КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОСОБО ПРОЧНОГО И ТЯЖЕЛОГО БЕТОНА ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ РАДИАЦИОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 2010 года по МПК C04B28/04 C04B28/06 G21F1/04 

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к композициям сырьевых смесей для приготовления особо прочного и тяжелого бетона, предназначенного для защиты от радиационного излучения, и может быть использовано для приготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном производстве, воспринимающих механические нагрузки высокой интенсивности статического и динамического характера, а также при возведении сооружений специального типа, в том числе для изготовления металлобетонных контейнеров, предназначенных для хранения и/или транспортирования отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) и радиоактивных отходов (РАО), а также хранилищ (могильников) РАО, конструкций биологической защиты от излучения ядерных реакторов и т.п.

Анализ технического уровня в указанной области техники показал, что известен тяжелый бетон для защиты от гамма-излучения, содержащий вяжущее в виде цемента, железосодержащий заполнитель с плотностью от 3500 кг/м³ до 5200 кг/м³, пластификационную добавку и воду (патент Чехословакии №267194, МПК: G21F 1/04, публ. 13.06.89 г., Бюл. « Изобретения стран мира», 2-99, стр.5).

Невозможность достижения указанным аналогом технического результата, достигаемого заявляемой композицией, обуславливается выполнением указанного заполнителя из синтетической окиси железа с зернами от 4 мм до 32 мм, что требует значительных затрат на изготовление такого заполнителя, приводящих к увеличению стоимости бетона.

Известна композиция смеси для бетонных блоков, содержащая вяжущее в виде цемента, крупный железосодержащий заполнитель, мелкий заполнитель, воду (патент Японии №3405350 В2 2002274921 А, МПК: С04В 28/02, С04В 14/30, Е02В 3/06, Е02В 3/14, публ. 12.05.2003 г., Бюл. «Изобретения стран мира», вып.40, 5/2004 г., стр.19).

Невозможность достижения указанным аналогом технического результата, достигаемого заявляемой композицией, обуславливается недостаточной средней плотностью смеси порядка 2,7-2,9 г/см³, что экологически опасно, а технически неприемлемо из-за больших толщин ограждающих конструкций для изделий, предусматривающих необходимость в радиационной защите от их воздействия, например, контейнеров с ОЯТ или РАО на окружающую среду. Кроме того, использование в качестве крупного заполнителя оксидной железной руды и гравия дорогостояще, а отсутствие пластифицирующего компонента в составе смеси приводит к недостаточной удобоукладываемости смеси и пониженной прочности бетона.

Известна композиция для изготовления радиационно-защитных материалов, содержащая вяжущее в виде цемента, заполнитель в виде дроби, отход производства, добавку в виде модификатора, воду (патент РФ №2319676 С2, МПК: С04В 28/00, G21F 1/04, публ. 20.03. 2008 г., Бюл. №8).

Невозможность достижения указанным аналогом технического результата, достигаемого заявляемой композицией, обуславливается недостаточной прочностью бетона из-за использования в качестве заполнителя свинцовой дроби фракции 5-6 мм, которая является тяжелым материалом, опускающимся в смеси вниз, что сказывается на недостаточной радиационной стойкости верхних слоев бетона и требует увеличения толщины изделия в этих слоях, что в свою очередь приводит к повышению цены материала, а в качестве наполнителя двухфракционную смесь отхода производства оптического стекла, что в тяжелых бетонах при, например, транспортировании контейнеров с ОЯТ или с РАО и их падении в аварийной ситуации может привести к появлению трещин и к возникновению экологической опасности.

Кроме того, использование в качестве вяжущего глеглицеринового цемента существенно повышает стоимость бетона.

Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому является композиция сырьевой смеси для приготовления особо прочного и тяжелого бетона, включающая вяжущее марки не менее М-500 в виде портландцемента, мелкий заполнитель на основе чугунной дроби, тяжелый заполнитель в виде железосодержащего отхода производства, пластификатор С-3, воду, замедлитель схватывания бетонной смеси (патент РФ №2189366, МПК: С04В 28/02//С04В 111:20, G21F 1/02, публ. 20.09.2002 г. Бюл.№26).

