核電站px泵房蝸殼泵結(jié)構(gòu)用混凝土及其澆筑成型的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種核電站PX泵房蝸殼泵結(jié)構(gòu)用混凝土，每立方米的混凝土組成為：P·Ⅱ水泥261~296kg，硅灰27~40kg，粉煤灰88~110kg，硫鋁酸鹽類膨脹劑35~44kg，聚丙烯纖維0.9kg，復(fù)合氨基醇類鋼筋阻銹劑12kg，聚羧酸鹽減水劑6.63-8.62kg，粗骨料1068~1095kg，細(xì)骨料644~676kg，水166kg。本發(fā)明還涉及采用該核電站PX泵房蝸殼泵結(jié)構(gòu)用混凝土澆筑成型的方法。本發(fā)明核電站PX泵房蝸殼泵結(jié)構(gòu)用混凝土具有優(yōu)異抗裂性能，且具有高耐久性，可以確保核電站運(yùn)行期間，其混凝土結(jié)構(gòu)不會因海水腐蝕而破壞，進(jìn)而保證核電站壽命期內(nèi)的安全可靠運(yùn)行。
【專利說明】核電站PX泵房蝸殼泵結(jié)構(gòu)用混凝土及其澆筑成型的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及建筑材料領(lǐng)域，尤其具有高抗?jié)B性、高抗化學(xué)侵蝕性、高抗裂性的核電站用蝸殼泵混凝土及其澆筑渦殼形混凝土的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]福清核電工程為國家十一五期間開工的重大工程項(xiàng)目，總體規(guī)劃了六臺百萬千瓦級核電機(jī)組，采用依托M310堆型改進(jìn)的國產(chǎn)二代半核電機(jī)組，目前I~4機(jī)組已陸續(xù)開建。在常規(guī)島汽輪機(jī)廠房和PX泵房的地下工程結(jié)構(gòu)混凝土中，大量使用了聚丙烯纖維補(bǔ)償收縮防水混凝土，混凝土強(qiáng)度等級從C35~C45不等(以60天抗壓強(qiáng)度為驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn))。其中PX泵房渦殼泵混凝土結(jié)構(gòu)是形狀極為復(fù)雜的異型結(jié)構(gòu)，且結(jié)構(gòu)體積厚大，結(jié)構(gòu)底部及內(nèi)壁混凝土施工澆搗極為困難，工程設(shè)計(jì)使用壽命為50年，屬于核電站運(yùn)行壽命期內(nèi)不可維修的永久性混凝土結(jié)構(gòu)，與核安全直接相關(guān)。其所處的工作環(huán)境長年浸泡在海水之中，內(nèi)壁混凝土結(jié)構(gòu)要長年累月的經(jīng)受海水的沖刷和腐蝕，若混凝土結(jié)構(gòu)存在裂縫或其它缺陷，就會導(dǎo)致內(nèi)部鋼筋受到海水的腐蝕，進(jìn)而損壞整體混凝土結(jié)構(gòu)，影響到核電機(jī)組的安全運(yùn)行。因此，要求混凝土拌和物具有優(yōu)異的工作性能，澆筑后的混凝土結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的抗裂、抗?jié)B透性能，不允許產(chǎn)生有害裂縫，并能承受流動海水長年累月的沖刷磨蝕，確保混凝土中鋼筋不受到腐蝕，實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)工程的高耐久性。而應(yīng)用現(xiàn)有混凝土配方澆筑的核電站PX泵房蝸殼泵混凝土結(jié)構(gòu)，受到當(dāng)時(shí)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范及相關(guān)礦物摻合料使用規(guī)范的制約，澆筑形成的PX泵房蝸殼泵結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度、抗水滲透性能、抗裂性等均不太理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種核電站PX泵房蝸殼泵結(jié)構(gòu)用混凝土，其克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，具有高氯離子抗?jié)B性、高抗化學(xué)侵蝕性、高抗裂性，其流動性好。
