Композиция для изготовления особо прочного и тяжелого бетона для защиты от радиационного излучения
Изобретение относится к композиции для изготовления особо прочного и тяжелого бетона для защиты от радиационного излучения, который может найти применение при изготовлении контейнеров с отработавшим ядерным топливом или радиоактивными отходами. Композиция для изготовления особо прочного и тяжелого бетона для защиты от радиационного излучения содержит цемент марки не менее М-500, тяжелый заполнитель из отходов производства черной металлургии - бой железосодержащих брикетов фракции не менее 1,25 мм и не более 20 мм, суперпластификатор С-3, воду при следующем содержании компонентов, кг на м3 бетона: указанный цемент - 500-950, суперпластификатор С-3 - 2-10, указанный бой брикетов - 2020-3500, вода - 160-320. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. Технический результат - повышение радиационной стойкости бетона. 7 з.п. ф-лы, 2 ил., 8 табл.
Изобретение относится к строительным материалам, а именно к композициям сырьевых смесей для приготовления особо прочного и тяжелого бетона, предназначенного для защиты от радиационного излучения, и может быть использовано для приготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном производстве, воспринимающих механические нагрузки высокой интенсивности статического и динамического характера, а также при возведении сооружений специального типа, в том числе для изготовления металлобетонных контейнеров, предназначенных для хранения и/или транспортирования отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) и радиоактивных отходов (РАО), а также хранилищ (могильников) РАО, конструкций биологической защиты от излучения ядерных реакторов и т.п.
Анализ технического уровня в указанной области техники показал, что известен тяжелый бетон для защиты от гамма-излучения, содержащий вяжущее в виде цемента, железосодержащий заполнитель с плотностью от 3500 кг/м3 до 5200 кг/м3, пластификационную добавку и воду (патент Чехословакии №267194, МПК: G21F 1/04, публ. 13.06.89 г., Бюл. « Изобретения стран мира», 2-99, стр.5).
Невозможность достижения указанным аналогом технического результата, достигаемого заявляемой композицией, обуславливается выполнением указанного заполнителя из синтетической окиси железа с зернами от 4 мм до 32 мм, что требует значительных затрат на изготовление такого заполнителя, приводящих к увеличению стоимости бетона.
Известна композиция смеси для бетонных блоков, содержащая вяжущее в виде цемента, крупный железосодержащий заполнитель, мелкий заполнитель, воду (патент Японии №3405350 В2 2002274921 А, МПК: С04В 28/02, С04В 14/30, Е02В 3/06, Е02В 3/14, публ. 12.05.2003 г., Бюл. «Изобретения стран мира», вып.40, 5/2004 г., стр.19).
Невозможность достижения указанным аналогом технического результата, достигаемого заявляемой композицией, обуславливается недостаточной средней плотностью смеси порядка 2,7-2,9 г/см3, что экологически опасно, а технически неприемлемо из-за больших толщин ограждающих конструкций для изделий, предусматривающих необходимость в радиационной защите от их воздействия, например, контейнеров с ОЯТ или РАО на окружающую среду. Кроме того, использование в качестве крупного заполнителя оксидной железной руды и гравия дорогостояще, а отсутствие пластифицирующего компонента в составе смеси приводит к недостаточной удобоукладываемости смеси и пониженной прочности бетона.
Известна композиция для изготовления радиационно-защитных материалов, содержащая вяжущее в виде цемента, заполнитель в виде дроби, отход производства, добавку в виде модификатора, воду (патент РФ №2319676 С2, МПК: С04В 28/00, G21F 1/04, публ. 20.03. 2008 г., Бюл. №8).
Невозможность достижения указанным аналогом технического результата, достигаемого заявляемой композицией, обуславливается недостаточной прочностью бетона из-за использования в качестве заполнителя свинцовой дроби фракции 5-6 мм, которая является тяжелым материалом, опускающимся в смеси вниз, что сказывается на недостаточной радиационной стойкости верхних слоев бетона и требует увеличения толщины изделия в этих слоях, что в свою очередь приводит к повышению цены материала, а в качестве наполнителя двухфракционную смесь отхода производства оптического стекла, что в тяжелых бетонах при, например, транспортировании контейнеров с ОЯТ или с РАО и их падении в аварийной ситуации может привести к появлению трещин и к возникновению экологической опасности.
Кроме того, использование в качестве вяжущего глеглицеринового цемента существенно повышает стоимость бетона.
Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому является композиция сырьевой смеси для приготовления особо прочного и тяжелого бетона, включающая вяжущее марки не менее М-500 в виде портландцемента, мелкий заполнитель на основе чугунной дроби, тяжелый заполнитель в виде железосодержащего отхода производства, пластификатор С-3, воду, замедлитель схватывания бетонной смеси (патент РФ №2189366, МПК: С04В 28/02//С04В 111:20, G21F 1/02, публ. 20.09.2002 г. Бюл.№26).
Невозможность достижения указанным аналогом технического результата, достигаемого заявляемой композицией, обуславливается использованием в прототипе в качестве тяжелого заполнителя окалины как продукта отхода различных технологических процессов металлургического производства. Однако в настоящее время в связи с требованием современного производства изменена технология металлургического цикла, вследствие чего:
- показатели качества окалины, такие как прочность и плотность стали значительно ниже требуемых применительно к бетону для защиты от радиационного воздействия;
- металлургическое производство стало безотходным и окалина включена в технологический процесс по круговому принципу для повторного использования в нем.
Поэтому, хотя на некоторых производствах, еще работающих по прежним технологиям, окалина может быть использована, однако в очень ограниченных объемах. Предполагается, что в ближайшее время окалина как отход производства перестанет существовать. В связи с чем уже сегодня она является дорогостоящей, а также не соответствующей предъявляемым к бетону техническим характеристикам, в том числе, таким как радиационная стойкость.
При разработке заявляемой композиции была поставлена задача создания особо прочного и тяжелого бетона, используемого, в том числе, в защитных металлобетонных контейнерах с ОЯТ или РАО, который изготавливается из доступных и недорогих материалов с показателями прочности и плотности его массы, соответствующих значениям показателей технических характеристик, соответствующих предъявляемым сегодня требованиям к указанному виду бетонов.
При решении упомянутой задачи был достигнут технический результат, заключающийся в снижении стоимости бетона с одновременным повышением его радиационной стойкости за счет применения для приготовления бетона композиционной смеси нижеуказанного состава, в которой в качестве заполнителя используются промышленные отходы, подлежащие утилизации и выполненные из отходов производства черной металлургии в виде боя железосодержащих брикетов, присутствующих на их производствах в количествах, достаточных для всего планируемого в будущем объема применения в изделиях и конструкциях ядерной энергетики, использование которых позволило обеспечить высокие показатели качества бетона, таких как прочность и плотность, что позволило уменьшить и объем потребляемого бетона, например, толщины изготавливаемых изделий, в частности стенок контейнеров с ОЯТ или РАО, что также привело к снижению стоимостных затрат.
Полное замещение в составе бетона заполнителя из окалины и существенное снижение количества дроби в заявляемой смеси в случае ее применения в пределах 500-770 кг на м3 бетона позволило предлагаемым композиционным сочетанием компонентов с использованием боя отходов брикетов значительно снизить стоимость бетона за счет применения более дешевых отходов и, в том числе, отсутствия процедуры их измельчения на фракции, что позволяет расширить базу дешевых заполнителей для бетона, а также за счет уменьшения материалопотребления бетона в связи с повышением его радиационной стойкости, обусловленной высокой прочностью бетона, объемами железосодержащего боя, а следовательно, высокой плотностью.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что композиция для изготовления особо прочного и тяжелого бетона для защиты от радиационного излучения содержит вяжущее марки не менее 500, тяжелый заполнитель в виде железосодержащего отхода производства, суперпластификатор С-3, воду.
Новым в композиции является то, что она содержит в качестве тяжелого заполнителя отходы производства черной металлургии на основе боя брикетов крупностью не менее 1,25 и не более 20 мм при следующем содержании компонентов, кг на м3 бетона:
| Указанное вяжущее | 500-950 |
| Суперпластификатор С-3 | 2-10 |
| Указанный бой брикетов | 2020-3500 |
| Вода | 160-320 |
Кроме того, при плотности композиции более 3800 кг/ м3, но менее 4500 кг/м3 и при истинной плотности отходов брикетов менее 5,0 г/м3 она дополнительно может содержать мелкий заполнитель в виде дроби номера 03 или 05, взятой в пределах 500-770 кг на указанный м3 бетона.
