ЦЕМЕНТНЫЙ БЕТОН Российский патент 2008 года по МПК C04B28/04 G21F1/04 C04B111/20 

Изобретение относится к материалам для изготовления строительных конструкций, обеспечивающих низкий естественный радиационный фон внутри помещений.

Известна композиция для строительных конструкций, эксплуатируемых в подземных сооружениях, требующих защиты от естественной радиации, содержащая серу 25-30%, тонкомолотый наполнитель фракции 0,14 мм 20-25%, песок фракции 0,14-5,0 мм 20-25%, щебень фракции 5-10 мм остальное. В качестве наполнителя, песка и щебня композиция содержит радиационно-чистую ультраосновную породу, например серпентинит или кварцит с содержанием радионуклидов (урана-тория-калия) менее 10^-6 г/г (RU, патент №2153714, С1, дата публикации 27.07.2000, автор Волгушев С.В. и др.).

Недостатком известной композиции является применение нетрадиционного вяжущего, особых радиационно-чистых ультраосновных пород серпентинита или кварцита, а также использование специальной технологии, требующей прогрева компонентов до 150°С.

В качестве прототипа принят цементный бетон, содержащий портландцемент, песок горнблендитовый, щебень горнблендитовый фракции 5-20 мм, пластифицирующую добавку и воду, указанный цементный бетон имеет эманирующую способность по радону (ЭСР) 2,9 Бк/кг. (Пересыпкин Е.В. Цементные бетоны и растворы с пониженным радоновыделением. Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук, Красноярск, 03.05.2005, с.9-20).

Задачей изобретения является получение цементных бетонов с низкой естественной радиоактивностью без снижения их физико-механических свойств.

Для решения поставленной задачи цементный бетон, содержащий портландцемент, песок горнблендитовый, щебень горнблендитовый фракции 5-20 мм, пластифицирующую добавку и воду, дополнительно содержит тонкомолотый доломит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент15-17Доломит тонкомолотый4-7Песок горнблендитовый17-22Щебень горнблендитовый фракции 5-20 мм45-49Пластифицирующая добавка (в пересчете на сухое вещество)0,25-0,3 (мас. цем.)Водаостальное

Цементный бетон может содержать в качестве пластифицирующей добавки лигносульфонат технический (ЛСТ). В качестве пластифицирующей добавки могут быть также использованы и другие пластификаторы, например С-3.

Использование в качестве заполнителя основной породы горнблендита с указанным содержанием естественных радионуклидов в сочетании с добавкой тонкомолотого доломита и пластифицирующей добавкой позволяет получить бетон с низкой естественной радиоактивностью и пониженным эманированием. При этом соотношение компонентов и наличие пластифицирующей добавки позволяют получить бетон по обычной технологии, при сохранении прочности.

В качестве материала с низким содержанием естественных радионуклидов используется горнблендит в виде щебня и песка, а также тонкомолотый доломит.

Химический состав горнблендита, мас.%:

SiO₂ 39,2; Al₂О₃ 17,37; Fe₂О₃ 17,51; MgO 8,87; CaO 10,94; п.п.п. 3,45.

Химический состав доломита, мас.%:

СаО 30,41; MgO 21,86; CO₂ 47,73.

Образцы готовили следующим образом.

Приготавливали смесь путем перемешивания компонентов, формовали образцы-кубы с размером ребра 150 мм. Приготовление смеси, формование образцов и их испытание осуществляли с учетом требований ГОСТ 27006-86 «Бетоны. Правила подбора состава» и ГОСТ 18105-86 «Бетоны. Правила контроля прочности».

Свойства цемента, горнблендита, доломита и кварцевых заполнителей по содержанию естественных радионуклидов и эманирующей способности по радону (ЭСР) приведены в табл.1.

Из табл.1 видно, что в результате использования заполнителя и минеральной добавки с такими свойствами, а также пластифицирующей добавки становится возможным получение цементного бетона с низкой естественной радиоактивностью и пониженным радоновыделением без снижения прочности.

Примеры составов бетона и их физико-механические свойства приведены в табл.2.

Результаты измерения удельной эффективной активности и снижения эманирующей способности по радону (ЭСР) бетонов приведены в табл.3.

Таблица 1МатериалУдельная активность, Бк/кгУдельная эффективная активность, Бк/кгЭманирующая способность по радону, Бк/кг²²⁶Ra²³²Th⁴⁰KПортландцемент 400-Д2047,918,324793,96,23Кварцевые заполнители28,826,9463105,45,18Горнблендитовые заполнители6,0--6,01,17Добавка тонкомолотого доломита6,6-26,49,00,86

Таблица 2№ п/пМатериалРасход материалов бетонной смеси, мас.%Плотность бетона, кг/м³Класс бетона по прочности на сжатиеПЦ400-Д20ПесокЩебеньДоломит тонкомолотыйЛСТВода1Бетон с горнблендитовым заполнителем, доломитовым песком и добавкой ЛСТ15224970,3 (мас. цем.)7273022,5Таблица 3№ п/пНаименованиеЭСР, Бк/кгСнижение ЭСР, %Удельная эффективная активность, Бк/кгСнижение удельной эффективной активности, %1Бетон (В22,5) с кварцевым заполнителем (прототип)4,23--98,44--2Бетон (В22,5) с горнблендитовым заполнителем, доломитовым песком и добавкой ЛСТ1,8157,219,9979,7

Предлагаемый цементный бетон в сравнении с прототипом обладает пониженным радоновыделением, а также уменьшенным уровнем удельной эффективной активности естественных радионуклидов, без потери прочностных качеств, что позволяет получить строительные конструкции, обладающие низкой естественной радиоактивностью, применение которых обеспечит снижение уровня облучения населения в помещениях.

Изобретение относится к составу цементного бетона для изготовления строительных конструкций, обеспечивающих низкий естественный радиационный фон внутри помещений. Технический результат - получение цементных бетонов с низкой естественной радиоактивностью без снижения их физико-механических свойств. Цементный бетон содержит, мас.%: портландцемент 15-17, тонкомолотый доломит 4-7, песок горнблендитовый 17-22, щебень горнблендитовый фракции 5-20 мм 45-49, пластифицирующую добавку в пересчете на сухое вещество 0,25-0,3 от мас. цемента, воду остальное. В качестве пластифицирующей добавки может быть использован лигносульфонат технический - ЛСТ. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Цементный бетон, содержащий портландцемент, песок горнблендитовый, щебень горнблендитовый фракции 5-20 мм, пластифицирующую добавку и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит тонкомолотый доломит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Портландцемент15-17Тонкомолотый доломит4-7Песок горнблендитовый17-22Щебень горнблендитовый фракции 5-20 мм45-49Пластифицирующая добавка (в пересчете на сухое вещество)0,25-0,3 от массы цементаВодаОстальное