Невозможность достижения указанным аналогом технического результата, достигаемого заявляемой композицией, обуславливается использованием в прототипе в качестве тяжелого заполнителя окалины как продукта отхода различных технологических процессов металлургического производства. Однако в настоящее время в связи с требованием современного производства изменена технология металлургического цикла, вследствие чего:

- показатели качества окалины, такие как прочность и плотность стали значительно ниже требуемых применительно к бетону для защиты от радиационного воздействия;

- металлургическое производство стало безотходным и окалина включена в технологический процесс по круговому принципу для повторного использования в нем.

Поэтому, хотя на некоторых производствах, еще работающих по прежним технологиям, окалина может быть использована, однако в очень ограниченных объемах. Предполагается, что в ближайшее время окалина как отход производства перестанет существовать. В связи с чем уже сегодня она является дорогостоящей, а также не соответствующей предъявляемым к бетону техническим характеристикам, в том числе, таким как радиационная стойкость.

При разработке заявляемой композиции была поставлена задача создания особо прочного и тяжелого бетона, используемого, в том числе, в защитных металлобетонных контейнерах с ОЯТ или РАО, который изготавливается из доступных и недорогих материалов с показателями прочности и плотности его массы, соответствующих значениям показателей технических характеристик, соответствующих предъявляемым сегодня требованиям к указанному виду бетонов.

При решении упомянутой задачи был достигнут технический результат, заключающийся в снижении стоимости бетона с одновременным повышением его радиационной стойкости за счет применения для приготовления бетона композиционной смеси нижеуказанного состава, в которой в качестве заполнителя используются промышленные отходы, подлежащие утилизации и выполненные из отходов производства черной металлургии в виде боя железосодержащих брикетов, присутствующих на их производствах в количествах, достаточных для всего планируемого в будущем объема применения в изделиях и конструкциях ядерной энергетики, использование которых позволило обеспечить высокие показатели качества бетона, таких как прочность и плотность, что позволило уменьшить и объем потребляемого бетона, например, толщины изготавливаемых изделий, в частности стенок контейнеров с ОЯТ или РАО, что также привело к снижению стоимостных затрат.

Полное замещение в составе бетона заполнителя из окалины и существенное снижение количества дроби в заявляемой смеси в случае ее применения в пределах 500-770 кг на м³ бетона позволило предлагаемым композиционным сочетанием компонентов с использованием боя отходов брикетов значительно снизить стоимость бетона за счет применения более дешевых отходов и, в том числе, отсутствия процедуры их измельчения на фракции, что позволяет расширить базу дешевых заполнителей для бетона, а также за счет уменьшения материалопотребления бетона в связи с повышением его радиационной стойкости, обусловленной высокой прочностью бетона, объемами железосодержащего боя, а следовательно, высокой плотностью.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что композиция для изготовления особо прочного и тяжелого бетона для защиты от радиационного излучения содержит вяжущее марки не менее 500, тяжелый заполнитель в виде железосодержащего отхода производства, суперпластификатор С-3, воду.

Новым в композиции является то, что она содержит в качестве тяжелого заполнителя отходы производства черной металлургии на основе боя брикетов крупностью не менее 1,25 и не более 20 мм при следующем содержании компонентов, кг на м³ бетона:

Указанное вяжущее 500-950 Суперпластификатор С-3 2-10 Указанный бой брикетов 2020-3500 Вода 160-320

Кроме того, при плотности композиции более 3800 кг/ м³, но менее 4500 кг/м³ и при истинной плотности отходов брикетов менее 5,0 г/м³ она дополнительно может содержать мелкий заполнитель в виде дроби номера 03 или 05, взятой в пределах 500-770 кг на указанный м³ бетона.

Кроме того, дробь может быть использована чугунная или стальная, композиция может дополнительно содержать замедлитель схватывания бетонной смеси при расходе 0,5-1,0 кг на указанный м³ бетона, а также модификатор бетона МБ на основе микрокремнезема и суперпластификатора С-3 в сухом виде при расходе 15-100 кг на указанный м³ бетона.

Суперпластификатор С-3 может быть выполнен на основе натриевой соли нафталинсульфокислоты с формальдегидом.

