專利名稱:一種硅鐵犧牲混凝土的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種犧牲混凝土，尤其是ー種硅鐵犧牲混凝土，屬于建筑施工技術領域：
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背景技術：
據(jù)申請人了解，第三代EPR核電站的反應堆堆芯裝配有捕集器，其作用是將嚴重事故(盡管幾率非常低)中的堆芯熔融物擴散到側邊大面積區(qū)域上，從而通過明顯增加熔融物的表面/體積比，以及將堆芯熔融物轉移到可冷卻區(qū)域，避免反應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)揮捕集器冷卻結構的作用，從熔融物的頂部、底部和周邊進行驟冷，帶走表面的衰變熱，希望反應堆堆芯的構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間；
B.分解產(chǎn)物應對熔融氧化物的擴散性能產(chǎn)生有利影響，并且使熔融物在開始擴散時處于均勻狀態(tài)；
C.由于熔融物一混凝土相互作用產(chǎn)生的氣體額外増加了釋放到核反應堆安全殼中的質量和能量，故混凝土分解產(chǎn)生的氣體必須盡可能少；
D.機械性能應不低于普通建筑用混凝土。
實驗性熔融氧化物試驗顯示，普通建筑用混凝土只能滿足上述A和D條要求。因此現(xiàn)有混凝土無法滿足上述要求，難以使捕集器發(fā)揮作用。

發(fā)明內容
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，從而使其構筑的核電站反應堆堆芯可以在一旦發(fā)生嚴重事故時，形成流動性良好的熔融物。通過這ー方式將堆芯熔融物轉移至ー個冷卻結構內，大幅度增加熔融物的表面/體積比。通過從熔融物頂部進行沖洗和急劇冷卻，從而消除熔融物上表面衰變熱；以及通過冷卻堆心熔融物捕集器消除熔融物底部和側面衰變熱，避免反應堆堆芯熔融物把底板熔化而穿透底板造成環(huán)境核污染。
為了達到上述目的，本發(fā)明的硅鐵犧牲混凝土由以下質量百分比的組份攪拌混合而成:
滿足標準(《通用硅酸鹽水泥》GB175-2007中P 1142.5)要求
的水泥10-18%
粉煤灰3-8%
硅粉1-3%
赤鐵礦30-40%
硅石32-42%
水5-10%
減水劑0.1-0.5%。
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0-4_的22-32%和粒徑4-8_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散區(qū)；在限制熔融成分擴散范圍的同時，使熔融物擴散以控制熔融物；其主要用于:降低氧化階段密度，從而轉化構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；通過減少氣體(H2O和CO2)的產(chǎn)生來減低安全殼內壓カ的增加。
理論研究和實驗表明，本 發(fā)明上述各組份中:
硅粉，又叫硅灰，通常在エ業(yè)電爐高溫熔煉エ業(yè)硅及硅鐵的過程中隨廢氣逸出的煙塵經(jīng)捕集收集處理而成。主要為SiO2，顆粒非常細小，平均粒度幾乎是納米級，在混凝土中同時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，使混凝土強度提高，滲透性降低，并有助于提高耐久性指標。
粉煤灰通常主要由玻璃體、莫來石、石英及少量其他礦物組成，是火力發(fā)電廠產(chǎn)生的エ業(yè)廢渣,在混凝土中可以產(chǎn)生即“活性效應”、“滾珠效應”和“微集料效應”三種效應?！盎钚孕笔侵阜勖夯抑械幕钚猿煞咒X硅玻璃體與水泥水化產(chǎn)生的Ca(OH)2發(fā)生二次反應生成水化硅酸鈣等，消弱了 Ca (OH) 2在混凝土界面過渡層的結晶，大大降低了混凝土內部空隙率，改善了混凝土孔結構，提高了混凝土的強度和密實性。“滾珠效應”是指粉煤灰內大量的海綿玻璃體和鋁硅酸鹽玻璃微珠，其表面光滑，在混凝土內具有滾珠軸承作用，改善混凝土的工作性。“微集料效應”是指煤灰的微細顆粒填充到水泥顆粒之間的縫隙，改善了混凝土的微觀結構，増加了混凝土的密實性。同時，粉煤灰微細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，同時延長混凝土的凝結時間，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。
