Особо тяжелый бетон для защиты от ионизирующих излучений
Владельцы патента RU 2294029:
Пензенская государственная архитектурно-строительная академия (RU)
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления строительных деталей, изделий и конструкций, предназначенных для защиты от ионизирующих излучений. Особо тяжелый бетон для защиты от ионизирующих излучений содержит следующие компоненты, мас.%: сера - 6,46-6,61; сажа - 0,02-0,03; парафин - 0,02-0,03; асбестовое волокно - 0,13-0,28; наполнитель (ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м2/кг) - 10,68-10,93; заполнитель (свинцовая дробь с диаметром частиц 3-4 мм) - 82,14-82,67. Изобретение позволяет повысить трещиностойкость, прочность, водо- и морозостойкость.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления строительных деталей, изделий и конструкций, предназначенных для защиты от ионизирующих излучений.
Известна композиция для изготовления строительных изделий (патент №2105739, С 04 В 28/36), включающая следующие компоненты, мас.%:
| Сера | 114...16 |
| Наполнитель (отход производства оптического | |
| стекла с удельной поверхностью 1800-2000 см2/г) | 28...42 |
| Заполнитель (тот же отход с размером | |
| частиц 0,6-1,25 мм) | 42...58 |
Наиболее близкой к изобретению является композиция для изготовления строительных изделий (патент №2152368, С 04 В 28/36), включающая серу, модифицирующую добавку, наполнитель и заполнитель при следующем содержании компонентов, мас.%:
| Сера | 7,55...9,5 |
| Парафин | 0,45...0,5 |
| Наполнитель (отход производства оптического | |
| стекла с удельной поверхностью 1800-2000 см2/г) | 14...17 |
| Заполнитель (свинцовая дробь с диаметром | |
| частиц 3-4 мм) | остальное |
Для указанных композиций характерно использование специального наполнителя (отхода производства оптического стекла), образующегося только на специализированных предприятиях. Это значительно ограничивает возможность промышленного производства разработанных композиций. Кроме того, отход производства оптического стекла и серное вяжущее являются хрупкими материалами, поэтому изделия на их основе обладают низкой трещиностойкостью и прочностью. Недостатком известных композиций является также их высокое водопоглощение и, следовательно, низкие показатели водо- и морозостойкости.
Цель изобретения - повышение трещиностойкости, прочности, водо- и морозостойкости особо тяжелого бетона, а также снижение водопоглощения при сохранении высоких показателей; средней плотности материала.
Поставленная цель достигается тем, что особо тяжелый бетон, включающий серу, модифицирующую добавку, наполнитель и заполнитель, дополнительно содержит армирующую добавку, в качестве наполнителя содержит ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м2/кг, в качестве модифицирующей добавки смесь парафина и сажи в соотношении 1:1, а в качестве армирующей добавки - асбестовое волокно, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Сера | 6,46...6,61 |
| Сажа | 0,02...0,03 |
| Парафин | 0,02...0,03 |
| Асбестовое волокно | 0,13...0,28 |
| Наполнитель (ферроборовый шлак с удельной | |
| поверхностью 150 м2/кг) | 10,68...10,93 |
| Заполнитель (свинцовая дробь с диаметром | |
| частиц 3-4 мм) | 82,14...82,67 |
Для изготовления композиции используют техническую серу (ГОСТ 127-93), парафин (ГОСТ 23683-89), сажа, асбестовое волокно, ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м2/кг и свинцовую дробь с диаметром частиц 3-4 мм.
Применение ферроборового шлака, содержащего бор, позволяет значительно повысить прочность и защитные свойства особо тяжелого бетона к нейтронному излучению. Ферроборовый шлак имеет среднюю плотность 2800 кг/м3 и следующий химический состав, мас.%: Al2O3 - 66,65; СаО - 14,00; MgO - 12,80; В2О3 - 4,34; SiO2 - 2,08; FeO - 2,00. Указанный шлак, измельченный до удельной поверхности 150 м2/кг, использовали в качестве наполнителя. Кроме того, ферроборовый шлак является отходом металлургической промышленности, и поэтому его применение позволит значительно расширить возможность промышленного производства особо тяжелого бетона.