Композиция может содержать бой железосодержащих брикетов в виде смеси мелкой фракции от 1,25 мм до 5 мм и крупной фракции от 5 мм до 20 мм, а в качестве цемента портландцемент и его разновидности или глиноземистый цемент марок не ниже М-500.

Для приготовления указанной композиции используются:

- нормированный портландцемент ПЦ М 500-ДО, ПЦ М600-ДО Оскольского, Белгородского и других заводов, ГОСТ 10178-8S*;

- отходы в виде боя железосодержащих брикетов производств черной металлургии, составляющими компонентами которых являются железо (85%), известь (9%), вода (остальное), получаемые спеканием и прессованием на ОАО «Лебединский горно-обогатительный комбинат», ТУ 0726-003-00186803-2001;

- дробь чугунная или стальная, изготавливаемая на ООО «Ферум-Плав», г.Вологда, ГОСТ 11964-81*;

- суперпластификатор С-3 на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом, ТУ5870-002-58042865-03, изготавливаемый на ООО «Полипласт Новомосковск» Тульской области;

- замедлитель схватывания бетонной смеси в виде химической добавки, изготавливаемой на Новочебоксарском химическом комбинате, ТУ 2499-34705763441-00;

- модификатор бетона типа МБ в виде смеси микрокремнезема и суперпластификатора С-3 в сухом виде, поставщик ООО «СтройТехнохим», г.Москва, ТУ 5743-073-46854090-98;

- вода, ГОСТ 23732-79.

В качестве цемента как вяжущего смеси может использоваться портландцемент и его разновидности или глиноземистый цемент марок не ниже М-500 при сохранении тех же композиционных пропорций. Применение нормированного портландцемента при расходе 500-950 кг/м³, не содержащего активных минеральных добавок, позволяет обеспечить прочность бетона от 40 до 150 МПа при сжатии.

Использование суперпластификатора С-3 в качестве добавки в заявляемую композицию в указанных пределах 2-10 кг/м³ способствует уменьшению соотношения вода/цемент при заданных расходах портландцемента, удобоукладываемости бетонной смеси, что повышает прочность, плотность, долговечность и коррозионную стойкость бетона.

Использование мелкого заполнителя в виде дроби возможно в составе композиции в зависимости от требований, предъявляемых к плотности бетона, установленных для радиоактивной защиты. Например, для получения плотности бетонной массы более 3800 кг/м³, но менее 4500 кг/м³ в состав смеси вводится дробь. Кроме того, возможно введение в композицию дроби и в зависимости от качественных характеристик отходов брикетов по плотности и прочности под соответствующие требования к нормативам радиоактивной защиты, так при истинной плотности отходов брикетов менее 5,0 г/м³ и требуемой плотности бетона выше 4200 кг/м³ также вводится указанная дробь.

Использование дроби номера 03 или 05 в виде мелкого заполнителя, полностью заменившей составной мелкий заполнитель из окалины и тяжелой дроби, как это имеет место в прототипе, в пределах 500-770 кг/м³ (в прототипе 800-1500 кг/м³) при плотности заявляемой смеси композиции от 3800 и до 4500 кг/м³, диктуемой необходимым уровнем радиационной защиты, позволило снизить ее материалопотребление, увеличить равномерность ее распределения в массе бетона, так как она взята номеров 03 или 05, то есть не тяжелая (что сказывается и на повышении радиационной стойкости по всему объему смеси), что также позволяет снизить стоимость бетонной массы.

При плотности бетонной массы менее 3800 и более 4500 кг/м³ использование дроби нецелесообразно, так как при плотности до 3800 кг/м³ необходимые показатели качества бетона (плотность и прочность) достигаются указанной композицией и без применения дроби, что экономически выгоднее, а при более 4500 кг/м³ содержание дроби в составе бетона превышает 1500 кг/м³. Такое содержание дроби значительно удорожает стоимость бетона.