Кроме того, дробь может быть использована чугунная или стальная, композиция может дополнительно содержать замедлитель схватывания бетонной смеси при расходе 0,5-1,0 кг на указанный м3 бетона, а также модификатор бетона МБ на основе микрокремнезема и суперпластификатора С-3 в сухом виде при расходе 15-100 кг на указанный м3 бетона.
Суперпластификатор С-3 может быть выполнен на основе натриевой соли нафталинсульфокислоты с формальдегидом.
Композиция может содержать бой железосодержащих брикетов в виде смеси мелкой фракции от 1,25 мм до 5 мм и крупной фракции от 5 мм до 20 мм, а в качестве цемента портландцемент и его разновидности или глиноземистый цемент марок не ниже М-500.
Для приготовления указанной композиции используются:
- нормированный портландцемент ПЦ М 500-ДО, ПЦ М600-ДО Оскольского, Белгородского и других заводов, ГОСТ 10178-8S*;
- отходы в виде боя железосодержащих брикетов производств черной металлургии, составляющими компонентами которых являются железо (85%), известь (9%), вода (остальное), получаемые спеканием и прессованием на ОАО «Лебединский горно-обогатительный комбинат», ТУ 0726-003-00186803-2001;
- дробь чугунная или стальная, изготавливаемая на ООО «Ферум-Плав», г.Вологда, ГОСТ 11964-81*;
- суперпластификатор С-3 на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом, ТУ5870-002-58042865-03, изготавливаемый на ООО «Полипласт Новомосковск» Тульской области;
- замедлитель схватывания бетонной смеси в виде химической добавки, изготавливаемой на Новочебоксарском химическом комбинате, ТУ 2499-34705763441-00;
- модификатор бетона типа МБ в виде смеси микрокремнезема и суперпластификатора С-3 в сухом виде, поставщик ООО «СтройТехнохим», г.Москва, ТУ 5743-073-46854090-98;
- вода, ГОСТ 23732-79.
В качестве цемента как вяжущего смеси может использоваться портландцемент и его разновидности или глиноземистый цемент марок не ниже М-500 при сохранении тех же композиционных пропорций. Применение нормированного портландцемента при расходе 500-950 кг/м3, не содержащего активных минеральных добавок, позволяет обеспечить прочность бетона от 40 до 150 МПа при сжатии.
Использование суперпластификатора С-3 в качестве добавки в заявляемую композицию в указанных пределах 2-10 кг/м3 способствует уменьшению соотношения вода/цемент при заданных расходах портландцемента, удобоукладываемости бетонной смеси, что повышает прочность, плотность, долговечность и коррозионную стойкость бетона.
Использование мелкого заполнителя в виде дроби возможно в составе композиции в зависимости от требований, предъявляемых к плотности бетона, установленных для радиоактивной защиты. Например, для получения плотности бетонной массы более 3800 кг/м3, но менее 4500 кг/м3 в состав смеси вводится дробь. Кроме того, возможно введение в композицию дроби и в зависимости от качественных характеристик отходов брикетов по плотности и прочности под соответствующие требования к нормативам радиоактивной защиты, так при истинной плотности отходов брикетов менее 5,0 г/м3 и требуемой плотности бетона выше 4200 кг/м3 также вводится указанная дробь.
Использование дроби номера 03 или 05 в виде мелкого заполнителя, полностью заменившей составной мелкий заполнитель из окалины и тяжелой дроби, как это имеет место в прототипе, в пределах 500-770 кг/м3 (в прототипе 800-1500 кг/м3) при плотности заявляемой смеси композиции от 3800 и до 4500 кг/м3, диктуемой необходимым уровнем радиационной защиты, позволило снизить ее материалопотребление, увеличить равномерность ее распределения в массе бетона, так как она взята номеров 03 или 05, то есть не тяжелая (что сказывается и на повышении радиационной стойкости по всему объему смеси), что также позволяет снизить стоимость бетонной массы.
При плотности бетонной массы менее 3800 и более 4500 кг/м3 использование дроби нецелесообразно, так как при плотности до 3800 кг/м3 необходимые показатели качества бетона (плотность и прочность) достигаются указанной композицией и без применения дроби, что экономически выгоднее, а при более 4500 кг/м3 содержание дроби в составе бетона превышает 1500 кг/м3. Такое содержание дроби значительно удорожает стоимость бетона.