[0004]一種核電站PX泵房蝸殼泵結(jié)構(gòu)用混凝土，每立方米的混凝土組成為:Ρ.II水泥261~296kg，硅灰27~40kg，粉煤灰88~110kg，硫鋁酸鹽類膨脹劑35~44kg，聚丙烯纖維0.9kg，復(fù)合氨基醇類鋼筋阻銹劑12kg，聚羧酸鹽減水劑6.63-8.62kg，粗骨料1068~1095kg，細(xì)骨料644~676kg，水166kg ;所述P.ΙΙ水泥是堿含量小于0.6%的低堿水泥，水泥中的C3A含量小于5%，C3S含量小于55%,且所述水泥中不得摻加窯灰；
[0005]所述硅灰中無定形SiO2的含量占總質(zhì)量的90% ；
[0006]所述粉煤灰為F類I級；
[0007]所述聚丙烯纖維的平均分子量為180000~300000 ；
[0008]所述粗骨料的碎石粒徑為5~25mm ；
[0009]所述細(xì)骨料屬于II區(qū)中砂(細(xì)度模數(shù)為2.6±0.2)。
[0010]本發(fā)明對硫鋁酸鹽類膨脹劑沒有特別要求，只要是該類的膨脹劑均可，優(yōu)選的，所述硫鋁酸鹽類膨脹劑為HEA型膨脹劑。硫鋁酸鹽類膨脹劑為抗裂防水劑，主要由C3A.3CaS04.32H20和Ca (OH) 2兩種膨脹源復(fù)合而成，在混凝土初始硬化后強(qiáng)度處于快速增長期，混凝土?xí)a(chǎn)生收縮應(yīng)力，而抗裂防水劑產(chǎn)生的膨脹能，在混凝土結(jié)構(gòu)中建立適量的預(yù)壓應(yīng)力，可以有效補(bǔ)償混凝土的收縮應(yīng)力，減少和抑制混凝土硬化后的收縮裂縫。
[0011]所述聚丙烯纖維的長度為19mm±2mm,公稱直徑為31.5 μ m ;密度:0.91g/cm3。上述聚丙烯纖維對處于塑性階段的混凝土起著阻裂作用，主要是通過減少和抑制混凝土的塑性沉降裂縫和塑性收縮裂縫達(dá)到阻裂效果。
[0012]所述硅灰由上海天愷硅粉材料有限公司提供的型號為T0PKEN900D，硅灰的平均顆粒粒徑為0.1 μ m，僅為水泥顆粒的幾百分之一、表面積大約為15000m2/kg，具有火山灰效應(yīng)和微粒效應(yīng)兩種優(yōu)點(diǎn)，能顯著改善新拌混凝土的泌水性和粘聚性，提高了水泥漿體與骨料的黏結(jié)強(qiáng)度，從而使得混凝土的耐磨性也得以提高。
[0013]本發(fā)明所述的核電站PX泵房蝸殼泵結(jié)構(gòu)用混凝土通過低堿水泥與硅灰、粉煤灰、膨脹劑的共摻，充分發(fā)揮膠凝材料的超疊加效應(yīng)，同時(shí)摻加新型建筑材料聚丙烯纖維和復(fù)合氨基醇類鋼筋阻銹劑，共同實(shí)現(xiàn)對混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的防護(hù)，確?；炷两Y(jié)構(gòu)的高耐久性，尤其是高氯離子抗?jié)B性。
[0014]所述粉煤灰為F類I級，可顯著降低混凝土的用水量，增加混凝土的流動性。與硅灰共摻可很好發(fā)揮填充效應(yīng)和火山灰反應(yīng)使混凝土變得更加致密。
[0015]本發(fā)明對復(fù)合氨基醇類鋼筋阻銹劑沒有特別要求，只要是該種類的鋼筋阻銹劑均可使用。復(fù)合氨基醇類鋼筋阻銹劑由分散組分、阻銹組分、防腐組分以及其它功能組分經(jīng)過合理匹配復(fù)合而成，呈淡綠色透明液體。其阻銹機(jī)理可概括為:當(dāng)阻銹劑分子到達(dá)鋼筋表面時(shí)，逐步形成一層穩(wěn)定的單分子或多分子膜，一般這層膜分子大致垂直于金屬表面平行排列，親水基團(tuán)與鋼筋結(jié)合，而憎水基團(tuán)則形成疏水屏障將水分與氯離子等與鋼筋隔離。
[0016]本發(fā)明對聚羧酸鹽減水劑沒有特別要求，只要是該種類的可用于混凝土的減水劑均可使用。聚羧酸鹽減水劑是具有磺酸基、羧酸基、醚鍵的聚合物，呈淡黃色透明液體?？筛纳苹炷恋牧鲃有?。由于硅灰在混凝土中不減水，而且憎水，其需水量比可達(dá)134% ;聚丙烯纖維的摻入也會極大的降低混凝土的流動性，增大單方混凝土的用水量。通過聚羧酸鹽減水劑的結(jié)合使用，能夠在降低單方混凝土用水量的同時(shí)，保持混凝土拌和物的良好流動性以利于施工。
[0017]所述粗骨料的碎石粒徑在5~25mm范圍，減小骨料水泥漿界面的應(yīng)力差，減少或消除混凝土內(nèi)部微觀裂縫。
[0018]水可以是符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB5749要求的飲用水。
