CN110228977A - 一种新型核电牺牲混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种新型核电牺牲混凝土及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110228977A
CN110228977A CN201910481390.1A CN201910481390A CN110228977A CN 110228977 A CN110228977 A CN 110228977A CN 201910481390 A CN201910481390 A CN 201910481390A CN 110228977 A CN110228977 A CN 110228977A
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
nuclear power
water
sacrificial concrete
power sacrificial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910481390.1A
Other languages
English (en)
Inventor
蒋金洋
冯滔滔
王凤娟
褚洪岩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN201910481390.1A priority Critical patent/CN110228977A/zh
Publication of CN110228977A publication Critical patent/CN110228977A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04—Portland cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

本发明公开了一种新型核电牺牲混凝土及其制备方法，该混凝土主要由以下重量份比例的原料制成：普通硅酸盐水泥350‑500份、超细粉煤灰110‑130份、硅灰30‑50份、赤铁矿石950‑1100份、河砂1000‑1200份、聚乙烯醇纤维0.5‑3份、聚羧酸减水剂6‑8份、水180‑200份，磺化石墨烯0.3‑2份。该方法制备出的核电牺牲混凝土可以满足流动性、工作性能以及分解焓变的工程需求，具有广阔的应用前景。

Description

一种新型核电牺牲混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种新型核电牺牲混凝土及其制备方法，属于建筑材料领域。
背景技术
作为一种低碳能源，核电站是清洁能源的重要组成部分，也是我国未来能源可持续发展的重要基础。牺牲混凝土是欧洲压水反应堆的重要组成部分，该种反应堆是世界上第三代核电技术的代表，该技术的一个重大革新之处在于通过牺牲混凝土的作用，使核电站在严重核事故中对公共与环境安全性更高。当严重核事故发生时，牺牲混凝土和堆芯熔融物相互作用，氧化堆芯熔融物的高放射性成分，境地堆芯熔融物的问题都及减少安全壳内部压力的增加，防止反应堆堆芯熔融物穿透底板而造成严重的核污染。当火灾或严重核灾难发生时，牺牲混凝土材料会受到高温作用，牺牲混凝土经过高温作用后，会导致其性能劣化。在劣化过程中，发生极其复杂的物理和化学变化。从宏观角度看，牺牲混凝土的劣化形式通常有膨胀，开裂，强度、刚度下降，在特殊情况下还会发生爆裂。因此需要研制性能优异的牺牲混凝土，这对于指导牺牲混凝土材料或者结构设计，以及减缓火灾或者核灾难的危害有重大意义。
发明内容
发明目的：为了解决上述技术问题，本发明提供了一种新型核电牺牲混凝土及其制备方法。
技术方案：为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种新型核电牺牲混凝土，其主要由以下重量份比例的原料制成：
普通硅酸盐水泥300-450份、超细粉煤灰120-150份、硅灰20-40份、
赤铁矿石950-1100份、河砂900-1200份、聚乙烯醇纤维0.5-3份、
聚羧酸减水剂5-10份、水180-200份、磺化石墨烯0.3-2份。
作为优选：
所述的普通硅酸盐水泥为PII·52.5级普通硅酸盐水泥。
所述超细粉煤灰呈实心球状，连续粒径分布、超细，激光粒度的中位粒径为5.5mm，其中SiO2含量为52％，Al2O3含量为22％，Fe2O3含量为4％，CaO含量为12％。
