一种核电站安全壳混凝土制造技术

本发明专利技术涉及一种核电站安全壳混凝土，所用混凝土由以下质量份组成，52.5或42.5水泥130‑200份，矿渣60‑120份，偏高岭土50‑100份，硼玻璃砂50‑150份，镍渣600‑800份，重晶石600‑800份，褐铁矿200‑400份，陶粒100‑300份，铅纤维20‑50份，水130‑160份，减水剂4‑6份，早强剂4‑6份。混凝土养护28天后，在混凝土内表面涂覆一层防辐射涂料。本发明专利技术制备的核电站安全壳混凝土具有良好的防辐射性，能够很好的屏蔽α、β、γ射线和中子射线，且该混凝土具有良好的抗裂性能、耐高温性能及耐久性，同时利用了镍渣、玻璃粉等固体废弃物，在一定程度上解决了资源浪费和环境污染问题。

【技术实现步骤摘要】
一种核电站安全壳混凝土
本专利技术涉及核电站安全防护领域，具体涉及一种核电站安全壳混凝土。
技术介绍
安全壳即核反应堆安全壳，是构成压水反应堆最外围的建筑物，核电站安全壳结构的主要功能是在反应堆异常运行乃至失控时，将从反应堆压力容器泄露的放射性物质完全屏蔽在壳体内，是核电安全的最后一道屏障，因此安全壳必须具备极高的结构安全性和耐久性同时兼顾防辐射能力。目前核电站安全壳以钢安全壳为主，但是造价较高，防火性能差，且不耐酸碱侵蚀，发生破坏时以脆性断裂为主，混凝土安全壳取代钢结构安全壳是发展趋势。现有的混凝土安全壳结构耐久性不高，耐火性能差是制约其发展的重要因素。另外冶金企业产生的冶金渣(镍渣等)由于安定性问题，在建筑行业应用较少，大部分仍然以露天堆放和填埋方式处理，这一方面污染环境、另一方面浪费了资源。玻璃产生企业也面临废弃玻璃堆置问题。偏高岭土分子排列不规则，呈现热力学介稳状态，存在大量断裂的化学键，具有很强的火山灰活性；且偏高岭土需水量小于硅灰，而对于混凝土增强效果与硅灰相似，具有微集料填充效应，可降低混凝土空隙率，改善孔结构，提高水泥石密实度，价格仅为硅灰的十分之一，具有广阔的开发前景。含硼物质具有减弱中子流穿透强度的作用，硼玻璃砂作为硼元素的载体，以细骨料的方式加入混凝土中可使混凝土含硼量提高，且与混凝土其他成分不反应，能大大增强混凝土抗辐射能力。铅具有高原子数、高密度的特性，用于核辐射防护领域有重要意义，以铅纤维作为铅元素载体既能发挥其射线防护的作用，又能有效增强混凝土抗冲击能力。重晶石、褐铁矿等矿石也具有较大的原子序数以及较高的表观密度，能有效阻挡射线穿透混凝土。陶粒具有轻质高强的优点，烧结陶粒具有优异的耐火性，加入到混凝土中可增强混凝土耐火性。且由于陶粒质量轻，弹性模量低，抗形变性能好，具有良好的抗震性能。本专利技术利用偏高岭土，制备得较为密实、耐久性极高的混凝土，利用硼玻璃砂、重晶石、褐铁矿、铅纤维、硫酸钡涂料，大大增强了防辐射能力，采用烧结陶粒作为骨料，控制了混凝土容重，也增强了混凝土耐火性，同时充分利用了镍渣，避免了污染环境和浪费资源。
技术实现思路
技术问题：本专利技术要解决的技术问题是提供一种核电站安全壳混凝土，该专利技术首先解决了普通安全壳混凝土容重过大、抗冲击及耐高温能力不强的弱点，其次解决了镍渣等固废资源占用土地污染环境的问题。技术方案：本专利技术的核电站安全壳混凝土由以下质量份组成，52.5或42.5水泥130-200份，矿渣60-120份，偏高岭土50-100份，硼玻璃砂50-150份，镍渣600-800份，重晶石600-800份，褐铁矿200-400份，陶粒100-300份，铅纤维20-50份，水130-160份，减水剂4-6份，早强剂4-6份。所述偏高岭土为高岭土在800℃高温下处理而成，活性指数为120％。所述硼玻璃砂粒径<2mm，主要成分为SiO2、B2O3，含硼量15％。所述镍渣粒径小于5mm，为水淬镍渣。所述重晶石BaSO4含量不低于80％，堆积密度3000-3100kg/m3，含石膏或黄铁矿的硫化物及硫酸化合物不超过7％，粒径在10-25mm。所述褐铁矿Fe2O3含量≥70％，杂质含量<0.5％，粒径在10-25mm。所述陶粒为轻质烧结陶粒，堆积密度≤700kg/m3，粒径5-10mm。所述铅纤维直径在30-60μm，长度在10-50mm之间。所述早强剂为I型三乙醇胺类有机早强剂，质量分数≥99.0％。混凝土养护28天后，在混凝土内表面涂覆一层防辐射涂料。所述防辐射涂料是以聚酰亚胺或聚恶二唑为粘结剂的沉淀BaSO4有机溶剂涂料。