CN102176332A - 中品味铁矿石和石英石制备的核电牺牲混凝土及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种建筑材料，尤其涉及一种核电牺牲混凝土以及该混凝土的制备方法。本发明的中品味铁矿石和石英石制备的核电牺牲混凝土，各组分的重量含量为：胶凝材料400-450份、中品味赤铁矿1150-1280份、石英石750-880份、水160-170份、外加剂4.8-6份。为实现我国第三代核电牺牲混凝土的自主开发，本发明充分利用我国中品味赤铁矿，间断级配石英石，优选水泥和外加剂，采用合理的工艺平衡计算，制备出满足第三代核电站性能要求的高性能核电牺牲混凝土。

Description

中品味铁矿石和石英石制备的核电牺牲混凝土及制备方法

技术领域

本发明涉及一种建筑材料，尤其涉及一种核电牺牲混凝土以及该混凝土的制备方法。

背景技术

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-EPR型核电站已有两座在建，但尚未有在役运行的。而核电站牺牲混凝土作为第三代核电站(EPR)的重要组成材料，它不仅可以防止在扩散的过程中对堆芯捕集器的钢结构造成瞬时的热载荷，而且可以降低熔融物的温度、减轻氧化物的密度、降低核泄露辐射值。因此，牺牲混凝土作为第三代核电站反应堆腔和堆芯捕集器的重要组成材料，关系到核电站的安全运营。然而，当前国内未有核电牺牲混凝土的制备方法与质量控制措施报道。

国外的相关技术要求采用0-8mm连续级配的赤铁矿(Fe2O3＞90％)和硅卵石(SiO2＞83％)按一定比例制备而成。由于上述要求均是基于国外原材料，考虑到我国赤铁矿品味不高，且质材与国外相差较大，这导致国外牺牲混凝土制备技术难以获得且不完全适用我国正在建设的第三代核电站。

发明内容

本发明的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种中品味铁矿石和石英石制备的核电牺牲混凝土，其成本低，且能满足我国第三代核电站要求。

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：胶凝材料400-450份、中品味赤铁矿1150-1280份、石英石750-880份、水160-170份、外加剂4.8-6份。

本发明基于我国地质材料，且充分利用我国丰富的中品位赤铁矿资源，以及我国的原材料，特别是赤铁矿等原材料实际情况，从核电牺牲混凝土的性能要求入手，通过配料计算、原材料优选和配合比设计，达到了核电牺牲混凝土的化学成分、含水率、含气量、强度要求，提高了核电牺牲混凝土的粘聚性、流动性、降低了水化热、开裂风险，各项性能满足第三代核电站要求。

优选地，所述的胶凝材料包括水泥和矿物掺合料。

所述的胶凝材料组分的重量配比优选为：水泥70-85％、矿物掺合料15-30％。所述的水泥优选采用强度为P.I.42.5或P.II.42.5或P.I.52.5或P.II.52.5的水泥。所述的矿物掺合料优选采用单掺I级粉煤灰、或单掺S95级矿粉、或单掺S105级矿粉、或复掺I级粉煤灰和矿粉。

优选地，所述的中品味赤铁矿中Fe₂O₃含量不小于75％，CO₂源物质含量不大于2％，含泥及泥块含量小于2％，其颗粒粒径在0.1-8mm。其中CO₂源物质包括CaCO₃和MgCO₃。

所述的石英石中SiO₂含量不小于95％，含泥及泥块含量不大于2％，其颗粒粒径为0-0.5mm，0.6-1.2mm，1-2mm，2-4mm，4-8mm。

所述外加剂为聚羧酸减水剂，其减水率大于40％。

本发明的另一个目的是提供一种制备上述核电牺牲混凝土的方法，其包括如下步骤：

(1)原材料选取；

(2)按照规定的配料比例，将水泥、矿物掺合料、中品味赤铁矿、石英石混合搅拌1-2min；

(3)加外加剂和水，搅拌1-2min，即可制成核电牺牲混凝土。

如果配料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。

利用本发明生产的核电牺牲混凝土，可达到如下技术指标：

1、力学性能：28d抗压强度为40-48MPa，满足C30/37要求；

2、混凝土工作性：初始坍落度180-200mm，1h后坍落度大于160mm，混凝土粘聚性良好；

3、混凝土表观密度：2600-2700kg/m³；

4、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度烘干1周，其含水率小于5％；

5、混凝土化学组成：Fe₂O₃为33-37％，SiO₂为42-45％，Al₂O₃为4-7％，CaO为8-12％，MgO为0.5-1.0％，CO₂为0-2％，H₂O为4-5％。满足核电牺牲混凝土化学组成要求。

为实现我国第三代核电牺牲混凝土的自主开发，本发明充分利用我国中品味赤铁矿，间断级配石英石，优选水泥和外加剂，采用合理的工艺平衡计算，制备出满足第三代核电站性能要求的高性能核电牺牲混凝土。

