ВЯЖУЩЕЕ ДЛЯ РАДИАЦИОННО-ЗАЩИТНЫХ БЕТОНОВ Российский патент 2005 года по МПК G21F1/04 C04B28/36 

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

КомпонентыСодержание компонентов, маc.%Состав123Сера37,5937,6237,64Ферроборовый шлак61,2961,3461,37Углеродное волокно длиной 15...20 мм0,930,760,58Парафин0,190,280,41Дициклопентадиен———Армирующая добавка———Силикокарнотит или электротермофосфорный шлак———

Таблица 2

ПоказательСостав123Предельное напряжение сдвига, Па450460470Средняя плотность, кг/м³224022602250Предел прочности при изгибе, МПа19,125,721,7Предел прочности при сжатии, МПа45,150,947,8

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.

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.

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