所述的硅灰中SiO2含量大于等于95％，比表面积不小于1500vc0m2/kg。
所述的赤铁矿石，0mm―5mm粒径占70％，5mm―10mm粒径占30％。
所述的河砂细度模数为1.8，粒径为0-5mm，密度为2.55-2.70g/cm3，吸水率为0.6-0.8％。
所述的聚乙烯醇纤维为束状单丝，直径15-20μm，长度范围5-10mm，熔点160-170℃，抗拉强度大于等于3000MPa。
所述的聚羧酸减水剂的固含量大于等于40％(质量含量)，减水率大于等于33.9％。
所述的磺化石墨烯呈片状，其直径为50―100μm，厚度为1―2nm。
所述的新型核电牺牲混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)取普通硅酸盐水泥、超细粉煤灰、硅灰、河砂和赤铁矿石，混合，搅拌，得到混合胶凝材料；
(2)将聚乙烯醇纤维加入上述混合胶凝材料中，搅拌后得到均匀料；
(3)向上述均匀料中加入水、聚羧酸减水剂以及磺化石墨烯的混合溶液，得到均匀混合浆体，先慢速搅拌，再快速搅拌；
(4)搅拌后，按标准成型养护，即可得到所述新型核电牺牲混凝土。
优选，制备过程中搅拌使用的设备为强制式单卧轴混凝土搅拌机。
技术效果：相对于现有技术，本发明方法可以制备出力学性能较为优异的新型核电牺牲混凝土，且其工作性能较好，方便工程施工，此外，所得材料的熔蚀速率明显降低，其耐熔蚀性提高，从而能够提高核电站的安全性，另外，采用赤铁矿作为粗集料，可以明显提升混凝土的耐熔蚀性，值得推广应用。
具体实施方式
下面结合具体实例，进一步阐明本发明。
以下实施例中所用原料均为以下要求：
普通硅酸盐水泥为PII·52.5级普通硅酸盐水泥。
超细粉煤灰呈实心球状，连续粒径分布、超细，激光粒度的中位粒径为5.5mm，其中SiO2含量为52％，Al2O3含量为22％，Fe2O3含量为4％，CaO含量为12％。
硅灰中SiO2含量大于等于95％，比表面积不小于15000m2/kg。
赤铁矿石，0mm―5mm粒径占70％，5mm―10mm粒径占30％。
河砂细度模数为1.8，粒径为0-5mm，密度为2.55-2.70g/cm3，吸水率为0.6-0.8％。
聚乙烯醇纤维为束状单丝，直径15-20μm，长度范围5-10mm，熔点160―170℃，抗拉强度大于等于3000MPa。
聚羧酸减水剂的固含量大于等于40％(质量含量)，减水率大于等于33.9％。
磺化石墨烯呈片状，其直径为50―100μm，厚度为1―2nm。
水为自来水或饮用水，符合《混凝土用水标准》(JGJ63-2006)的要求。
使用的搅拌机为强制式单卧轴混凝土搅拌机。
实施例1
一种新型核电牺牲混凝土，按重量份数计，包括以下组分：
普通硅酸盐水泥360份、超细粉煤灰120份、硅灰40份、河砂1200份、赤铁矿石1000份、聚羧酸减水剂10份、聚乙烯醇纤维3份、磺化石墨烯0.3份、水192份。
制备方法：
(1)取普通硅酸盐水泥、超细粉煤灰、硅灰、河砂和赤铁矿石，混合，搅拌，得到混合胶凝材料；
(2)将聚乙烯醇纤维加入上述混合胶凝材料中，搅拌后得到均匀料；
(3)向上述均匀料中加入水、减水剂以及磺化石墨烯的混合溶液，得到均匀混合浆体，先慢速搅拌，再快速搅拌；
(4)搅拌后，按标准成型养护，即可得到所述新型核电牺牲混凝土。
实施例2
一种新型核电牺牲混凝土，按重量份数计，包括以下组分：
普通硅酸盐水泥360份、超细粉煤灰120份、硅灰40份、河砂1200份、赤铁矿石1000份、聚羧酸减水剂10份、聚乙烯醇纤维3份、磺化石墨烯0.6份、水192份。
制备方法：
(1)取普通硅酸盐水泥、超细粉煤灰、硅灰、河砂和赤铁矿石，混合，搅拌，得到混合胶凝材料；
(2)将聚乙烯醇纤维加入上述混合胶凝材料中，搅拌后得到均匀料；
(3)向上述均匀料中加入水、减水剂以及磺化石墨烯的混合溶液，得到均匀混合浆体，先慢速搅拌，再快速搅拌；
(4)搅拌后，按标准成型养护，即可得到所述新型核电牺牲混凝土。
实施例3
一种新型核电牺牲混凝土，按重量份数计，包括以下组分：
普通硅酸盐水泥360份、超细粉煤灰120份、硅灰40份、河砂1200份、赤铁矿石1000份、聚羧酸减水剂10份、聚乙烯醇纤维3份、磺化石墨烯0.9份、水192份。
制备方法：
(1)取普通硅酸盐水泥、超细粉煤灰、硅灰、河砂和赤铁矿石，混合，搅拌，得到混合胶凝材料；
(2)将聚乙烯醇纤维加入上述混合胶凝材料中，搅拌后得到均匀料；
(3)向上述均匀料中加入水、减水剂以及磺化石墨烯的混合溶液，得到均匀混合浆体，先慢速搅拌，再快速搅拌；