Применение отходов на основе боя, представляющего собой смесь из отделенных концовок 1 (Фиг.2), а также отдельных фрагментов 2 произвольной формы и размеров железосодержащих брикетов 3 (Фиг.1) в диапазоне 2020-3500 кг/м³ позволило увеличить радиационную стойкость, что связано с увеличением площади противодействия радиоактивного проникновения и экранированием его при одновременном сохранении высоких показателей по плотности и прочности смеси. Улучшение указанных характеристик связано и с качественными характеристиками боя брикетов, содержащих высокое содержание железа, а также их объемными и весовыми размерами, что в конечном итоге привело к снижению объемов потребляемого бетона, связанного с уменьшением толщин, а следовательно, габаритных размеров изделий, например контейнеров, и их удешевлению. В состав боя брикетов как продуктов спекания отходов производства черной металлургии входит железо 85%, и может входить известь - 9% и вода - остальное. Высокое содержание железа в указанном бое свидетельствует о свойствах, которые присущи именно отходам производства черной металлургии а также о высокой химической и радиационной стойкости бетона.

Использование указанных отходов приводит также к стабильности производства бетона в обозримом будущем, а также расширяет базу видов используемых заполнителей бетона.

Использование в качестве замедлителя схватывания химической добавки НТФ (нитрилотриметилфосфатная кислота) при расходе 0,5-1,0 кг на м³ бетона позволило продлить процесс укладки бетонной смеси до 4 часов в изделия, в которых затруднены быстрая подача и уплотнение бетонной смеси, например контейнеры ТУК-123, ТУК-109 и др. Возможно использование и других видов химических добавок, например технических лигносульфонатов, либо тиокола и т.д. В ограждающих конструкциях ядерного реактора использование замедлителя твердения не требуется.

Применение модификатора бетона типа МБ, например МБ 10-01 и его разновидностей, повышает нерасслаиваемость весьма пластичных бетонных смесей (осадка конуса ОК≥18 см) при сбрасывании с высоты от 3 до 6 м, а также плотность и частично прочность бетона, что повышает и радиационную стойкость бетона.

Модификатор бетона в рассматриваемой композиции может не применяться при требуемой марки бетонной смеси по удобоукладываемости не более П2 и сбрасывания бетонной смеси с высоты не более 3 м.

Экспериментально установлено, что указанные выше свойства бетонной смеси проявляются при сочетании указанных выше компонентов и в предложенных пропорциях.

Введение в состав композиции указанных выше веществ в предложенных диапазонах соотношения компонентов смеси, кг/м³, позволяет обеспечить следующие физико-механические показатели смеси, приведенные в таблицах 2, 4, 6, 8 для соотношений композиций составов, указанных в таблицах 1, 3, 5, 7.

Технология производства брикетов представляет собой, например, на ОАО « Лебединский ГОК» согласно ТУ 0726-000-00186803-2001 спекание железной руды в виде рыхлой мелкозернистой рудной массы, распределение в формы-матрицы и последующее прессование при высокой температуре для получения брикетов, в процессе которого на их торцевых сторонах образуются концовки в виде наплывов произвольной формы от прессования и различных размеров. Форма брикетов может быть различной в зависимости от формы-матрицы. Полученные брикеты составляются в партии, которые в дальнейшем и поставляются заказчикам.

Отходы (бой) брикетов образуются при выгрузке их на пост охлаждения и погрузке в транспортные средства (полувагоны). Брикеты грузят транспортерами, лента которых представляет собой сетку с ячейкой 25×25 мм из расчета отсева негабаритов меньше указанного выше размера. Практически отсеиваются зерна боя, максимальный размер которых составляет в основном 20 мм (95%) и менее.

Образующаяся масса отходов (боя) брикетов подвергается рассеву на 2 стандартные фракции: мелкую от 1,25 до 5 мм и крупную от 5 до 20 мм в соответствии с ГОСТ 8267-93 и ГОСТ 8736-93. Крупная фракция может рассеиваться на две стандартные фракции 5…10 мм и 10…20 мм. Массовое соотношение фракций подбирают в зависимости от истинной плотности каждой фракции. Использование боя крупностью не менее 1,25 мм и не более 20 мм обуславливается условиями их образования и существующими требованиями, предъявляемыми к радиоактивной стойкости, а также экономической целесообразностью.

Массу каждой фракции промывают и высушивают до остаточной влажности 0,3% по массе. Марка полученной фракции по дробимости всегда превышает «1400» (определяется по ГОСТ 8269,0-97).