Применение отходов на основе боя, представляющего собой смесь из отделенных концовок 1 (Фиг.2), а также отдельных фрагментов 2 произвольной формы и размеров железосодержащих брикетов 3 (Фиг.1) в диапазоне 2020-3500 кг/м3 позволило увеличить радиационную стойкость, что связано с увеличением площади противодействия радиоактивного проникновения и экранированием его при одновременном сохранении высоких показателей по плотности и прочности смеси. Улучшение указанных характеристик связано и с качественными характеристиками боя брикетов, содержащих высокое содержание железа, а также их объемными и весовыми размерами, что в конечном итоге привело к снижению объемов потребляемого бетона, связанного с уменьшением толщин, а следовательно, габаритных размеров изделий, например контейнеров, и их удешевлению. В состав боя брикетов как продуктов спекания отходов производства черной металлургии входит железо 85%, и может входить известь - 9% и вода - остальное. Высокое содержание железа в указанном бое свидетельствует о свойствах, которые присущи именно отходам производства черной металлургии а также о высокой химической и радиационной стойкости бетона.
Использование указанных отходов приводит также к стабильности производства бетона в обозримом будущем, а также расширяет базу видов используемых заполнителей бетона.
Использование в качестве замедлителя схватывания химической добавки НТФ (нитрилотриметилфосфатная кислота) при расходе 0,5-1,0 кг на м3 бетона позволило продлить процесс укладки бетонной смеси до 4 часов в изделия, в которых затруднены быстрая подача и уплотнение бетонной смеси, например контейнеры ТУК-123, ТУК-109 и др. Возможно использование и других видов химических добавок, например технических лигносульфонатов, либо тиокола и т.д. В ограждающих конструкциях ядерного реактора использование замедлителя твердения не требуется.
Применение модификатора бетона типа МБ, например МБ 10-01 и его разновидностей, повышает нерасслаиваемость весьма пластичных бетонных смесей (осадка конуса ОК≥18 см) при сбрасывании с высоты от 3 до 6 м, а также плотность и частично прочность бетона, что повышает и радиационную стойкость бетона.
Модификатор бетона в рассматриваемой композиции может не применяться при требуемой марки бетонной смеси по удобоукладываемости не более П2 и сбрасывания бетонной смеси с высоты не более 3 м.
Экспериментально установлено, что указанные выше свойства бетонной смеси проявляются при сочетании указанных выше компонентов и в предложенных пропорциях.
Введение в состав композиции указанных выше веществ в предложенных диапазонах соотношения компонентов смеси, кг/м3, позволяет обеспечить следующие физико-механические показатели смеси, приведенные в таблицах 2, 4, 6, 8 для соотношений композиций составов, указанных в таблицах 1, 3, 5, 7.
Технология производства брикетов представляет собой, например, на ОАО « Лебединский ГОК» согласно ТУ 0726-000-00186803-2001 спекание железной руды в виде рыхлой мелкозернистой рудной массы, распределение в формы-матрицы и последующее прессование при высокой температуре для получения брикетов, в процессе которого на их торцевых сторонах образуются концовки в виде наплывов произвольной формы от прессования и различных размеров. Форма брикетов может быть различной в зависимости от формы-матрицы. Полученные брикеты составляются в партии, которые в дальнейшем и поставляются заказчикам.
Отходы (бой) брикетов образуются при выгрузке их на пост охлаждения и погрузке в транспортные средства (полувагоны). Брикеты грузят транспортерами, лента которых представляет собой сетку с ячейкой 25×25 мм из расчета отсева негабаритов меньше указанного выше размера. Практически отсеиваются зерна боя, максимальный размер которых составляет в основном 20 мм (95%) и менее.
Образующаяся масса отходов (боя) брикетов подвергается рассеву на 2 стандартные фракции: мелкую от 1,25 до 5 мм и крупную от 5 до 20 мм в соответствии с ГОСТ 8267-93 и ГОСТ 8736-93. Крупная фракция может рассеиваться на две стандартные фракции 5…10 мм и 10…20 мм. Массовое соотношение фракций подбирают в зависимости от истинной плотности каждой фракции. Использование боя крупностью не менее 1,25 мм и не более 20 мм обуславливается условиями их образования и существующими требованиями, предъявляемыми к радиоактивной стойкости, а также экономической целесообразностью.
Массу каждой фракции промывают и высушивают до остаточной влажности 0,3% по массе. Марка полученной фракции по дробимости всегда превышает «1400» (определяется по ГОСТ 8269,0-97).
