[發明專利]一種核電站核島專用高性能水泥及其制備方法

無效

• 申請號: 201110151123.1
• 申請日: 2011-06-07
• 公開（公告）號: CN102285769A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 林永權;王輝誠;葉榮;朱賢博;黎元初;房滿滿
• 申請（專利權）人: 廣州市珠江水泥有限公司;中廣核工程有限公司
• 主分類號: C04B7/06
• 分類號: C04B7/06
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 萬志香;曾旻輝

技術領域

本發明屬于建筑材料領域，具體涉及一種核電站核島專用高性能水泥及其制備方法。

背景技術

水泥是建筑工業三大基本材料之一，使用廣，用量大，素有“建筑工業的糧食”之稱。自從水泥工業性產品的實際應用，至今一個半世紀以來，生產持續擴大，工藝和設備不斷改進，品種和質量也有了極大的發展。近年來，我國新型干法水泥得到高速發展，水泥產量高，而且品種、質量都已達到或接近國際先進水平。

利用核能發電的優越性越來越受到人們的重視，我國在這方面起步較晚，但近年來已有了迅速發展，如大亞灣核電站工程是我國著名核電工程，第一期工程已竣工并投入運行，嶺澳核電二期也于2010年9月建成投產。目前作為我國第三代先進核電技術項目的臺山核電站和陽江核電站工程也在緊鑼密鼓的建設中。核電站的核反應堆所在部位稱為核島，汽輪發電機所在部位稱為常規島，是核電站混凝土澆注主體工程。用于混凝土主體工程澆注的水泥數量之大、技術要求之高、質量控制之嚴是眾所周知的。核電站核島和常規島混凝土工程用水泥的特點是：要求早期強度穩定，后期強度高，標準偏差小，水化熱低，干縮率低，與外加劑相容性好，雜質含量和有害成分含量少。而且，核島混凝土配合比一經確定，一般不得改變，故水泥的實物質量必須保持穩定，波動性要小。水泥的水化熱關系到大體積混凝土澆注過程中不致發生體積變化和產生溫度裂縫，這對于核電站核島和常規島防止核泄漏和核污染是至關重要的。另外，水泥的密度也有一定的要求，以保證核島和常規島澆注混凝土的密實性、安全性和抗輻射能力。

我國的水泥產量約占全球產量的50％左右，是世界水泥生產第一大國。在工業生產中，新型干法窯工藝由于傳熱傳質快，熱力強度集中，熟料冷卻效果好，因此熟料質量穩定。由干法窯熟料生產的水泥質量穩定，性能優異，在工業與民用建筑、給水與排水工程、水利以及地下工程、國防建設等方面都被廣泛應用。目前，常規的干法窯熟料配方：KH＝0.920±0.01，SM＝2.7±0.1，IM＝1.6±0.1，該配方生產的水泥雖然得到了廣泛應用，但也存在一些缺點，無法滿足核電站建設的特殊要求。

目前，水泥常見的不足如下：

1、熟料中硅酸三鈣(C₃A)含量高

C₃A水化迅速，放熱多，凝結很快，硬化也很快，C₃A的干縮變形大，抗硫酸鹽性能差。因此，C₃A含量較高的熟料生產的水泥，不適合用于大體積工程。而常規干法回轉窯生產的熟料C₃A含量較高，一般在8％以上，核電水泥要求≤6％，因此一般水泥無法滿足核電建設的需求。

2、水泥水化熱高

水泥用適量的水拌合后，會凝結硬化變成具有強度的石狀體，同時還伴隨著水化放熱和體積變化等現象。硅酸鹽水泥的礦物組成主要有：C₃S、C₂S、C₃A和C₄AF，試驗表明：水泥中鋁酸三鈣(C₃A)和硅酸三鈣(C₃S)含量越高，則水化熱也越高。

核電水泥要求3天水化熱≤251kJ/kg，7天水化熱≤293kJ/kg，目前大型新型干法窯的水泥因C₃A含量高，水化熱也較高，根據廣東省水泥質量監督檢驗站提供的數據，一般P·II水泥3天水化熱為360-370kJ/kg，7天水化熱為420-430kJ/kg，高的甚至達到450kJ/kg以上。由此可見一般的水泥水化熱遠遠高于核電水泥的要求。

3、水泥水化速率快，易引起混凝土裂縫

熟料的四個礦物組成中C₃A水化最快，一般的水泥由于C₃A含量較高，因此水化較快。水泥水化過快，溫度應變產生應力，造成混凝土的早期開裂，特別是大體積混凝土開裂現象更為明顯。目前大量的工程實踐表明，很多尺寸不大的混凝土結構，也會由于內部溫升而發生開裂。

開裂問題是在工程建設中帶有一定普遍性的技術問題，裂縫一旦形成，特別是基礎貫穿裂縫出現在重要的結構部位，危害極大，它會降低結構的耐久性，削弱構件的承載力，同時可能危害到建筑物的安全使用。一般水泥水化速度快，配制的混凝土加水后48小時內絕熱溫升可高達40℃以上，容易產生溫差裂縫。核電站在運行時不能出半點差池，更不能因混凝土開裂導致核泄漏，否則后果不堪設想，烏克蘭的切爾諾貝利核電站的核泄漏事故就是最好不過的前車之鑒，因此核電站的建設絕不允許混凝土開裂。