До предложенного использования бой брикетов подлежал утилизации. Рациональное же использование его в составе композиции бетона создает безотходное производство и по сути создает возможность использования дешевого материала. Качество боя зависит от вида обрабатываемой руды на производстве, ее физико-химических показателей, которые должны соответствовать требованиям, предъявляемым к радиационно-защитным материалам, как к особым условиям, бой является пожаро- и взрывобезопасным, обеспечивает повышенное сцепление с бетоном, износостойкий, что повышает в свою очередь сопротивляемость износу самого бетона. Размеры брикетов в продольном сечении около 110×50 мм, в поперечном около 35 мм, размеры боя определяются видами оборудования для прессования.

Композицию приготавливают следующим образом. Для получения композиции были приготовлены 24 смеси: 12 смесей без модификатора бетона МБ10-01 (табл.1 смеси 1-3, табл.3 смеси 4-6, табл.5 смеси 7-9, табл.7 смеси 10-12) и 12 смесей с модификатором (табл.1 смеси 1 м-3 м, табл.3 смеси 4 м-6 м, табл.5 смеси 7 м-9 м, табл.7 смеси 10 м-12 м), каждая содержащая все составляющие композиции и отличающиеся друг от друга количественным соотношением компонентов, при этом в табл.1 и 7 дробь отсутствует, а в табл.3 и 5 используется в составе композиции. Результаты испытаний бетонов представлены в табл.2, 4, 6 и 8.

Составные компоненты дозируют, перемешивают до однородного состояния и затворяют водой, в которой предварительно растворяют суперпластификатор С-3 и отдельно вводят раствор добавки НТФ.

Выбор вида (чугунная или стальная) и номера (03 или 05) дроби определяется экономическими соображениями.

Композиция используется следующим образом на примере бетонирования полостей контейнера ТУК-109 для хранения ОЯТ.

Приготавливают бетонную смесь, загружают ее в бункер и подают к металлической конструкции контейнера, имеющего две полости цилиндрического сечения, расположенные по его периметру. Широкую полость (около 35 см) заполняют бетоном на тяжелом заполнителе - бое крупной фракции, узкую (около 6 см) - на тяжелом заполнителе - бое мелкой фракции. Выгружают бетонную смесь в полость, перемещая бункер по кругу из расчета, чтобы образовался слой бетонной смеси высотой 40±10 см. Уплотняют смесь глубинными вибраторами. Цикл повторяют до полного заполнения полости изделия.

Из нижнего, среднего и верхнего яруса отбирают пробы бетонной смеси, одновременно контролируя ее плотность взвешиванием, формуют контрольные образцы из расчета испытания в 3 этапа: промежуточное (14 суток), основное (в 28 или 90 суток) и контрольное по требованию заказчика.

Плотность бетонной смеси определяют по ГОСТ 10181.2-00. Плотность бетона определяют по ГОСТ 12730.1-78, а прочность - по ГОСТ 10180-90.

Введение указанных компонентов в композицию позволило получить бетонное изделие, стоимость которого на 25% ниже, нежели у прототипа.

Возможность осуществления заявляемой композиции для изготовления особо прочного и тяжелого бетона для защиты от радиационного излучения подтверждается использованием в ней недорогих строительных материалов, обладающих оптимальными эксплуатационными характеристиками со свойствами, обеспечивающими качественную защиту от радиационного излучения, существующих и применяемых в области строительных материалов, в том числе на уровне функционального обобщения, с достижением технического результата, заключающегося в снижении стоимости бетона за счет снижения затрат на производство бетона путем использования композиции с компонентом из промышленных отходов производства черной металлургии на основе боя железосодержащих брикетов и снижения материалопотребления путем уменьшения объемных габаритов изделий из бетона, в частности, толщин стенок контейнеров с ОЯТ и РАО за счет одновременного повышения его радиационной стойкости, что является необходимым требованием при работе с ОЯТ и РАО. Указанное техническое решение позволило также расширить базу дешевых заполнителей бетона.