[0019]在混凝土中摻入本發(fā)明所述質(zhì)量的粉煤灰和硅灰，有利于抗裂性能的改善，尤其是適量粉煤灰和抗裂防水劑的摻入，可一定程度降低混凝土的自收縮，與硅灰共摻既可發(fā)揮摻硅灰混凝土電通量顯著降低和早期強(qiáng)度易保證的優(yōu)勢，又可抑制摻硅灰更易發(fā)生早期干縮裂縫的作用。另外，新型建材“聚丙烯纖維”的摻入，可以減少和抑制混凝土塑性階段的沉降或收縮裂縫，降低混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的毛細(xì)管孔隙率，同時(shí)有效抑制渦殼泵混凝土內(nèi)壁表面的裂縫產(chǎn)生。
[0020]采用上述核電站PX泵房蝸殼泵結(jié)構(gòu)用混凝土澆筑成型的方法，包括下述步驟:
[0021]I)稱取各組分后將各組分混合，攪拌均勻，澆注入模，混凝土入模溫度應(yīng)小于30°C，且混凝土入模前模板和鋼筋的溫度以及附近的局部氣溫均不宜超過40°C ；
[0022]澆注時(shí)混凝土采取整體分層或推移式連續(xù)澆筑，每層混凝土厚度須控制在30~50cm,應(yīng)在下層混凝土初凝之前，完成上層混凝土的澆筑覆蓋；
[0023]采用插入式振搗棒對混凝土振搗，插入式振搗棒應(yīng)快插慢拔，插點(diǎn)要均勻排列，逐點(diǎn)移動，順序進(jìn)行，不得遺漏；插入式振搗棒的移動間距不大于振搗棒作用半徑的1.5倍，振搗上一層時(shí)應(yīng)插入下一層5~10cm，以使兩層混凝土結(jié)合牢固；振搗棒不得觸及鋼筋和模板，當(dāng)振搗至混凝土不再不沉，無顯著氣泡上升，混凝土表面出現(xiàn)薄層水泥漿，表面達(dá)到平整時(shí)振搗完成；
[0024]2)混凝土振搗完成3~5小時(shí)后，對混凝土表面進(jìn)行再次抹壓，并在混凝土終凝后立即在混凝土表面覆蓋濕麻袋片，然后覆蓋塑料薄膜，塑料薄膜上面再覆蓋干麻袋片或彩條布，定期噴水始終保持混凝土表面處于濕潤狀態(tài)。
[0025]步驟I)中混凝土澆筑后形成的混凝土澆筑體在入模溫度基礎(chǔ)上的溫升值不宜超過40°C，混凝土澆筑體的里表溫差不超過25°C，且不含混凝土收縮的當(dāng)量溫度；混凝土澆筑體的降溫速率為2.(TC /d ;混凝土表面與大氣溫差不超過20°C。
[0026]步驟I)中，混凝土澆注入模時(shí)其下料高度不宜超過2m ;在澆筑豎向或塊狀結(jié)構(gòu)混凝土?xí)r，混凝土出料口離側(cè)模板內(nèi)側(cè)不得小于50mm，同一地方混凝土堆積厚度不超出30~50cmo
[0027]步驟I)中，在高溫季節(jié)澆筑混凝土?xí)r，采取摻入制冷水或冰屑的方式盡可能降低混凝土的入模溫度，盡量避免模板和新澆筑的混凝土直接受陽光照射。
[0028]步驟2)中，當(dāng)施工環(huán)境相對濕度較小、風(fēng)速較大時(shí)，混凝土成型后應(yīng)及時(shí)覆蓋塑料薄膜，以阻止混凝土中蒸發(fā)出來的水份的散失，讓其重新轉(zhuǎn)化成液態(tài)水返回并濕潤混凝土表面。
[0029]上述澆筑渦殼形混`凝土的方法，還包括后續(xù)的養(yǎng)護(hù)過程，具體步驟如下
[0030](I)派專人檢查混凝土表面，如混凝土表面干燥，則立即實(shí)施人工澆水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)水不能直接澆在混凝土表面上，而是均勻澆在塑料薄膜下面的濕麻袋片上，使麻袋片充分濕潤，保持整個(gè)混凝土表面呈濕潤狀態(tài)；
[0031](2)在混凝土澆筑7天后，側(cè)面模板拆除，然后先在混凝土表面灑水濕潤后，立即采用塑料薄膜包裹嚴(yán)實(shí)，塑料薄膜要緊貼混凝土表面，不漏縫、不透風(fēng)，外側(cè)再掛上土工布；在養(yǎng)護(hù)期限內(nèi)，混凝土表面自始自終要出現(xiàn)水珠；要經(jīng)常檢查薄膜的完整性，如有破損應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)完整；
[0032](3)渦殼形混凝土結(jié)構(gòu)的渦殼形內(nèi)壁模板及支撐需要待強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級后，才能拆除，否則只能是帶模養(yǎng)護(hù)。