До предложенного использования бой брикетов подлежал утилизации. Рациональное же использование его в составе композиции бетона создает безотходное производство и по сути создает возможность использования дешевого материала. Качество боя зависит от вида обрабатываемой руды на производстве, ее физико-химических показателей, которые должны соответствовать требованиям, предъявляемым к радиационно-защитным материалам, как к особым условиям, бой является пожаро- и взрывобезопасным, обеспечивает повышенное сцепление с бетоном, износостойкий, что повышает в свою очередь сопротивляемость износу самого бетона. Размеры брикетов в продольном сечении около 110×50 мм, в поперечном около 35 мм, размеры боя определяются видами оборудования для прессования.
Композицию приготавливают следующим образом. Для получения композиции были приготовлены 24 смеси: 12 смесей без модификатора бетона МБ10-01 (табл.1 смеси 1-3, табл.3 смеси 4-6, табл.5 смеси 7-9, табл.7 смеси 10-12) и 12 смесей с модификатором (табл.1 смеси 1 м-3 м, табл.3 смеси 4 м-6 м, табл.5 смеси 7 м-9 м, табл.7 смеси 10 м-12 м), каждая содержащая все составляющие композиции и отличающиеся друг от друга количественным соотношением компонентов, при этом в табл.1 и 7 дробь отсутствует, а в табл.3 и 5 используется в составе композиции. Результаты испытаний бетонов представлены в табл.2, 4, 6 и 8.
Составные компоненты дозируют, перемешивают до однородного состояния и затворяют водой, в которой предварительно растворяют суперпластификатор С-3 и отдельно вводят раствор добавки НТФ.
Выбор вида (чугунная или стальная) и номера (03 или 05) дроби определяется экономическими соображениями.
Композиция используется следующим образом на примере бетонирования полостей контейнера ТУК-109 для хранения ОЯТ.
Приготавливают бетонную смесь, загружают ее в бункер и подают к металлической конструкции контейнера, имеющего две полости цилиндрического сечения, расположенные по его периметру. Широкую полость (около 35 см) заполняют бетоном на тяжелом заполнителе - бое крупной фракции, узкую (около 6 см) - на тяжелом заполнителе - бое мелкой фракции. Выгружают бетонную смесь в полость, перемещая бункер по кругу из расчета, чтобы образовался слой бетонной смеси высотой 40±10 см. Уплотняют смесь глубинными вибраторами. Цикл повторяют до полного заполнения полости изделия.
Из нижнего, среднего и верхнего яруса отбирают пробы бетонной смеси, одновременно контролируя ее плотность взвешиванием, формуют контрольные образцы из расчета испытания в 3 этапа: промежуточное (14 суток), основное (в 28 или 90 суток) и контрольное по требованию заказчика.
Плотность бетонной смеси определяют по ГОСТ 10181.2-00. Плотность бетона определяют по ГОСТ 12730.1-78, а прочность - по ГОСТ 10180-90.
Введение указанных компонентов в композицию позволило получить бетонное изделие, стоимость которого на 25% ниже, нежели у прототипа.
Возможность осуществления заявляемой композиции для изготовления особо прочного и тяжелого бетона для защиты от радиационного излучения подтверждается использованием в ней недорогих строительных материалов, обладающих оптимальными эксплуатационными характеристиками со свойствами, обеспечивающими качественную защиту от радиационного излучения, существующих и применяемых в области строительных материалов, в том числе на уровне функционального обобщения, с достижением технического результата, заключающегося в снижении стоимости бетона за счет снижения затрат на производство бетона путем использования композиции с компонентом из промышленных отходов производства черной металлургии на основе боя железосодержащих брикетов и снижения материалопотребления путем уменьшения объемных габаритов изделий из бетона, в частности, толщин стенок контейнеров с ОЯТ и РАО за счет одновременного повышения его радиационной стойкости, что является необходимым требованием при работе с ОЯТ и РАО. Указанное техническое решение позволило также расширить базу дешевых заполнителей бетона.
