СПОСОБ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СОСТАВА СЕРНОГО БЕТОНА Российский патент 2004 года по МПК G01N33/38 C04B28/36 

Изобретение относится к технологии бетона, а именно к способам проектирования состава серного бетона, предназначенного для защиты от ионизирующих излучений.

Известны способы проектирования состава бетона [1...4], которые применяются для определения начального состава тяжелого, легкого и ячеистого бетонов.

Недостатком указанных методов является то, что они предназначены для определения состава бетона на минеральных вяжущих веществах (цементном, силикатном, гипсовом и др. связующих) и поэтому не учитывают специфических свойств серного связующего. Кроме того, для определения состава бетона по этим способам в качестве критериев для оптимизации (расчета) начального состава пользуются: для расчета состава тяжелого бетона - средним уровнем прочности, а для проектирования легкого и ячеистого бетонов - средним уровнем плотности. Однако эти критерии оптимизации не применимы для подбора начального состава радиационно-защитных бетонов, для которых важным показателем их эффективности является средняя плотность.

Наиболее близким к изобретению является способ определения состава серного бетона [5], который заключается в экспериментальном определении подвижности серобетонной смеси, коэффициентов раздвижки зерен наполнителя и сухой смеси заполнителей и в последующем расчете расходов компонентов бетона.

Недостатком указанного метода является то, что для проектирования состава серного бетона необходимо проведение большого количества материало- и энергоемких экспериментальных исследований. Кроме того, указанный способ не позволяет проводить проектирование состава радиационно-защитного серного бетона с заданной средней плотностью.

Целью изобретения является определение состава радиационно-защитного серного бетона с заданной средней плотностью.

Поставленная цель достигается тем, что в способе проектирования состава серного бетона, включающем расчет расходов серы, мелкодисперсного наполнителя, крупного и мелкого заполнителей на 1 м³ бетона, для проектирования серного бетона радиационно-защитного с заданной средней плотностью, определяют объемную долю серной мастики по формуле

где ϑ_см - объемная доля серной мастики, м³/м³;

γ_б - проектируемая средняя плотность бетона, кг/м³; γ_н - средняя плотность заполнителя и наполнителя, кг/м³; γ_с - средняя плотность серы, кг/м³; Н - массовая степень наполнения серной мастики наполнителем, при которой прочность мастики максимальна, кг/кг, а затем осуществляют расчет указанных расходов по формулам:

- расход мелкодисперсного наполнителя [М_н], кг/м³

- расход серы [M_c], кг/м³

- расход крупного заполнителя [М_кр], кг/м³

- расход мелкого заполнителя [М_мл], кг/м³

где ϑ_см, γ_н, γ_с, Н - то же, что и в формуле (1); r - соотношение между массами мелкого и крупного заполнителей (r=0,4...0,6), кг/кг.

Для проектирования состава радиационно-защитного серного бетона по предлагаемому способу необходимо иметь следующие исходные данные: 1) значение проектируемой средней плотности серного бетона, кг/м³; 2) значения средних плотностей заполнителя, наполнителя и серы, кг/м³; 3) значение массовой степени наполнения серной мастики, кг/кг.

Проектирование состава радиационно-защитного серного бетона проводят следующим образом. Для бетона с заданной средней плотностью по формуле (1) определяют объемную долю серной мастики. Затем по формуле (2) расход мелкодисперсного наполнителя, а по формуле (3) - расход серы. Далее по формулам (4) и (5) определяют расходы соответственно крупного и мелкого заполнителей.

Пример расчета.

Задание: Рассчитать начальный состав радиационно-защитного серного бетона со средней плотностью 4300 кг/м³ при следующих исходных данных: средняя плотность серы - 2070 кг/м³; средняя плотность заполнителя и наполнителя - 5100 кг/м³; массовая степень наполнения серной мастики - 1,25 кг/кг.

Расчет проводим на 1 м³ затвердевшего бетона.

1) Определение объемной доли серной мастики. Расчет проводим по формуле (1):

где

2) Определение расходов серы и мелкодисперсного наполнителя. Вычисление ведем по формулам (2) и (3):

3) Определение расхода крупного заполнителя. Расчет ведем по формуле (4):

где r=0,5.

4) Определение расхода мелкого заполнителя по формуле (5):

Рассчитанный по предлагаемому методу начальный состав радиационно-защитного серного бетона приведен в таблице.

На основе рассчитанного состава были изготовлены образцы с геометрическими размерами 100×100×100 мм. Образцы после выдержки в течение 7 суток были подвергнуты испытаниям. Экспериментальные значения средней плотности серного бетона составили 4260...4305 кг/м³. Сравнение экспериментальных данных и теоретических значений показывает, что относительная погрешность предлагаемого метода не превышает 10%.

Источники информации

1. ГОСТ 27006-86 Правила подбора состава.

2. Патент RU №2005699, С 04 В 28/00. Способ проектирования состава песчаного бетона /Голубев А.И. (Россия) - опубл. 15.01.1994.

3. Патент RU № 2079839, G 01 N 33/38. Способ проектирования состава тяжелого бетона /Голубев А.И. (Россия) - опубл. 20.05.1997.

4. Баженов Ю.М. Технология бетона. - М.: Высшая школа, 1987, - с.229-245.

5. Елфимов В.А., Волгушев А.Н. Подбор составов серных бетонов. //Строительные материалы. № 10, 1991. - С.28-29.

Изобретение относится к технологии бетона, а именно к способам проектирования состава серного бетона, предназначенного для защиты от ионизирующих излучений. Технический результат - возможность проектирования состава радиационно-защитного серного бетона с заданной средней плотностью. В способе проектирования состава серного бетона радиационно-защитного с заданной средней плотностью определяют объемную долю серной мастики, а затем осуществляют расчет расходов на 1 м³ бетона мелкодисперсного наполнителя, серы, крупного и мелкого заполнителей. Расчет объемной доли серной мастики и расходов компонентов бетона проводят в указанной последовательности по расчетным формулам. 1 табл.

Способ проектирования состава серного бетона, включающий расчет расходов серы, мелкодисперсного наполнителя, крупного и мелкого заполнителей на 1 м³ бетона, отличающийся тем, что для проектирования серного бетона радиационно-защитного c заданной средней плотностью определяют объемную долю серной мастики по формуле

где ϑ_см - объемная доля серной мастики, м³/м³;

γ_б - проектируемая средняя плотность бетона, кг/м³;

γ_н - средняя плотность заполнителя и наполнителя, кг/м³;

γ_с - средняя плотность серы, кг/м³;

Н - массовая степень наполнения серной мастики наполнителем, при которой прочность мастики максимальна, кг/кг,

а затем осуществляют расчет указанных расходов по формулам

М_н - расход мелкодисперсного наполнителя, кг/м³

M_c - расход серы, кг/м³

М _кр - расход крупного заполнителя, кг/м³

М_мл - расход мелкого заполнителя, кг/м³

где ϑ_см, γ_н, γ_с, Н - то же, что и в формуле (1);

r - соотношение между массами мелкого и крупного заполнителей (r=0,4...0,6), кг/кг.