(4)搅拌后，按标准成型养护，即可得到所述新型核电牺牲混凝土。
实施例4
一种新型核电牺牲混凝土，按重量份数计，包括以下组分：
普通硅酸盐水泥360份、超细粉煤灰120份、硅灰40份、河砂1200份、赤铁矿石1000份、聚羧酸减水剂10份、聚乙烯醇纤维3份、磺化石墨烯1.2份、水192份。
制备方法：
(1)取普通硅酸盐水泥、超细粉煤灰、硅灰、河砂和赤铁矿石，混合，搅拌，得到混合胶凝材料；
(2)将聚乙烯醇纤维加入上述混合胶凝材料中，搅拌后得到均匀料；
(3)向上述均匀料中加入水、减水剂以及磺化石墨烯的混合溶液，得到均匀混合浆体，先慢速搅拌，再快速搅拌；
(4)搅拌后，按标准成型养护，即可得到所述新型核电牺牲混凝土。
实施例5
一种新型核电牺牲混凝土，按重量份数计，包括以下组分：
普通硅酸盐水泥300份、超细粉煤灰135份、硅灰20份、河砂900份、赤铁矿石950份、聚羧酸减水剂5份、聚乙烯醇纤维0.5份、磺化石墨烯0.6份、水180份。
制备方法：
(1)取普通硅酸盐水泥、超细粉煤灰、硅灰、河砂和赤铁矿石，混合，搅拌，得到混合胶凝材料；
(2)将聚乙烯醇纤维加入上述混合胶凝材料中，搅拌后得到均匀料；
(3)向上述均匀料中加入水、减水剂以及磺化石墨烯的混合溶液，得到均匀混合浆体，先慢速搅拌，再快速搅拌；
(4)搅拌后，按标准成型养护，即可得到所述新型核电牺牲混凝土。
实施例6
一种新型核电牺牲混凝土，按重量份数计，包括以下组分：
普通硅酸盐水泥450份、超细粉煤灰150份、硅灰30份、河砂1150份、赤铁矿石1100份、聚羧酸减水剂7份、聚乙烯醇纤维2份、磺化石墨烯2份、水200份。
制备方法：
(1)取普通硅酸盐水泥、超细粉煤灰、硅灰、河砂和赤铁矿石，混合，搅拌，得到混合胶凝材料；
(2)将聚乙烯醇纤维加入上述混合胶凝材料中，搅拌后得到均匀料；
(3)向上述均匀料中加入水、减水剂以及磺化石墨烯的混合溶液，得到均匀混合浆体，先慢速搅拌，再快速搅拌；
(4)搅拌后，按标准成型养护，即可得到所述新型核电牺牲混凝土。
对比例1
一种新型核电牺牲混凝土，按重量份数计，包括以下组分：
普通硅酸盐水泥360份、超细粉煤灰120份、硅灰40份、河砂1200份、聚羧酸减水剂10份、聚乙烯醇纤维3份、磺化石墨烯0.3份、水192份。
制备方法：
(1)取普通硅酸盐水泥、超细粉煤灰、硅灰、河砂，混合，搅拌，得到混合胶凝材料；
(2)将聚乙烯醇纤维加入上述混合胶凝材料中，搅拌后得到均匀料；
(3)向上述均匀料中加入水、减水剂以及磺化石墨烯的混合溶液，得到均匀混合浆体，先慢速搅拌，再快速搅拌；
(4)搅拌后，按标准成型养护，即可得到所述新型核电牺牲混凝土。
性能检测：
对上述实施例1-4进行试验测定，主要测定混凝土28d抗压强度以及分解焓变，采用混凝土坍落扩展度表征其工作性。下表一列出上述实施例1-4的测试结果。
表一测试结果
由上表一结果可得，本发明实施例1-4所得新型核电牺牲混凝土，其流动性、抗压强度以及分解焓变随磺化石墨烯的含量呈先增加后降低的趋势，都能满足核电牺牲混凝土的基本要求，比较实施例1与对比例1，采用赤铁矿作为粗集料后，能够明显提高混凝土的抗熔蚀性。

Claims (10)

1.一种核电牺牲混凝土，其特征在于，其主要由以下重量份比例的原料制成：
普通硅酸盐水泥300-450份、超细粉煤灰120-150份、硅灰20-40份、
赤铁矿石950-1100份、河砂900-1200份、聚乙烯醇纤维0.5-3份、
聚羧酸减水剂5-10份、水180-200份、磺化石墨烯0.3-2份。
2.根据权利要求1所述的核电牺牲混凝土，其特征在于，所述的普通硅酸盐水泥为PII·52.5级普通硅酸盐水泥，所述超细粉煤灰呈实心球状，连续粒径分布、超细，激光粒度的中位粒径为5.5mm，其中SiO2含量为52％，Al2O3含量为22％，Fe2O3含量为4％，CaO含量为12％。
3.根据权利要求1所述的核电牺牲混凝土，其特征在于，所述的硅灰中SiO2含量大于等于95％，比表面积不小于15000m2/kg。
4.根据权利要求1所述的核电牺牲混凝土，其特征在于，所述的赤铁矿石，0mm-5mm粒径占70％，5mm―10mm粒径占30％。
5.根据权利要求1所述的核电牺牲混凝土，其特征在于，所述的河砂细度模数为1.8，粒径为0-5mm，密度为2.55-2.70g/cm3，吸水率为0.6-0.8％。
6.根据权利要求1所述的核电牺牲混凝土，其特征在于，所述的聚乙烯醇纤维为束状单丝，直径15-20μm，长度范围5-10mm，熔点160-170℃，抗拉强度大于等于3000MPa。
