[发明专利]中放废物处置容器混凝土复合增强材料及其制备方法

说明书

本发明公开了中等水平放射性废物混凝土处置容器高性能混凝土复合增强材料及其制备方法，该复合增强材料包括以下重量百分比的组分：S95级矿渣微粉40％～60％，Ⅱ级粉煤灰10％～40％，硅灰15％～30％，碳纤维1％～2.5％。本发明有效发挥不同掺合料对高强混凝土工作性能、力学性能和耐久性能的优化作用，以及短切碳纤维对高强混凝土开裂现象的改善作用，得到了满足处置容器混凝土材料高抗裂性和高耐久性要求的产品，同时，在实际生产过程中，可以为混凝土容器的制作提供复合增强材料产品，便于计量控制，降低生产成本并提高生产效率。

技术领域

本发明属建筑材料技术领域，具体涉及一种中放废物处置容器混凝土复合增强材料及其制备方法，即一种中等水平放射性废物混凝土处置容器高性能混凝土复合增强材料的配制方法。

背景技术

随着我国核电事业大力发展，低、中水平放射性废物产生量不断增加，各拟建、在建、在役核电厂均会面临大量中低放废物厂内中间贮存后送处置的需求与压力。根据GB11928-89《低、中水平放射性固体废物暂时贮存规定》的要求，废物厂内暂时贮存期至多为5年，5年后放射性废物面临运输和最终处置的问题。目前国内外低中水平放射性固体废弃物大多采用近地表处置的方式，接收的处置容器包括聚乙烯容器、混凝土容器和钢制(球磨铸铁)容器等，然而从经济性、实用性、耐久性等因素综合考虑，宜选用混凝土材料制备低中放废物的处置容器。

然而低中放废物处置容器对混凝土材料的性能要求较为严格。一方面，为了使废物处置容器能承受运输过程的跌落高度，确保其放射性内容物不向环境释放，所设计的混凝土处置容器应具有较高的物理力学性能和抗裂性能；另一方面，由于近地表处置的放射性废物经过300年后放射性才能降低到安全水平，处置容器用混凝土材料须满足300年耐久性使用寿命要求。这不仅需要通过配合比设计来提高混凝土的强度，更需要通过纤维增强技术提高混凝土的抗裂性能以及通过掺合料技术提高混凝土的耐久性能。

掺合料技术是现代混凝土配合比设计过程中常用的一项技术，包括掺合料的单掺与复掺以及掺合料的复合改性等。单一掺入矿粉、粉煤灰、硅灰等矿物掺合料对混凝土性能的改善作用或多或少都存在局限性，如早期强度偏低、工作性下降、耐久性能提升效果不足等问题。掺合料的复合化有助于利用矿物掺合料之间良好的技术耦合性，充分发挥几种掺合料的协同作用功能。

然而单独的掺合料复合技术无法解决高性能混凝土的脆性问题以及早期塑性开裂问题，应综合采用纤维增强技术。由于目前研究中常用的钢纤维无法论证其长期耐久性、合成纤维存在耐辐照问题、玻璃纤维和玄武岩纤维存在耐碱性问题，宜选用理论上在混凝土体系中不存在耐久性问题的碳纤维作为纤维增强材料。

发明内容

本发明的目的是为了提高中等水平放射性废物混凝土处置容器的抗裂性能、耐久性能和使用寿命，提供方便工厂生产使用的复合增强材料产品及其配制方法。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种中放废物处置容器混凝土复合增强材料，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：

a％的S95矿渣微粉，b％的Ⅱ级粉煤灰，c％的硅灰(比表面积大于18000m²/kg)，d％的碳纤维；

其中40≤a≤60，10≤b≤40，15≤c≤30，1≤d≤2.5。

所述复合增强材料分为I型复合增强材料和Ⅱ型复合增强材料，对I型复合增强材料来说：40≤a＜50、25＜b≤40、15≤c＜22.5、1≤d≤2.5；对I型复合增强材料来说：50≤a≤60、10≤b≤25、22.5≤c≤30、1≤d≤2.5。

优选地，所述I型复合增强材料中a＝48.8、b＝32.6，c＝16.3，d＝2.3。

优选地，所述Ⅱ型复合增强材料中a＝55.4、b＝16.3，c＝26.0，d＝2.3。