Использование свинцовой дроби, имеющей истинную плотность 11340 кг/м3, позволяет значительно повысить среднюю плотность и линейный коэффициент ослабления гамма-излучения особо тяжелого бетона, а модифицирующая добавка - смесь парафина и сажи в соотношении 1:1 - значительно снижает водопоглощение и способствует повышению водо- и морозостойкости особо тяжелого бетона.
Введение асбестового волокна позволяет значительно повысить трещиностойкость, прочность, водо- и морозостойкость особо тяжелого бетона.
Особо тяжелый бетон готовят следующим образом. В расплавленную при температуре 150...160°С серу вводят добавку и нагретый до 140...150°С наполнитель. Смесь перемешивают до однородной массы. Затем вводят нагретый до 140...150°С заполнитель. Смесь тщательно перемешивают, 10...15 минут выдерживают при температуре 150...160°С, укладывают в формы и вибрируют 10...15 с. После охлаждения в течение 30...40 минут формы подвергают распалубке.
Составы предлагаемого особо тяжелого бетона и свойства готовых изделий приведены в табл.1 и табл.2.
| Таблица 1 | |||
| Компонент | Составы предлагаемого сверхтяжелого бетона, мас.% | Прототип* | |
| 1 | 2 | ||
| Сера | 6,46 | 6,61 | 7,55-9,5 |
| Сажа | 0,03 | 0,02 | - |
| Парафин | 0,03 | 0,02 | 0,45-0,5 |
| Асбестовое волокно | 0,13 | 0,28 | - |
| Наполнитель | 10,68 | 10,93 | 14-17 |
| Заполнитель(свинцовая дробь с диаметром частиц 3-4 мм) | 82,67 | 82,14 | остальное |
| Примечание: * - патент №2152368 С 04 В 28/36 |
Как видно из табл.2, предлагаемый особо тяжелый бетон при сохранении высокой средней плотности имеет высокую трещиностойкость, прочность, водо- и морозостойкость, низкую пористость и более (в 3-3,6 раза) низкое водопоглощение.
| Таблица 2 | ||||||||
| Состав | Средняя плотность, кг/м3 | Водопоглощение за 24 часа, % | Общая пористость, % | Предел прочности при сжатии, МПа | Коэффициент водостойкости* | Марка по морозостойкости | Коэффициент линейного ослабления*, см-1 | |
| предлагаемый | №1 | 7140 | 0,01 | 3,7 | 32,4 | 1,0 | F200 | 0,490 |
| №2 | 7050 | 0,02 | 3,3 | 33,3 | 1,0 | F200 | 0,495 | |
| известный | 6690-7230 | 0,15-0,18 | - | - | - | - | ||
| Примечание: * - значение коэффициента линейного ослабления гамма-излучения определено при энергии гамма-квантов 1 МэВ; коэффициент водостойкости определен после 30 суток экспозиции образцов сверхтяжелого бетона вводе. |
Особо тяжелый бетон для защиты от ионизирующих излучений, включающий серу, модифицирующую добавку, наполнитель и заполнитель, отличающийся тем, что в качестве наполнителя содержит ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м2/кг, в качестве модифицирующей добавки - смесь парафина и сажи в соотношении 1:1 и дополнительно в качестве армирующей добавки асбестовое волокно при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Сера | 6,46-6,61 |
| Сажа | 0,02-0,03 |
| Парафин | 0,02-0,03 |
| Асбестовое волокно | 0,13-0,28 |
| Наполнитель (ферроборовый шлак с удельной | |
| поверхностью 150 м3/кг) | 10,68-10,93 |
| Заполнитель (свинцовая дробь с диаметром | |
| частиц 3-4 мм) | 82,14-82,67 |
