Вяжущее для радиационно-защитных бетонов
Владельцы патента RU 2248634:
Пензенская государственная архитектурно-строительная академия (RU)
Изобретение относится к составам серных вяжущих и может быть использовано для изготовления серного бетона, предназначенного для защиты от нейтронного излучения, а также для заливки швов футеровки, аппаратуры и строительных конструкций, эксплуатирующихся в условиях воздействия ионизирующих излучений. Технический результат - повышение прочности при изгибе. Вяжущее для изготовления радиационно-защитных бетонов, включающее серу и наполнитель, содержит в качестве наполнителя ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м2/кг и дополнительно армирующую добавку - углеродное волокно длиной 15...20 мм и модифицирующую добавку - парафин при следующем содержании компонентов, мас.%: сера - 37,59...37,64, указанный ферроборовый шлак - 61,29...61,37, указанное углеродное волокно - 0,57...0,94, парафин - 0,19... 0,41. 2 табл.
Изобретение относится к составам серных вяжущих и может быть использовано для изготовления серного бетона, предназначенного для защиты от нейтронного излучения, а также для заливки швов футеровки, аппаратуры и строительных конструкций, эксплуатирующихся в условиях воздействия ионизирующих излучений.
Известна композиция для изготовления строительных изделий (а.с. № 1085958, С 04 В 19/06, С 04 В 43/12), включающая, мас.%:
Головки плавок серы 50,0...55,0
Трисульфидпиперидин 1,0... 1,1
Костра льняная 8,0...10,0
Молотый кварцевый песок 35,0...40,0
Недостатком этой композиции является использование дорогостоящей и потенциально опасной для здоровья человека органической добавки — трисульфидпиперидина. Кроме того, в качестве наполнителя используются кварцевый песок, который под действием ионизирующего излучения значительно изменяет свою кристаллическую структуру, что приводит к снижению физико-механических показателей вяжущих, бетонов и растворов, приготовленных на его основе [1]. Армирующая добавка - костра льняная - также под действием ионизирующего излучения разрушается, что приведет к преждевременному разрушению материалов, приготовленных на указанной композиции.
Известна строительная композиция (а.с. № 1265175, С 04 В 28/36), включающая, мас.%:
Дициклопентадиен 4...5
Армирующая добавка 3...6
Силикокарнотит или электротермофосфорный шлак 55...60
Сера Остальное
Недостатком указанной строительной композиции является высокие трудо- и энергоемкость приготовления и использование в качестве наполнителя фосфорсодержащего материала, который в процессе приготовления композиции может вступить в химическое взаимодействие с расплавом серы с образованием водорастворимых сульфидов фосфора, что значительно ограничивает область применения этой композиции.
Наиболее близким является вяжущее для изготовления радиационно-защитных бетонов, включающее серу и тонкомолотый наполнитель фракции 0,14 мм из ультраосновной породы или кварцита (патент РФ № 2153714 С1, С 04 В 28/36).
Недостаток указанного вяжущего - недостаточные радиационно-защитные свойства, что позволяет использовать его только для защиты от естественного радиационного излучения.
Цель изобретения - повышение прочности при изгибе.
Поставленная цель достигается тем, что вяжущее для изготовления радиационно-защитных бетонов, включающее серу и наполнитель, содержит в качестве наполнителя ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м2/кг и дополнительно армирующую добавку - углеродное волокно длиной 15...20 мм и модифицирующую добавку - парафин при следующем содержании компонентов, мас.%:
Сера 37,59...37,64
Указанный ферроборовый шлак 61,29...61,37
Указанное углеродное волокно 0,57...0,94
Парафин 0,19... 0,41
Для приготовления вяжущего использовали техническую серу, соответствующую требованиям ГОСТ 127-93.
Применение ферроборового шлака, содержащего бор, позволяет значительно улучшить защитные свойства вяжущего к нейтронному излучению и, кроме того, повысить его среднюю плотность и прочность. Ферроборовый шлак имеет среднюю плотность 2450 кг/м3 и следующий химический состав, мас.%: Аl2О3 - 66,65; СаО - 14,00; MgO - 12,80; B2O3 - 434; SiO2 - 2,08; FeO - 2,00. Указанный шлак, измельченный до удельной поверхности 150 м2/кг, использовали в качестве наполнителя.
Введение в состав вяжущего армирующей добавки - углеродного волокна длиной 15…20 мм, полученного нарезкой углеродных нитей марки УКН-2,5/П позволяет значительно повысить прочность при изгибе, а введение парафина улучшить реологические свойства смеси и повысить прочность вяжущего.
Вяжущее готовят следующим образом.
В расплавленную при температуре 150...160°С серу вводят отдозированные количества парафина и углеродного волокна, смесь перемешивают до получения однородной массы. Затем вводят нагретый до температуры 150...160°С наполнитель и смесь вновь тщательно перемешивают, 5...10 минут выдерживают при температуре 150...16О°С и укладывают в нагретые металлические формы. После охлаждения в течение 30...40 минут формы подвергают распалубке.
Составы предлагаемого вяжущего приведены в табл. 1, а его свойства - в табл.2.
Таблица 1
| Компоненты | Содержание компонентов, маc.% | ||
| Состав | |||
| 1 | 2 | 3 | |
| Сера | 37,59 | 37,62 | 37,64 |
| Ферроборовый шлак | 61,29 | 61,34 | 61,37 |
| Углеродное волокно длиной 15...20 мм | 0,93 | 0,76 | 0,58 |
| Парафин | 0,19 | 0,28 | 0,41 |
| Дициклопентадиен | — | — | — |
| Армирующая добавка | — | — | — |
| Силикокарнотит или электротермофосфорный шлак | — | — | — |
Таблица 2
| Показатель | Состав | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Предельное напряжение сдвига, Па | 450 | 460 | 470 |
| Средняя плотность, кг/м3 | 2240 | 2260 | 2250 |
| Предел прочности при изгибе, МПа | 19,1 | 25,7 | 21,7 |
| Предел прочности при сжатии, МПа | 45,1 | 50,9 | 47,8 |
Как видно из табл. 2, предлагаемое вяжущее обладает реологическими свойствами пластичных смесей, достаточно высокой средней плотностью и более высоким (в 1,47... 1,61 раза) пределом прочности при изгибе.
Литература
1. Дубровский В.Б. Радиационная стойкость строительных материалов. - М.: Стройиздат, 1977. - 285 с.
Вяжущее для изготовления радиационно-защитных бетонов, включающее серу и наполнитель, отличающееся тем, что оно содержит в качестве наполнителя ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м2/кг и дополнительно армирующую добавку - углеродное волокно длиной 15...20 мм и модифицирующую добавку — парафин при следующем содержании компонентов, мас.%:
Сера 37,59...37,64
Указанный ферроборовый шлак 61,29...61,37
Указанное углеродное волокно 0,57...0,94
Парафин 0,19... 0,41
