[发明专利]一种硅石牺牲混凝土

说明书

技术领域

本发明涉及一种牺牲混凝土，尤其是一种硅石牺牲混凝土，属于建筑施工技术领域。 

背景技术

据申请人了解，第三代EPR核电站的反应堆堆芯装配有捕集器，其作用是将严重事故(尽管几率非常低)中的堆芯熔融物扩散到侧边大面积区域上，从而通过明显增加熔融物的表面/体积比，以及将堆芯熔融物转移到可冷却区域，避免反应堆堆芯熔融物把底板熔化而穿透底板造成环境核污染。 

为了表面溢流，并充分发挥捕集器冷却结构的作用，从熔融物的顶部、底部和周边进行骤冷，带走表面的衰变热，希望反应堆堆芯的构筑材料都能够在高温下熔融，并满足以下要求： 

A.必须有足够的稳定性以提供熔融物聚集所需的时间； 

B.分解产物应对熔融氧化物的扩散性能产生有利影响，并且使熔融物在开始扩散时处于均匀状态； 

C.由于熔融物-混凝土相互作用产生的气体额外增加了释放到核反应堆安全壳中的质量和能量，故混凝土分解产生的气体必须尽可能少； 

D.机械性能应不低于普通建筑用混凝土。 

实验性熔融氧化物试验显示，普通建筑用混凝土只能满足上述A和D条要求。因此现有混凝土无法满足上述要求，难以使捕集器发挥作用。 

发明内容

本发明的目的在于：提供一种可以在高温下充分熔融的硅石牺牲混凝土，从而使其构筑的核电站反应堆堆芯可以在一旦发生严重事故时，形成流动性良好的熔融物。通过这一方式将堆芯熔融物转移至一个冷却结构内，大幅度增加熔融物的表面/体积比。通过从熔融物顶部进行冲洗和急剧冷却，从而消除熔融物上表面衰变热；并通过冷却堆心熔融物捕集器消除熔融物底部和侧面衰变热， 避免反应堆堆芯熔融物把底板熔化而穿透底板造成环境核污染。 

为了达到上述目的，本发明的硅石牺牲混凝土由以下质量百分比的组份搅拌混合而成： 

上述作为骨料的硅石最好粒径0-4毫米50-60％，粒径4-8毫米15-25％。减水剂宜采用减水率大于25％的高效减水剂，例如聚羧酸系减水剂。 

牺牲混凝土的功能是与堆芯熔融物相互作用，并改变混合物(堆芯熔融物+容器+牺牲混凝土)的特性。硅石牺牲混凝土的目的在于限制熔融成分扩散范围的同时，通过达到有利于熔融物扩散的性能以控制熔融物；其主要作用是：降低氧化阶段密度，从而转化构成堆芯熔融物的氧化物和金属层；降低熔融物温度；通过减少气体(H₂O和CO₂)的产生来减低安全壳内压力的增加。 

理论研究和实验表明，本发明上述各组份中： 

硅粉，又叫硅灰，通常在工业电炉高温熔炼工业硅及硅铁的过程中随废气逸出的烟尘经捕集收集处理而成。主要为SiO₂，颗粒非常细小，平均粒度几乎是纳米级，在混凝土中同时起填充材料和火山灰材料作用，可以大大降低水化浆体中的孔隙尺寸，改善孔隙分布，使混凝土强度提高，渗透性降低，并有助于提高耐久性指标。 

粉煤灰通常主要由玻璃体、莫来石、石英及少量其他矿物组成，是火力发电厂产生的工业废渣，在混凝土中可以产生即“活性效应”、“滚珠效应”和“微集料效应”三种效应。“活性效应”是指粉煤灰中的活性成分铝硅玻璃体与水泥水化产生的Ca(OH)₂发生二次反应生成水化硅酸钙等，消弱了Ca(OH)₂在混凝土 界面过渡层的结晶，大大降低了混凝土内部空隙率，改善了混凝土孔结构，提高了混凝土的强度和密实性。“滚珠效应”是指粉煤灰内大量的海绵玻璃体和铝硅酸盐玻璃微珠，其表面光滑，在混凝土内具有滚珠轴承作用，改善混凝土的工作性。“微集料效应”是指煤灰的微细颗粒填充到水泥颗粒之间的缝隙，改善了混凝土的微观结构，增加了混凝土的密实性。同时，粉煤灰微细颗粒均匀分布在水泥颗粒之间，阻止了水泥颗粒粘聚，有利于混合物的水化，减少了用水量，使混凝土不离析、泌水减少，改善了混凝土的粘聚性和可泵性。总之，粉煤灰可改善混凝土的和易性和泵送性能，同时延长混凝土的凝结时间，降低水化热，减少收缩，提高混凝土的抗渗性能和后期抗冻性能等。 

减水剂(外加剂)是一类分子中含有羧基接枝共聚物的表面活性剂，其中聚羧酸系减水剂是继萘系、三聚氰胺系、脂肪族系和氨基磺酸盐系减水剂之后的第三代高效减水剂，其分子结构呈梳状，主链短，由含羧基的活性单体聚合而成，具有较高的空间位阻效应以及低掺量、高减水率、早期强度增长显著、保坍性能好、不缓凝、对混凝土的干缩影响较小、使用效果不受掺加顺序影响等诸多优点。