[0033]上述澆水養(yǎng)護(hù)的頻度應(yīng)結(jié)合混凝土測溫情況而定，混凝土的溫度從澆筑起，即測溫頭埋入混凝土?xí)r，就進(jìn)行監(jiān)測，每2h測一次。混凝土澆筑后3-4d，每4h測一次，5-7d每8h測一次，及時(shí)分析每天的測溫?cái)?shù)據(jù)，繪制溫度一時(shí)間曲線，當(dāng)各部位溫差進(jìn)入安全范圍后取消保溫。測溫期限應(yīng)包括混凝土內(nèi)部溫度從升溫、高溫、降溫、趨近于環(huán)境溫度及拆除保溫，進(jìn)入安全范圍的全過程，測溫時(shí)間原則上延續(xù)14d，必要時(shí)應(yīng)適當(dāng)延長測溫時(shí)間。
[0034]步驟(3)中，混凝土的拆模時(shí)間不僅要考慮拆模時(shí)的混凝土強(qiáng)度外，還應(yīng)考慮到拆模時(shí)的混凝土溫度不能過高，以免混凝土接觸空氣時(shí)降溫過快而開裂，更不能在此時(shí)澆涼水養(yǎng)護(hù)。混凝土內(nèi)部開始降溫以前以及混凝土內(nèi)部溫度最高時(shí)不得拆模，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件混凝土的里表溫差大于25°C、混凝土表面與大氣溫差大于20°C時(shí)不宜拆模。大風(fēng)或氣溫急劇變化時(shí)不宜拆模。在炎熱和大風(fēng)干燥季節(jié)，應(yīng)采取逐段拆模、邊拆邊蓋的拆模工藝。
[0035]本發(fā)明所述的核電站PX泵房蝸殼泵結(jié)構(gòu)用混凝土在合理利用工業(yè)廢料，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的同時(shí)，得到了單一材料摻入無法產(chǎn)生的有益功能，獲得了具有優(yōu)異抗裂性能的混凝土 ；且具有高耐久性，可以確保核電站運(yùn)行期間，其混凝土結(jié)構(gòu)不會因海水腐蝕而破壞，進(jìn)而保證核電站壽命期內(nèi)的安全可靠運(yùn)行。
【具體實(shí)施方式】
[0036]以下結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0037]實(shí)施例中使用的“HEA型膨脹劑”為江西武冠新材料股份有限公司生產(chǎn)的型號為WG-HEA型抗裂防水劑。
[0038]實(shí)施例中使用的“復(fù)合氨基醇類鋼筋阻銹劑”為西卡(中國)有限公司生產(chǎn)的型號為 Sika Ferro Gard901。
[0039]實(shí)施例中使用的“細(xì)骨料”是質(zhì)地堅(jiān)硬潔凈的閩江中砂，為非堿活性骨料。
[0040]實(shí)施例中使用的“聚丙烯纖維”的長度為19mm±2mm，公稱直徑為3L 5 μ m ;密度:
0.9lg/cm3。
[0041]實(shí)施例中使用的“P.II水泥”是堿含量小于0.6%的低堿水泥，水泥中的C3A含量小于5%，C3S含量小于55%,且所述水泥中不得摻加窯灰。
[0042]表1為各實(shí)施例中每立方米的核電站PX泵房蝸殼泵結(jié)構(gòu)用混凝土中的各組份及其含量。
[0043]表1`[0044]
【權(quán)利要求】
1.一種核電站PX泵房蝸殼泵結(jié)構(gòu)用混凝土，其特征在于每立方米的混凝土組成為: P.Π水泥261~296kg，硅灰27~40 kg，粉煤灰88~110kg，硫鋁酸鹽類膨脹劑35~44 kg,聚丙烯纖維0.9kg，復(fù)合氨基醇類鋼筋阻銹劑12kg，聚羧酸鹽減水劑6.63-8.62 kg,粗骨料1068~1095 kg，細(xì)骨料 644~676 kg，水 166kg; 所述P.II水泥是堿含量小于0.6%的低堿水泥,水泥中的C3A含量小于5%，, C3S含量小于55%，且所述水泥中不得摻加窯灰； 所述娃灰中無定形SiO2的含量占總質(zhì)量的90% ； 所述粉煤灰為F類I級； 所述聚丙烯纖維的平均分子量為180000~300000 ； 所述粗骨料的碎石粒徑為5~25mm ； 所述細(xì)骨料屬于H區(qū)中砂(細(xì)度模數(shù)為2.6±0.2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電站PX泵房蝸殼泵結(jié)構(gòu)用混凝土，其特征在于所述硫鋁酸鹽類膨脹劑為HEA型膨脹劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的核電站PX泵房蝸殼泵結(jié)構(gòu)用混凝土，其特征在于所述聚丙烯纖維的長度為19mm±2mm,公稱直徑為31.5 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的核電站PX泵房蝸殼泵結(jié)構(gòu)用混凝土，其特征在于所述硅灰由上海天愷硅粉材料有限公司提供的型號為TOPKEN 900D。