具体实施方式

实施例1

本发明的核电牺牲混凝土各组分的重量含量为：胶凝材料400份、中品味赤铁矿1150份、石英石800份、水160份、外加剂4.8份。

所述的胶凝材料包括水泥和矿物掺合料。所述的胶凝材料组份的重量配比为：水泥85％、矿物掺合料15％。所述的水泥采用强度为P.I.42.5的水泥。所述的矿物掺合料采用单掺I级粉煤灰。所述的中品味赤铁矿中Fe₂O₃含量为75％，CO₂源物质含量为2％，含泥及泥块含量为2％，其颗粒粒径在0.1mm。所述的石英石中SiO₂含量为于95％，含泥及泥块含量为2％。所述外加剂为聚羧酸减水剂，其减水率为41％。

核电牺牲混凝土的制备方法，包括如下步骤：

(1)原材料选取；

(2)按照规定的配料比例，将水泥、矿物掺合料、中品味赤铁矿、石英石混合搅拌1min；

(3)加外加剂和水，搅拌1min，即可制成核电牺牲混凝土。

制备好的核电牺牲混凝土，现场浇注，振捣一定的时间后，混凝土带模养护24h后拆模。

实施例2

本发明的核电牺牲混凝土各组分的重量含量为：胶凝材料420份、中品味赤铁矿1260份、石英石750份、水165份、外加剂5份。

所述的胶凝材料包括水泥和矿物掺合料。所述的胶凝材料组份的重量配比为：水泥80％、矿物掺合料20％。所述的水泥采用强度为P.II.42.5的水泥。所述的矿物掺合料采用单掺S95级矿粉、或单掺S105级矿粉。所述的中品味赤铁矿中Fe₂O₃含量为80％，CO₂源物质含量为1.5％，含泥及泥块含量为1.5％，其颗粒粒径在4mm。所述的石英石中SiO₂含量为96％，含泥及泥块含量为1.5％。所述外加剂为聚羧酸减水剂，其减水率为45％。

核电牺牲混凝土的制备方法，包括如下步骤：

(1)原材料选取；

(2)按照规定的配料比例，将水泥、矿物掺合料、中品味赤铁矿、石英石混合搅拌1.5min；

(3)加外加剂和水，搅拌1.5min，即可制成核电牺牲混凝土。

制备好的核电牺牲混凝土，现场浇注，振捣一定的时间后，混凝土带模养护24h后拆模。

实施例3

本发明的核电牺牲混凝土各组分的重量含量为：胶凝材料450份、中品味赤铁矿1280份、石英石880份、水170份、外加剂5份。

所述的胶凝材料包括水泥和矿物掺合料。所述的胶凝材料组份的重量配比为：水泥70％、矿物掺合料30％。所述的水泥采用强度为P.I.52.5或P.II.52.5的水泥。所述的矿物掺合料采用复掺I级粉煤灰和矿粉。所述的中品味赤铁矿中Fe₂O₃含量为85％，CO₂源物质含量为1％，含泥及泥块含量为1％，其颗粒粒径为1-8mm连续级配。所述的石英石中SiO₂含量为97％，含泥及泥块含量为1％。所述外加剂为聚羧酸减水剂，其减水率为40％。

核电牺牲混凝土的制备方法，包括如下步骤：

(1)原材料选取；

(2)按照规定的配料比例，将水泥、矿物掺合料、中品味赤铁矿、石英石混合搅拌2min；

(3)加外加剂和水，搅拌2min，即可制成核电牺牲混凝土。

制备好的核电牺牲混凝土，现场浇注，振捣一定的时间后，混凝土带模养护24h后拆模。

Claims (9)

1.一种中品味铁矿石和石英石制备的核电牺牲混凝土，其特征在于，各组分的重量含量为：胶凝材料400-450份、中品味赤铁矿1150-1280份、石英石750-880份、水160-170份、外加剂4.8-6份。

2.根据权利要求1所述的中品味铁矿石和石英石制备的核电牺牲混凝土，其特征在于，所述的胶凝材料包括水泥和矿物掺合料。

3.根据权利要求2所述的中品味铁矿石和石英石制备的核电牺牲混凝土，其特征在于，所述的胶凝材料组份的重量配比为：水泥70-85％、矿物掺合料15-30％。

4.根据权利要求3所述的中品味铁矿石和石英石制备的核电牺牲混凝土，其特征在于，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。

5.根据权利要求3所述的中品味铁矿石和石英石制备的核电牺牲混凝土，其特征在于，所述的矿物掺合料采用单掺I级粉煤灰、或单掺S95级矿粉、或单掺S105级矿粉、或复掺I级粉煤灰和矿粉。

6.根据权利要求1所述的中品味铁矿石和石英石制备的核电牺牲混凝土，其特征在于，所述的中品味赤铁矿中Fe₂O₃含量不小于75％，CO₂源物质含量不大于2％，含泥及泥块含量小于2％，其颗粒粒径在0.1-8mm。

7.根据权利要求1所述的中品味铁矿石和石英石制备的核电牺牲混凝土，其特征在于，所述的石英石中SiO₂含量不小于95％，含泥及泥块含量不大于2％。

8.根据权利要求1所述的中品味铁矿石和石英石制备的核电牺牲混凝土，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，将水泥、矿物掺合料、中品味赤铁矿、石英石混合搅拌1-2min；

(3)加外加剂和水，搅拌1-2min，即可制成核电牺牲混凝土。