有益效果：1)采用大掺量矿渣，能有效增加耐高温能力；2)偏高岭土分子呈现热力学介稳状态，存在大量断裂的化学键，具有很强的火山灰活性，且偏高岭土需水量小于硅灰，而对于混凝土增强效果与硅灰相似，具有微集料填充效应，可降低混凝土空隙率，改善孔结构，提高水泥石密实度，价格仅为硅灰的十分之一；3)硼玻璃砂作为硼元素的载体，以细骨料的方式加入混凝土中可使混凝土含硼量提高，且与混凝土其他成分不反应，能大大增强混凝土抗辐射能力；4)铅具有高原子数、高密度的特性，用于核辐射防护领域有重要意义，以铅纤维作为铅元素载体既能发挥其射线防护的作用，又能有效增强混凝土抗冲击能力；5)将镍渣利用到混凝土中，充分利用固废资源，有效避免了环境污染和节约了资源；6)将烧结陶粒应用到混凝土中能有效增强混凝土耐火性，抗震性，提高混凝土耐久性，且由于轻质高强的特点，能有效控制混凝土容重；7)将混凝土内表面涂覆一层防辐射涂料，能有效屏蔽X射线和γ射线，有效防止射线外泄，增强混凝土抗辐射能力。具体实施方式本专利技术涉及一种核电站安全壳混凝土，其特征在于所用混凝土由以下质量份组成，52.5或42.5水泥130-200份，矿渣60-120份，偏高岭土50-100份，硼玻璃砂50-150份，镍渣600-800份，重晶石600-800份，褐铁矿200-400份，陶粒100-300份，铅纤维20-50份，水130-160份，减水剂4-6份，早强剂4-6份。混凝土养护28天后，在混凝土内表面涂覆一层防辐射涂料。所述偏高岭土为高岭土在800℃高温下处理而成，活性指数为120％。所述硼玻璃砂粒径<2mm，主要成分为SiO2、B2O3，含硼量15％。所述镍渣粒径小于5mm，为水淬镍渣。所述重晶石BaSO4含量不低于80％，堆积密度3000-3100kg/m3，含石膏或黄铁矿的硫化物及硫酸化合物不超过7％，粒径在10-25mm。所述褐铁矿Fe2O3含量≥70％，杂质含量<0.5％，粒径在10-25mm。所述陶粒为轻质烧结陶粒，堆积密度≤700kg/m3，粒径5-10mm。所述铅纤维直径在30-60μm，长度在10-50mm之间。所述早强剂为I型三乙醇胺类有机早强剂，质量分数≥99.0％。所述防辐射涂料是以聚酰亚胺或聚恶二唑为粘结剂的沉淀BaSO4有机溶剂涂料。实施例一、核电站安全壳混凝土由以下质量份组成：PII42.5水泥200份，矿渣120份，偏高岭土50份，硼玻璃砂100份，镍渣700份，重晶石800份，褐铁矿200份，陶粒200份，铅纤维40份，水160份，聚羧酸减水剂4份，早强剂5份。混凝土养护28天后，在混凝土内表面涂覆一层以聚酰亚胺为粘结剂的沉淀BaSO4有机溶剂防辐射涂料。实施例二、核电站安全壳混凝土由以下质量份组成：PII52.5水泥140份，矿渣60份，偏高岭土100份，硼玻璃砂50份，镍渣750份，重晶石700份，褐铁矿400份，陶粒100份，铅纤维50份，水130份，聚羧酸减水剂6份，早强剂4.5份。混凝土养护28天后，在混凝土内表面涂覆一层以聚恶二唑为粘结剂的沉淀BaSO4有机溶剂防辐射涂料。实施例三、核电站安全壳混凝土由以下质量份组成：PII42.5水泥130份，矿渣100份，偏高岭土80份，硼玻璃砂150份，镍渣600份，重晶石600份，褐铁矿300份，陶粒300份，铅纤维20份，水140份，聚羧酸减水剂4.5份，早强剂6份。混凝土养护28天后，在混凝土内表面涂覆一层以聚恶二唑为粘结剂的沉淀BaSO4有机溶剂防辐射涂料。实施例四、核本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核电站安全壳混凝土，其特征在于所用混凝土由以下质量份组成，52.5或42.5水泥130‑200份，矿渣60‑120份，偏高岭土50‑100份，硼玻璃砂50‑150份，镍渣600‑800份，重晶石600‑800份，褐铁矿200‑400份，陶粒100‑300份，铅纤维20‑50份，水130‑160份，减水剂4‑6份，早强剂4‑6份。

【技术特征摘要】
1.一种核电站安全壳混凝土，其特征在于所用混凝土由以下质量份组成，52.5或42.5水泥130-200份，矿渣60-120份，偏高岭土50-100份，硼玻璃砂50-150份，镍渣600-800份，重晶石600-800份，褐铁矿200-400份，陶粒100-300份，铅纤维20-50份，水130-160份，减水剂4-6份，早强剂4-6份。2.根据权利要求1所述的一种核电站安全壳混凝土，其特征在于所述偏高岭土为高岭土在800℃高温下处理而成，活性指数为120％。3.根据权利要求1所述的一种核电站安全壳混凝土，其特征在于所述硼玻璃砂粒径<2mm，主要成分为SiO2、B2O3，含硼质量15％。4.根据权利要求1所述的一种核电站安全壳混凝土，其特征在于所述镍渣粒径小于5mm，为水淬镍渣。5.根据权利要求1所述的一种核电站安全壳混凝土，其特征在于所述重晶石BaSO4含量不低于80％，堆积...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚梅，潘东，孙正明，张培根，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32