Патент на изобретение №2294029

(54) ОСОБО ТЯЖЕЛЫЙ БЕТОН ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

(57) Реферат:

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.%:

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.%:

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.%:

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.

Формула изобретения

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.%:

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

Извещение опубликовано: 27.04.2009 БИ: 12/2009