[發(fā)明專利]一種硅鐵犧牲混凝土

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110178085.9
• 申請(qǐng)日: 2011-06-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102276207A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王龍;王存杰;沈益軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)核工業(yè)華興建設(shè)有限公司
• 主分類號(hào): C04B28/00
• 分類號(hào): C04B28/00;C04B18/30;G21C9/016
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 何朝旭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種犧牲混凝土，尤其是一種硅鐵犧牲混凝土，屬于建筑施工技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

據(jù)申請(qǐng)人了解，第三代EPR核電站的反應(yīng)堆堆芯裝配有捕集器，其作用是將嚴(yán)重事故(盡管幾率非常低)中的堆芯熔融物擴(kuò)散到側(cè)邊大面積區(qū)域上，從而通過(guò)明顯增加熔融物的表面/體積比，以及將堆芯熔融物轉(zhuǎn)移到可冷卻區(qū)域，避免反應(yīng)堆堆芯熔融物把底板熔化而穿透底板造成環(huán)境核污染。?

為了表面溢流，并充分發(fā)揮捕集器冷卻結(jié)構(gòu)的作用，從熔融物的頂部、底部和周邊進(jìn)行驟冷，帶走表面的衰變熱，希望反應(yīng)堆堆芯的構(gòu)筑材料都能夠在高溫下熔融，并滿足以下要求：?

A.必須有足夠的穩(wěn)定性以提供熔融物聚集所需的時(shí)間；?

B.分解產(chǎn)物應(yīng)對(duì)熔融氧化物的擴(kuò)散性能產(chǎn)生有利影響，并且使熔融物在開(kāi)始擴(kuò)散時(shí)處于均勻狀態(tài)；?

C.由于熔融物一混凝土相互作用產(chǎn)生的氣體額外增加了釋放到核反應(yīng)堆安全殼中的質(zhì)量和能量，故混凝土分解產(chǎn)生的氣體必須盡可能少；?

D.機(jī)械性能應(yīng)不低于普通建筑用混凝土。?

實(shí)驗(yàn)性熔融氧化物試驗(yàn)顯示，普通建筑用混凝土只能滿足上述A和D條要求。因此現(xiàn)有混凝土無(wú)法滿足上述要求，難以使捕集器發(fā)揮作用。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：提供一種可以在高溫下充分熔融的硅鐵犧牲混凝土，從而使其構(gòu)筑的核電站反應(yīng)堆堆芯可以在一旦發(fā)生嚴(yán)重事故時(shí)，形成流動(dòng)性良好的熔融物。通過(guò)這一方式將堆芯熔融物轉(zhuǎn)移至一個(gè)冷卻結(jié)構(gòu)內(nèi)，大幅度增加熔融物的表面/體積比。通過(guò)從熔融物頂部進(jìn)行沖洗和急劇冷卻，從而消除熔融物上表面衰變熱；以及通過(guò)冷卻堆心熔融物捕集器消除熔融物底部和側(cè)面衰變?熱，避免反應(yīng)堆堆芯熔融物把底板熔化而穿透底板造成環(huán)境核污染。?

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的硅鐵犧牲混凝土由以下質(zhì)量百分比的組份攪拌混合而成：?

滿足標(biāo)準(zhǔn)(《通用硅酸鹽水泥》GB175-2007中P·II42.5)要求?

上述作為骨料的赤鐵礦最好由粒徑0-4mm的為23-33％和粒徑4-8mm的5-15％組成，硅石最好由粒徑0-4mm的22-32％和粒徑4-8mm的6-16％組成。減水劑宜采用減水率大于25％的高效減水劑，例如聚羧酸系減水劑。?

犧牲混凝土的功能是與堆芯熔融物相互作用并改變混合物(堆芯熔融物+容器+犧牲混凝土)的特性。硅鐵犧牲混凝土的目的是：在事故中聚集熔融物后將其排入擴(kuò)散區(qū)；在限制熔融成分?jǐn)U散范圍的同時(shí)，使熔融物擴(kuò)散以控制熔融物；其主要用于：降低氧化階段密度，從而轉(zhuǎn)化構(gòu)成堆芯熔融物的氧化物和金屬層；氧化液態(tài)熔融物中的高活性成分，特別是從燃料組件和包殼中析出的鈾和鋯錫合金；降低熔融物溫度；通過(guò)減少氣體(H₂O和CO₂)的產(chǎn)生來(lái)減低安全殼內(nèi)壓力的增加。?

理論研究和實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明上述各組份中：?

硅粉，又叫硅灰，通常在工業(yè)電爐高溫熔煉工業(yè)硅及硅鐵的過(guò)程中隨廢氣逸出的煙塵經(jīng)捕集收集處理而成。主要為SiO₂，顆粒非常細(xì)小，平均粒度幾乎是納米級(jí)，在混凝土中同時(shí)起填充材料和火山灰材料作用，可以大大降低水化漿體中的孔隙尺寸，改善孔隙分布，使混凝土強(qiáng)度提高，滲透性降低，并有助于提高耐久性指標(biāo)。?

粉煤灰通常主要由玻璃體、莫來(lái)石、石英及少量其他礦物組成，是火力發(fā)電廠產(chǎn)生的工業(yè)廢渣，在混凝土中可以產(chǎn)生即“活性效應(yīng)”、“滾珠效應(yīng)”和“微集料效應(yīng)”三種效應(yīng)。“活性效應(yīng)”是指粉煤灰中的活性成分鋁硅玻璃體與水泥水化產(chǎn)生的Ca(OH)₂發(fā)生二次反應(yīng)生成水化硅酸鈣等，消弱了Ca(OH)₂在混凝土界面過(guò)渡層的結(jié)晶，大大降低了混凝土內(nèi)部空隙率，改善了混凝土孔結(jié)構(gòu)，提高了混凝土的強(qiáng)度和密實(shí)性。“滾珠效應(yīng)”是指粉煤灰內(nèi)大量的海綿玻璃體和鋁硅酸鹽玻璃微珠，其表面光滑，在混凝土內(nèi)具有滾珠軸承作用，改善混凝土的工作性。“微集料效應(yīng)”是指煤灰的微細(xì)顆粒填充到水泥顆粒之間的縫隙，改善了混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，增加了混凝土的密實(shí)性。同時(shí)，粉煤灰微細(xì)顆粒均勻分布在水泥顆粒之間，阻止了水泥顆粒粘聚，有利于混合物的水化，減少了用水量，使混凝土不離析、泌水減少，改善了混凝土的粘聚性和可泵性。總之，粉煤灰可改善混凝土的和易性和泵送性能，同時(shí)延長(zhǎng)混凝土的凝結(jié)時(shí)間，降低水化熱，減少收縮，提高混凝土的抗?jié)B性能和后期抗凍性能等。?