7.根据权利要求1所述的核电牺牲混凝土，其特征在于，所述的聚羧酸减水剂的固含量大于等于40％(质量含量)，减水率大于等于33.9％。
8.根据权利要求1所述的新型核电牺牲混凝土，其特征在于，所述的磺化石墨烯呈片状，其直径为50-100μm，厚度为1-2nm。
9.权利要求1-8任一项所述的核电牺牲混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取普通硅酸盐水泥、超细粉煤灰、硅灰、河砂和赤铁矿石，混合，搅拌，得到混合胶凝材料；
(2)将聚乙烯醇纤维加入上述混合胶凝材料中，搅拌后得到均匀料；
(3)向上述均匀料中加入水、聚羧酸减水剂以及磺化石墨烯的混合溶液，得到均匀混合浆体，先慢速搅拌，再快速搅拌；
(4)搅拌后，按标准成型养护，即可得到所述新型核电牺牲混凝土。
10.根据权利要求9所述的核电牺牲混凝土的制备方法，其特征在于，制备过程中搅拌使用的设备为强制式单卧轴混凝土搅拌机。
CN201910481390.1A 2019-06-04 2019-06-04 一种新型核电牺牲混凝土及其制备方法 Pending CN110228977A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910481390.1A CN110228977A (zh) 2019-06-04 2019-06-04 一种新型核电牺牲混凝土及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910481390.1A CN110228977A (zh) 2019-06-04 2019-06-04 一种新型核电牺牲混凝土及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110228977A true CN110228977A (zh) 2019-09-13

Family

ID=67858383

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910481390.1A Pending CN110228977A (zh) 2019-06-04 2019-06-04 一种新型核电牺牲混凝土及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110228977A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112299798A (zh) * 2020-11-25 2021-02-02 南京林业大学 一种锶铁氧体基牺牲砂浆及制备方法
CN113773030A (zh) * 2021-09-23 2021-12-10 南京林业大学 一种用于堆芯捕集器的牺牲混凝土及其制备方法
CN114436577A (zh) * 2022-03-18 2022-05-06 浙江宏日泰耐克新材料科技有限公司 塑性超高性能混凝土的制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102176332A (zh) * 2011-01-28 2011-09-07 东南大学 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
CN102276207A (zh) * 2011-06-28 2011-12-14 中国核工业华兴建设有限公司 一种硅铁牺牲混凝土
CN108840626A (zh) * 2018-07-17 2018-11-20 南京林业大学 一种新型硅铁质核电牺牲材料及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102176332A (zh) * 2011-01-28 2011-09-07 东南大学 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
CN102276207A (zh) * 2011-06-28 2011-12-14 中国核工业华兴建设有限公司 一种硅铁牺牲混凝土
CN108840626A (zh) * 2018-07-17 2018-11-20 南京林业大学 一种新型硅铁质核电牺牲材料及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