| Таблица 1 Примеры составов бетона класса В90 по прочности на сжатие и марки Д4100 по средней плотности с тремя фракциями заполнителей из отходов брикетов. Марка бетонной смеси по удобоукладываемости П2. |
||||||
| Наименование компонентов. | Расход материалов, кг/м3 | |||||
| Номера составов | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 1 м | 2 м | 3 м | |
| Портландцемент М600-ДО | 810 | 740 | 680 | 680 | 630 | 550 |
| Суперпластификатор С-3 | 8 | 7 | 7 | 3 | 2 | 2 |
| Отходы брикетов, фракций, мм: 1,25-5,0 5,0-10,0 10,0-20,0 |
450 1000 1320 |
500 1150 1330 |
550 1240 1400 |
450 1260 1340 |
500 1300 1400 |
600 1350 1460 |
| Модификатор бетона МБ | - | - | - | 50 | 65 | 80 |
| Вода | 250 | 235 | 215 | 225 | 210 | 190 |
| Замедлитель цемента НТФ | 0,8 | 0,7 | 0,7 | 0,7 | 0,6 | 0,5 |
| Таблица 2. Показатели качества бетона составов по таблице 1. |
||||||
| Показатели качества бетона | Номера составов | |||||
| 1 | 2 | 3 | 1 м | 2 м | 3 м | |
| Прочность на сжатие, МПа | 98,6 | 103,6 | 104,6 | 109,4 | 117,3 | 136,3 |
| Средняя плотность, кг/м3 | 3810 | 4005 | 4070 | 4015 | 4090 | 4220 |
| Водопоглащение, % по массе | 1,52 | 1,42 | 1,22 | 1,05 | 0,86 | 0,81 |
| Водонепроницаемость, МПа | 1,73 | 1,81 | 1,83 | 1,98 | 2,28 | 2,32 |
| Таблица 3. Примеры составов бетона класса В90 по прочности на сжатие и марки Д4100 по средней плотности с тремя фракциями заполнителей из отходов брикетов и дробью. Марка бетонной смеси по удобоукладываемости П2. |
||||||
| Наименование компонентов. | Расход материалов, кг/м3 | |||||
| Номера составов | ||||||
| 4 | 5 | 6 | 4 м | 5 м | 6 м | |
| Портландцемент М600-ДО | 750 | 700 | 800 | 650 | 700 | 750 |
| Суперпластификатор С-3 | 7 | 6,5 | 7,5 | 3 | 3 | 3 |
| Отходы брикетов, фракций, мм: 1,25-5,0 5,0-10,0 10,0-20,0 |
500 800 1100 |
600 900 1000 |
450 700 1300 |
550 850 1060 |
500 1000 1020 | 450 1100 970 |
| Дробь техническая №05 | 700 | 650 | 600 | 700 | 600 | 550 |
| Модификатор бетона МБ | - | - | - | 80 | 60 | 50 |
| Вода | 240 | 225 | 250 | 220 | 225 | 230 |
| Замедлитель цемента НТФ | 0,7 | 0,7 | 0,7 | 0,7 | 0,7 | 0,7 |
| Таблица 4. Показатели качества бетона составов по таблице 3. |
||||||
| Показатели качества бетона | Номера составов | |||||
| 4 | 5 | 6 | 4 м | 5 м | 6 м | |
| Прочность на сжатие, МПа | 113,6 | 110,3 | 109,4 | 123,2 | 119,6 | 116,3 |
| Средняя плотность, кг/м | 4110 | 4130 | 4070 | 4140 | 4105 | 4090 |
| Водопоглащение, % по массе | 1,31 | 1,28 | 1,22 | 0,97 | 0,93 | 0,89 |
| Водонепроницаемость, МПа | 1,85 | 1,88 | 1,92 | 2,30 | 2,22 | 2,05 |
| Таблица 5. Примеры составов бетона класса В90 по прочности на сжатие и марки Д4100 по средней плотности с двумя фракциями заполнителей из отходов брикетов и дробью. Марка бетонной смеси по удобоукладываемости П2. |
||||||
| Наименование компонентов. | Расход материалов, кг/м3 | |||||
| Номера составов | ||||||
| 7 | 8 | 9 | 7 м | 8 м | 9 м | |
| Портландцемент М600-ДО | 750 | 700 | 780 | 700 | 680 | 750 |
| Суперпластификатор С-3 | 7 | 6 | 7 | 3 | 3 | 3 |
| Отходы брикетов, фракций, мм: 5,0-10,0 10,0-20,0 |
1000 1400 |
1100 1370 |
1100 1150 |
980 1520 |
1100 1460 |
1100 1270 |
| Дробь техническая №05 | 730 | 700 | 770 | 700 | 650 | 730 |
| Модификатор бетона МБ | - | - | - | 60 | 70 | 50 |
| Вода | 240 | 225 | 245 | 215 | 215 | 225 |
| Замедлитель цемента НТФ | 0,7 | 0,7 | 0,7 | 0,7 | 0,7 | 0,7 |
| Таблица 6. Показатели качества бетона составов по таблице 5. |
