Патент на изобретение №2248634

(54) ВЯЖУЩЕЕ ДЛЯ РАДИАЦИОННО-ЗАЩИТНЫХ БЕТОНОВ

(57) Реферат:

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

Таблица 2

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.

Формула изобретения

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

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 12.04.2005

Извещение опубликовано: 10.11.2006 БИ: 31/2006