、纤维工作温度 小于700°C、粘结温度为1000-1100°C。
[0008] 所述的胶凝材料优选包括水泥和矿物掺合料。
[0009] 所述的胶凝材料组份的重量配比为：水泥50-75%、矿物掺合料25-50%。
[0010] 所述的水泥采用强度为P. I . 42. 5或P. II . 42. 5或P. I. 52. 5或P. II . 52. 5的 水泥。
[0011] 所述的矿物掺合料采用单掺S95级矿粉，或者复掺S95级矿粉和I级粉煤灰或两 种。
[0012] 优选地材料，所述的级配石英石中Si02含量大于95%，含泥及泥块含量不大于 1%，级配石英石颗粒粒径为0-0.51111]1、0.6-11111]1、1-21111]1、2-41111]1、4-81111]1，按照级配曲线要求确 定各颗粒径的具体掺量。
[0013] 所述外加剂优选为聚羧酸减水剂，其减水率大于40%。
[0014] 本发明的另一个目的是提供一种制备上述核电硅石混凝土的方法，其包括如下步 骤：
[0015] (1)原材料选取；
[0016] (2)按照规定的配料比例，将胶凝材料、级配石英石硅混合搅拌l-2min ;
[0017] (3)加入玄武岩纤维搅拌0· 5-lmin ;
[0018] ⑷加外加剂和水，搅拌2_3min，即可制成核电娃石混凝土。
[0019] 本发明考虑核电硅石混凝土在新拌过程中易离析、成型后易开裂；高温溶蚀深度 大、易爆裂等问题，充分利用玄武岩纤维的高熔点和无机纤维特点，利用矿粉价格低、粘性 和低水化热特点，通过配合比优化设计，以提高核电硅石混凝土的耐高温性能、抗裂性能和 经济性。
[0020] 利用本发明生产产品可达到如下技术指标：
[0021] 1、力学性能：28d抗压强度为40-48MPa，满足C30/37要求；
[0022] 2、混凝土耐高温性能：牺牲混凝土在1000度下恒温2h保持整体稳定性，剩余强度 为8-15MPa，2500°C下熔蚀最大深度小于10mm。
[0023] 3、混凝土含水率：混凝土初始含水率为6-6. 5%，经过30d自然干燥或60°C烘干1 周，其含水率小于5% ;
[0024] 4、混凝土化学组成疋6203 为1-2%，5102为85-88%41203为1-3%，0&0为8-12%， MgO为0. 3-0. 5%，C02为0-2%，S03为0. 5-1 %。满足核电硅石混凝土化学组成要求。
【具体实施方式】
[0025] 实施例1
[0026] 本发明的核电混凝土各组分的重量含量为：玄武岩纤维5份、水泥400份、级配石 英石1700份、水165份、外加剂6份。
[0027] 所述的玄武岩纤维的单丝直径为7um、长度为2cm、纤维工作温度为690°C、粘结温 度为 1000°C。
[0028] 所述的胶凝材料包括水泥和矿物掺合料，其组份的重量配比为：水泥75%、矿粉 25%。
[0029] 所述的水泥采用强度为P. I . 52. 5或P. II . 52. 5的水泥。
[0030] 所述的级配碎石中Si02含量为95 %，含泥及泥块含量为1 %，其颗粒粒径级配重 量比如下：〇-〇· 5mm(26% )、0· 6-lmm(16% )、l-2mm(15% )、2-4mm(19% )、4-8mm(24% )。
[0031] 所述外加剂为聚羧酸减水剂，其减水率为41%。
[0032] 上述混凝土的制备方法，如下步骤：
[0033] (1)原材料选取；原材料化学全分析：针对水泥、石英石、矿物掺合料进行化学全 分析，石英石的颗粒级配：依据级配曲线要求确定不同颗粒径石英石的比例；
[0034] (2)按照规定的配料比例，将胶凝材料、石英石混合搅拌lmin ;
[0035] (3)加入玄武岩纤维搅拌0· 5min ;
[0036] (4)加外加剂和水，搅拌2min，即可制成核电硅石混凝土。如试配过程中出现混凝 土流动度过大或过小，可通过单方用水量和外加剂掺量进行调整。
[0037] 高抗裂耐高温核电硅石混凝土现场浇注振捣，混凝土带模养护24h后拆模，混凝 土养护28d后其抗压强度为45MPa，大板开裂法试验混凝土未见开裂，100(TC后混凝土抗压 强度为1L 5MPa，2500°C平均溶蚀深度为6. 8mm，1200度混凝土出现液相。
[0038] 实施例2
[0039] 本发明的混凝土各组分的重量含量为：玄武岩纤维3份、胶凝材料480份、石英石 1600份、水160份、外加剂6份。
[0040] 所述的玄武岩纤维的单丝直径为7um、长度为3cm、纤维工作温度为650°C、粘结温 度为 1050°C。
[0041] 所述的胶凝材料包括水泥和矿物掺合料，其组份的重量配比为：水泥50%、矿物 掺合料50%。
[0042] 所述的水泥采用强度为Ρ· I. 42. 5的水泥。
[0043] 所述的矿物掺合料采用S95级矿粉。