減水劑(外加劑)是ー類分子中含有羧基接枝共聚物的表面活性劑，其中聚羧酸系減水劑是繼萘系、三聚氰胺系、脂肪族系和氨基磺酸鹽系減水劑之后的第三代高效減水齊U，其分子結構呈梳狀，主鏈短，由含羧基的活性単體聚合而成，具有較高的空間位阻效應以及低摻量、高減水率、早期強度增長顯著、保坍性能好、不緩凝、對混凝土的干縮影響較小、使用效果不受摻加順序影響等諸多優(yōu)點。
作為赤鐵礦主要成分的Fe2O3有利于對鋯(Zr)和鈾(U)的氧化，其反應副產(chǎn)品鐵(Fe)不影響金屬熔融物的熱化學性能。此外，當熔化金屬與消耗性氧化反應之后，剰余的Fe2O3在氧化熔融物中聚集成FeOx，X ^ 1，降低了液態(tài)溫度并相應地降低了熔融物-混凝土相互作用所產(chǎn)生的溫度。其通過減少輻射熱損耗，在擴散過程中冷卻熔融物的同時減少熔融物-混凝土相互作用中裂變產(chǎn)物的釋放，對熔融物進入擴散區(qū)產(chǎn)生了正面影響。
作為硅質骨料主要成分的SiO2在與熔融物混合后生成硅酸鹽，減少了熔融物-混凝土相互作用池中裂變產(chǎn)物的釋放，進ー步降低熔融物與水進行能量反應的活性并幫助維持同普通混凝土一祥的機械強度和分解性能。
將這些組份按一定比例混合后制成的本發(fā)明犧牲混凝土可以通過各組份原有特性的有機結合，同時滿足作為反應堆堆芯構筑材料的各項要求，并具有控制熔融氧化物擴散以及擴散時熔融物均質性的作用，可以在高溫下與堆芯其它熔融物相互作用，初步改變熔融混合物的特性，以便氧化堆芯熔融物的高放射性成分，降低堆芯熔融物的溫度，通過減少安全殼中產(chǎn)生的氣體來減少安全殼內部壓カ的增加。
具體實施方式
本發(fā)明具體實施的硅鐵犧牲混凝土組份見下表
權利要求
1.一種硅鐵犧牲混凝土，其特征在于由以下質量百分比的組份攪拌混合而成: 滿足國標要求的水泥10-18%粉煤灰3-8%娃粉1_3% 赤鐵礦30-40%娃石32-42%水5-10% 減水劑0.1-0.5%。
2.根據(jù)權利要求
1所述的硅鐵犧牲混凝土，其特征在于:所述粉煤灰的燒失量≤1.5%。
3.根據(jù)權利要求
1所述的硅鐵犧牲混凝土，其特征在于:所述硅粉中SiO2含量≥90%。
4.根據(jù)權利要求
1所述的硅鐵犧牲混凝土，其特征在于:所述赤鐵礦中Fe2O3含量≥ 90%o
5.根據(jù)權利要求
1所述的硅鐵犧牲混凝土，其特征在于:所述硅石中SiO2含量≥83%。
6.根據(jù)權利要求
1所述的硅鐵犧牲混凝土，其特征在于:所述減水劑的減水率大于25%。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種犧牲混凝土，屬于建筑施工技術領域：
。該混凝土由以下質量百分比的組份攪拌混合而成滿足標準要求的水泥10-18%，粉煤灰3-8%，硅粉1-3%，赤鐵礦30-40%，硅石32-42%，水5-10%，減水劑0.1-0.5%。將這些組份按一定比例混合后制成的本發(fā)明犧牲混凝土可以通過各組份原有特性的有機結合，同時滿足作為反應堆堆芯構筑材料的各項要求，并具有控制熔融氧化物擴散以及擴散時熔融物均質性的作用，可以在高溫下與堆芯其它熔融物相互作用，初步改變熔融混合物的特性，以便氧化堆芯熔融物的高放射性成分，降低堆芯熔融物的溫度，通過減少安全殼中產(chǎn)生的氣體來減少安全殼內部壓力的增加。
文檔編號C04B18/30GKCN102276207 B發(fā)布類型授權 專利申請?zhí)朇N 201110178085
公開日2013年5月8日 申請日期2011年6月28日
發(fā)明者王龍, 王存杰, 沈益軍 申請人:中國核工業(yè)華興建設有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (4), 非專利引用 (3),