一种gfrp筋增强牺牲混凝土及其制备方法
【技术领域】
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[0001]本发明属于核电施工技术领域，涉及一种GFRP(玻璃纤维增强塑料)筋增强牺牲混凝土及其制备方法。
【背景技术】
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[0002]牺牲混凝土构件是第三代EPR核电站反应堆芯的重要组成部分。当核电站发生严重事故时，在冷却不及时的情况下反应堆堆芯元件会发生融化，熔融物温度可高达3000?4000°C，熔融物造成压力容器下封头失效，接着流入反应堆腔与混凝土材料反应.混凝土的融化分解温度只有1100°C左右，熔融物开始向下侵蚀底板，产生大量不可凝气体，提高安全壳的压力，一旦底板被熔穿，安全壳的完整性丧失，大量发射性射线将外泄，就可能造成难以估量的后果。为了提高核电站的安全性，牺牲混凝土构件必须要有足够的稳定性以提供熔融物聚集所需的时间，通过化学反应降低熔融物的温度，以减少氧化物的密度以及核燃料的辐射值。因此，牺牲混凝土构件不但需要有很高的强度、抗裂性能，而且在成分上需要满足一定的要求(尤其是Fe2O3和S12成分)，实验性熔融氧化物试验显示，现有的普通建筑用混凝土构件只能满足强度要求，而在抗裂性、化学成分方面很难满足牺牲混凝土构件的要求，难以使反应堆堆芯发挥作用。
【发明内容】
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[0003]本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提供一种GFRP筋增强牺牲混凝土及其制备方法，使其构筑的反应堆堆芯在核电站发生严重事故时，能改善堆芯熔融物的特性和降低其热流密度，加快堆芯熔融物冷却，缓解核事故的严重后果。
[0004]为了实现上述目的，本发明所述GFRP筋增强牺牲混凝土由牺牲混凝土浆浇筑于GFRP筋骨架内形成，GFRP箍筋将第一 GFRP受力筋和第二 GFRP受力筋绑扎形成长方体结构的GFRP筋骨架，第一 GFRP受力筋均匀分布在GFRP筋骨架的顶端，第二 GFRP受力筋均匀分布在GFRP筋骨架的底端；牺牲混凝土浆由P.1水泥、水、减水剂、铁矿石、石英石、粉煤灰和纤维组成，各组分的重量百分比为:P.1水泥9?20%，铁矿石35?45%，石英石20?35%，粉煤灰3?9%，纤维0.9?2.5%，水4?7%，减水剂0.8?1.2%，总量为100%。
[0005]本发明所述纤维包括玻璃纤维、PP纤维和玄武岩纤维。
[0006]本发明制备GFRP筋增强牺牲混凝土的方法包括模板制作、GFRP筋骨架绑扎、牺牲混凝土浆制备和牺牲混凝土浆浇筑四个步骤，其具体过程为:
[0007](I)、模板制作:采用木质模板制作尺寸为172_X 172mmX900mm的模板架:
[0008](2)、GFRP筋骨架绑扎:固定第一 GFRP受力筋和第二 GFRP受力筋的位置，用GFRP箍筋将第一 GFRP受力筋和第二 GFRP受力筋绑扎成尺寸为72mmX 72mmX 800mm的GFRP筋骨架，然后将GFRP筋骨架放置于模板架内部:第一 GFRP受力筋和第二 GFRP受力筋采用采用直径为12mm的GFRP受力筋；
[0009](3)、牺牲混凝土浆制备:按照规定的原料配比，将P.1水泥、铁矿石、石英石和粉煤灰混合搅拌2min，再加入纤维搅拌lmin，最后加入减水剂和水搅拌2min，制备得到牺牲混凝土浆；
[0010](4)、牺牲混凝土浆浇筑:将牺牲混凝土浆浇筑到放置GFRP筋骨架的模板架内，振捣Imin后静置24h，然后拆掉模板架，即制得GFRP筋增强牺牲混凝土。
[0011]本发明与现有技术相比，具有以下优点:一是GFRP的主要成分S12在高温下形成玻璃态基体，不但能包容住具有放射性的裂变产物，防止其扩散至外界环境中，还能进一步降低熔融物(锆)与水进行能量反应的活性，避免发生核电机组因锆与水反应引起的氢气爆炸；二是牺牲混凝土浆中的纤维具有较强的抗裂阻裂与增韧作用，显著提高混凝土构件的收缩开裂与热震开裂，并使构件具有良好的延性及抗震性，大幅度提高核电牺牲混凝土的使用性能；三是有机结合了 GFRP筋与牺牲混凝土的特性，使其能在高温下与堆芯其它熔融物相互作用，降低堆芯熔融物的温度，初步改变熔融混合物的特性，降低堆芯熔融物的高放射性成分，减少安全壳内部压力的增加，满足作为反应堆堆芯构筑材料的各项要求；其结构简单，制备方法简便，成本低，抗裂性能强，使用寿命长。
【附图说明】
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[0012]图1为本发明所述GFRP筋增强牺牲混凝土的主体结构原理示意图，包括第一 GFRP受力筋1、牺牲混凝土浆2、GFRP箍筋3和第二 GFRP受力筋4。
【具体实施方式】
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[0013]下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。
[0014]本实施例所述GFRP筋增强牺牲混凝土由牺牲混凝土浆2浇筑于GFRP筋骨架内形成，GFRP箍筋3将第一 GFRP受力筋I和第二 GFRP受力筋4绑扎形成长方体结构的GFRP筋骨架，第一 GFRP受力筋I均匀分布在GFRP筋骨架的顶端，第二 GFRP受力筋4均匀分布在GFRP筋骨架的底端；牺牲混凝土浆2由P.1水泥、水、减水剂、铁矿石、石英石、粉煤灰和纤维组成，各组分的重量百分比为:P.1水泥9?20%，铁矿石35?45%，石英石20?35%，粉煤灰3?9%，纤维0.9?2.5%，水4?7%，减水剂0.8?1.2%。
[0015]本实施例所述纤维包括玻璃纤维、PP纤维和玄武岩纤维。
[0016]本实施例制备GFRP筋增强牺牲混凝土的方法包括模板制作、GFRP筋骨架绑扎、牺牲混凝土浆制备和牺牲混凝土浆浇筑四个步骤，其具体过程为:
[0017](I)、模板制作:采用木质模板制作尺寸为172_X 172mmX900mm的模板架:
[0018](2)、GFRP筋骨架绑扎:固定第一 GFRP受力筋I和第二 GFRP受力筋4的位置，用GFRP箍筋3将第一 GFRP受力筋I和第二 GFRP受力筋4绑扎成尺寸为72mm X 72mm X 800mm的GFRP筋骨架，然后将GFRP筋骨架放置于模板架内部:第一 GFRP受力筋I和第二 GFRP受力筋4采用采用直径为12mm的GFRP受力筋；
[0019](3)、牺牲混凝土浆制备:按照规定的原料配比，将P.1水泥、铁矿石、