[0044] 所述的硅质卵石中Si02含量为95%，含泥及泥块含量为1. 5%。其颗粒粒径级配 重量比如下：〇-〇· 5mm(27% )、0· 6-lmm(12% )、l-2mm(16% )、2-4mm(20% )、4-8mm(25% )。
[0045] 所述外加剂为聚羧酸减水剂，其减水率为45%。
[0046] 上述混凝土的制备方法，如下步骤：
[0047] (1)原材料选取；针对水泥、石英石、矿物掺合料进行化学全分析，石英石的颗粒 级配：颗粒粒径应在〇-8mm的连续级配，并采用筛分法，按照《普通混凝土用砂、石质量及检 验方法标准》（JGJ52-2006)获得；
[0048] (2)按照规定的配料比例，将胶凝材料、赤铁矿、石英石混合搅拌1. 5min ;
[0049] (3)加入玄武岩纤维搅拌0· 8min ;
[0050] (4)加外加剂和水，搅拌2. 5min，即可制成核电硅石混凝土。如试配过程中出现混 凝土流动度过大或过小，可通过单方用水量和外加剂掺量进行调整。
[0051] 高抗裂耐高温核电硅石混凝土现场浇注振捣，混凝土带模养护24h后拆模，混凝 土养护28d后其抗压强度为50MPa，大板开裂法试验混凝土未见开裂，100(TC后混凝土抗压 强度为13. lMPa，2500°C平均溶蚀深度为7. 5mm，1180°C混凝土出现液相。
[0052] 实施例3
[0053] 本发明的混凝土各组分的重量含量为：玄武岩纤维6份、胶凝材料450份、石英石 1650份、水175份、外加剂6份。
[0054] 所述的玄武岩纤维的单丝直径为15um、长度为4cm、纤维工作温度为600°C、粘结 温度为1100 °c。
[0055] 所述的胶凝材料包括水泥和矿物掺合料，其组份的重量配比为：水泥60%、矿物 掺合料40%。
[0056] 所述的水泥采用强度为Ρ· I. 42. 5或R II · 42. 5的水泥。
[0057] 所述的矿物掺合料采用I级粉煤灰和S95级矿粉。
[0058] 所述的石英石中Si02含量为95%，含泥及泥块含量为1%。其颗粒粒径级配重量 比如下：〇-〇· 5mm(27% )、0· 6-lmm(12% )、l-2mm(16% )、2-4mm(20% )、4-8mm(25% )。
[0059] 所述外加剂为聚羧酸减水剂，其减水率为50%。
[0060] 上述混凝土的制备方法，如下步骤：
[0061] (1)原材料选取；针对水泥、石英石、矿物掺合料进行化学全分析，石英石的颗粒 级配：上述两种材料的颗粒粒径应在0-8_的连续级配，并采用筛分法，按照《普通混凝土
【权利要求】
1. 一种核电硅石混凝土，其特征在于，各组分的重量含量为：玄武岩纤维3-6份、胶凝 材料400-500份、级配石英石1600-1700份、水160-175份、外加剂4-6份。
2. 根据权利要求1所述的核电硅石混凝土，其特征在于，所述的玄武岩纤维的单丝直 径为7-15um、长度为2-4cm、纤维工作温度小于700°C、粘结温度为1000-1100°C。
3. 根据权利要求1所述的核电硅石混凝土，其特征在于，所述的胶凝材料包括水泥和 矿物掺合料。
4. 根据权利要求3所述的核电硅石混凝土，其特征在于，所述的胶凝材料组份的重量 配比为：水泥50-75%、矿物掺合料25-50%。
5. 根据权利要求4所述的硅石混凝土，其特征在于，所述的水泥采用强度为 Ρ· I · 42. 5 或 Ρ· II · 42. 5 或 Ρ· I. 52. 5 或 Ρ· II · 52. 5 的水泥。
6. 根据权利要求4所述的硅石混凝土，其特征在于，所述的矿物掺合料采用单掺S95级 矿粉，或I级粉煤灰和S95级矿粉。
7. 根据权利要求1所述的硅石混凝土，其特征在于，所述的级配石英石中Si02含量 大于95%，含泥及泥块含量不大于1%，级配石英石颗粒粒径为0-0. 5mm、0. 6-lmm、l-2mm、 2-4mm、4-8_，按照级配曲线要求确定各颗粒径的具体掺量。
8. 根据权利要求1所述的硅石混凝土，其特征在于，所述外加剂为聚羧酸减水剂，其减 水率大于40%。
9. 一种用于权利要求1-8任一权利要求所述的混凝土的制备方法，其特征在于，包括 如下步骤： (1) 原材料选取； (2) 按照规定的配料比例，将胶凝材料、级配石英石混合搅拌l_2min ; (3) 加入玄武岩纤维搅拌0· 5-lmin ; (4) 加外加剂和水，搅拌2-3min，即可制成核电娃石混凝土。
【文档编号】C04B14/38GK104086145SQ201410345758
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月18日 优先权日:2014年7月18日
【发明者】金祖权, 张巧芬, 蒋金洋, 李政 申请人:青岛理工大学