||||||
| Показатели качества бетона | Номера составов | |||||
| 7 | 8 | 9 | 7 м | 8 м | 9 м | |
| Прочность на сжатие, МПа | 114,8 | 119,7 | 112,4 | 120,6 | 123,3 | 118,5 |
| Средняя плотность, кг/м3 | 4105 | 4080 | 4045 | 4125 | 4160 | 4145 |
| Водопоглащение, % | ||||||
| по массе | 1,28 | 1,19 | 1,21 | 1,02 | 0,98 | 0,96 |
| Водонепроницаемость, МПа | 1,94 | 1,86 | 1,89 | 2,17 | 2,23 | 2,35 |
| Таблица 7. Примеры составов мелкозернистого бетона класса В 80 по прочности на сжатие и марки Д3400 по средней плотности из отходов брикетов. Марка бетонной смеси по удобоукладываемости П5. |
||||||
| Наименование компонентов. | Расход материалов, кг/м3 | |||||
| Номера составов | ||||||
| 10 | 11 | 12 | 10 м | 11 м | 12 м | |
| Портландцемент М600-ДО | 950 | 1000 | 970 | 880 | 930 | 970 |
| Суперпластификатор С-3 | 10 | 10 | 10 | 2,0 | 2,5 | 3,0 |
| Отходы брикетов, фракций, мм: 1,25-5,0 |
2150 | 2020 | 2090 | 2220 | 2120 | 2060 |
| Модификатор бетона МБ | - | - | - | 90 | 70 | 50 |
| Вода | 310 | 320 | 315 | 290 | 300 | 310 |
| Замедлитель цемента НТФ | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| Таблица 8. Показатели качества бетона составов по таблице 7. |
||||||
| Показатели качества бетона | Номера составов | |||||
| 10 | 11 | 12 | 10 м | 11 м | 12 м | |
| Прочность на сжатие, | ||||||
| МПа | 96,3 | 93,2 | 94,1 | 99,7 | 97,3 | 95,6 |
| Средняя плотность, кг/м3 | 3410 | 3340 | 3370 | 3405 | 3415 | 3380 |
| Водопоглащение, % по массе | 1,56 | 1,44 | 1,47 | 1,21 | 1,25 | 1,23 |
| Водонепроницаемость, МПа | 1,73 | 1,85 | 1,78 | 1,96 | 2,04 | 1,99 |
1. Композиция для изготовления особо прочного и тяжелого бетона для защиты от радиационного излучения, содержащая цемент марки не менее 500, тяжелый заполнитель в виде железосодержащего отхода производства, суперпластификатор С-3, воду, отличающаяся тем, что она содержит в качестве указанного заполнителя отход производства черной металлургии - бой брикетов крупностью не менее 1,25 мм и не более 20 мм при следующем содержании компонентов, кг на м3 бетона:
| Указанный цемент | 500-950 |
| Суперпластификатор С-3 | 2-10 |
| Указанный бой брикетов | 2020-3500 |
| Вода | 160-320 |
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит мелкий заполнитель в виде дроби номера 03 или 05, взятой в количестве 500-770 кг на м3 бетона, который вводят в композицию при плотности композиции более 3800 кг/м3, но менее 4500 кг/м3 и при истинной плотности отходов брикетов менее 5,0 г/м3.
3. Композиция по п.2, отличающаяся тем, что она содержит чугунную или стальную дробь.
4. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит замедлитель схватывания бетонной смеси при расходе 0,5-1,0 кг на м3 бетона.
5. Композиция по п.1 или 4, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит модификатор бетона МБ на основе микрокремнезема и суперпластификатора С-3 в сухом виде при расходе 15-100 кг на м3 бетона.
6. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что она содержит суперпластификатор С-3 на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом.
7. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что она содержит бой указанных брикетов в виде смеси мелкой фракции от 1,25 до 5 мм и крупной фракции от 5 до 20 мм.
8. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что она содержит в качестве цемента марки не менее 500 портландцемент, его разновидности или глиноземистый цемент.