5.采用上述任一權(quán)利要求所述的核電站PX泵房蝸殼泵結(jié)構(gòu)用混凝土澆筑成型的方法，其特征在于包括下述步驟: 1)稱取各組分后將各組分混合，攪拌均勻，澆注入模，混凝土入模溫度應(yīng)小于30°C，且混凝土入模前模板和鋼筋的溫度以及附近的局部氣溫均不宜超過40°C ； 澆注時(shí)混凝土采取整體分層或推移式連續(xù)澆筑，每層混凝土厚度須控制在3(T50cm，應(yīng)在下層混凝土初凝之前，完成上層混凝土的澆筑覆蓋； 采用插入式振搗棒對混凝土振搗，插入式振搗棒應(yīng)快插慢拔，插點(diǎn)要均勻排列，逐點(diǎn)移動，順序進(jìn)行，不得遺漏；插入式振搗棒的移動間距不大于振搗棒作用半徑的1.5倍，振搗上一層時(shí)應(yīng)插入下一層5~10cm，以使兩層混凝土結(jié)合牢固；振搗棒不得觸及鋼筋和模板，當(dāng)振搗至混凝土不再不沉，無顯著氣泡上升，混凝土表面出現(xiàn)薄層水泥漿，表面達(dá)到平整時(shí)振搗完成； 2)混凝土振搗完成3~5小時(shí)后，對混凝土表面進(jìn)行再次抹壓，并在混凝土終凝后立即在混凝土表面覆蓋濕麻袋片，然后覆蓋塑料薄膜，塑料薄膜上面再覆蓋干麻袋片或彩條布，定期噴水始終保持混凝土表面處于濕潤狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的澆筑成型的方法，其特征在于步驟I)中混凝土澆筑后形成的混凝土澆筑體在入模溫度基礎(chǔ)上的溫升值不宜超過40°C，混凝土澆筑體的里表溫差不超過25°C，且不含混凝土收縮的當(dāng)量溫度；混凝土澆筑體的降溫速率為2.(TC /d ;混凝土表面與大氣溫差不超過20°C。`
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的澆筑成型的方法，其特征在于步驟I)中，混凝土澆注入模時(shí)其下料高度不宜超過2m ;在澆筑豎向或塊狀結(jié)構(gòu)混凝土?xí)r，混凝土出料口離側(cè)模板內(nèi)側(cè)不得小于50mm，同一地方混凝土堆積厚度不超出30~50cm。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6或7所述的澆筑成型的方法，其特征在于還包括后續(xù)的養(yǎng)護(hù)過程，具體步驟如下 (1)派專人檢查混凝土表面，如混凝土表面干燥，則立即實(shí)施人工澆水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)水不能直接澆在混凝土表面上，而是均勻澆在塑料薄膜下面的濕麻袋片上，使麻袋片充分濕潤，保持整個(gè)混凝土表面呈濕潤狀態(tài)； (2)在混凝土澆筑7天后，側(cè)面模板拆除，然后先在混凝土表面灑水濕潤后，立即采用塑料薄膜包裹嚴(yán)實(shí)，塑料薄膜要緊貼混凝土表面，不漏縫、不透風(fēng)，外側(cè)再掛上土工布；在養(yǎng)護(hù)期限內(nèi)，混凝土表面自始自終要出現(xiàn)水珠；要經(jīng)常檢查薄膜的完整性，如有破損應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)完整； (3)渦殼形混凝土結(jié)構(gòu)的渦殼形內(nèi)壁模板及支撐需要待強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級后，才能拆除，否則只 能是帶模養(yǎng)護(hù)。
【文檔編號】C04B28/00GK103723968SQ201310740293
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】杜增強(qiáng), 胡德華, 苗琛, 高鈾, 張偉, 劉明靜 申請人:中核混凝土股份有限公司