全国造价工程师执业资格考试培训教材编审委员会: "《建设工程技术与计量（土木建筑工程）2017年版》", 31 July 2017, 中国计划出版社 *
蒋林华: "《混凝土材料学 上》", 31 August 2006, 河海大学出版社 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112299798A (zh) * 2020-11-25 2021-02-02 南京林业大学 一种锶铁氧体基牺牲砂浆及制备方法
CN113773030A (zh) * 2021-09-23 2021-12-10 南京林业大学 一种用于堆芯捕集器的牺牲混凝土及其制备方法
CN113773030B (zh) * 2021-09-23 2022-07-15 南京林业大学 一种用于堆芯捕集器的牺牲混凝土及其制备方法
CN114436577A (zh) * 2022-03-18 2022-05-06 浙江宏日泰耐克新材料科技有限公司 塑性超高性能混凝土的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Madandoust et al. Mechanical properties of concrete containing waste glass powder and rice husk ash
CN102850011B (zh) 一种利用铁尾矿制备活性粉末混凝土的工艺方法
CN110228977A (zh) 一种新型核电牺牲混凝土及其制备方法
CN108585679B (zh) 一种低收缩绿色uhpc及其制备方法
CN104803619B (zh) 地质聚合物组合物及地质聚合物材料
CN105801017A (zh) 常温养护型活性粉末混凝土及其制备方法
CN107963855A (zh) 一种超高强高性能混凝土及其制备方法
Amani et al. Investigation on the sustainable use of electric arc furnace slag aggregates in eco-friendly alkali-activated low fineness slag concrete as a green construction composite
CN110218044A (zh) 一种无粗骨料核电牺牲混凝土及其制备方法
CN108892450A (zh) 一种以风积沙及戈壁砾石为主的低收缩高强混凝土材料及其制备方法
CN115819049A (zh) 一种风电基础塔筒底座安装用水泥基灌浆料及其制备方法
CN105753410A (zh) 一种湿磨工艺制备高抗渗混凝土材料的方法
Ting et al. Influence of ultra-fine slag and silica fume on properties of high-strength concrete
CN111423201A (zh) 一种轻质保温材料及轻质保温材料的制备方法
CN115724640B (zh) 一种石膏矿渣水泥混凝土及其制备方法
CN114292081B (zh) 一种无水泥低碳混凝土及其制备方法
CN113173723A (zh) 一种混凝土用矿物掺合料及其制备方法
CN105367008B (zh) 一种无皂苯丙乳液聚合物混凝土及其制备方法
Krishnapal et al. Development and properties of self compacting concrete mixed with fly ash
Collins et al. Early age strength and workability of slag pastes activated by sodium silicates
Rong et al. Mechanical properties and microstructure of ultra-high performance cement-based composite incorporating RHA
CN109867502B (zh) 一种抗渗铁尾矿混凝土及其制备方法
CN111320445A (zh) 一种细粒铜尾矿制备水泥基再生骨料的方法
CN115521102A (zh) 一种全固废自密实混凝土及其制备方法
CN115073074A (zh) 一种环保型固废再生混凝土及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190913