Таблица 1
Примеры составов бетона класса В90 по прочности на сжатие и марки Д4100 по средней плотности с тремя фракциями заполнителей из отходов брикетов. Марка бетонной смеси по удобоукладываемости П2. Наименование компонентов. Расход материалов, кг/м³ Номера составов 1 2 3 1 м 2 м 3 м Портландцемент М600-ДО 810 740 680 680 630 550 Суперпластификатор С-3 8 7 7 3 2 2 Отходы брикетов, фракций, мм:
1,25-5,0
5,0-10,0
10,0-20,0 450
1000
1320 500
1150
1330 550
1240
1400 450
1260
1340 500
1300
1400 600
1350
1460 Модификатор бетона МБ - - - 50 65 80 Вода 250 235 215 225 210 190 Замедлитель цемента НТФ 0,8 0,7 0,7 0,7 0,6 0,5

Таблица 2.
Показатели качества бетона составов по таблице 1. Показатели качества бетона Номера составов 1 2 3 1 м 2 м 3 м Прочность на сжатие, МПа 98,6 103,6 104,6 109,4 117,3 136,3 Средняя плотность, кг/м³ 3810 4005 4070 4015 4090 4220 Водопоглащение, % по массе 1,52 1,42 1,22 1,05 0,86 0,81 Водонепроницаемость, МПа 1,73 1,81 1,83 1,98 2,28 2,32

Таблица 3.
Примеры составов бетона класса В90 по прочности на сжатие и марки Д4100 по средней плотности с тремя фракциями заполнителей из отходов брикетов и дробью. Марка бетонной смеси по удобоукладываемости П2. Наименование компонентов. Расход материалов, кг/м³ Номера составов   4 5 6 4 м 5 м 6 м Портландцемент М600-ДО 750 700 800 650 700 750 Суперпластификатор С-3 7 6,5 7,5 3 3 3 Отходы брикетов, фракций, мм:
1,25-5,0
5,0-10,0
10,0-20,0 500
800
1100 600
900
1000 450
700
1300 550
850
1060 500 1000 1020 450 1100 970 Дробь техническая №05 700 650 600 700 600 550 Модификатор бетона МБ - - - 80 60 50 Вода 240 225 250 220 225 230 Замедлитель цемента НТФ 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7

Таблица 4.
Показатели качества бетона составов по таблице 3. Показатели качества бетона Номера составов 4 5 6 4 м 5 м 6 м Прочность на сжатие, МПа 113,6 110,3 109,4 123,2 119,6 116,3 Средняя плотность, кг/м 4110 4130 4070 4140 4105 4090 Водопоглащение, % по массе 1,31 1,28 1,22 0,97 0,93 0,89 Водонепроницаемость, МПа 1,85 1,88 1,92 2,30 2,22 2,05

Таблица 5.
Примеры составов бетона класса В90 по прочности на сжатие и марки Д4100 по средней плотности с двумя фракциями заполнителей из отходов брикетов и дробью. Марка бетонной смеси по удобоукладываемости П2. Наименование компонентов. Расход материалов, кг/м³ Номера составов 7 8 9 7 м 8 м 9 м Портландцемент М600-ДО 750 700 780 700 680 750 Суперпластификатор С-3 7 6 7 3 3 3 Отходы брикетов, фракций, мм:
5,0-10,0
10,0-20,0 1000
1400 1100
1370 1100
1150 980
1520 1100
1460 1100
1270 Дробь техническая №05 730 700 770 700 650 730 Модификатор бетона МБ - - - 60 70 50 Вода 240 225 245 215 215 225 Замедлитель цемента НТФ 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7

Таблица 6.
Показатели качества бетона составов по таблице 5. Показатели качества бетона Номера составов 7 8 9 7 м 8 м 9 м Прочность на сжатие, МПа 114,8 119,7 112,4 120,6 123,3 118,5 Средняя плотность, кг/м³ 4105 4080 4045 4125 4160 4145 Водопоглащение, %             по массе 1,28 1,19 1,21 1,02 0,98 0,96 Водонепроницаемость, МПа 1,94 1,86 1,89 2,17 2,23 2,35

Таблица 7.
Примеры составов мелкозернистого бетона класса В 80 по прочности на сжатие и марки Д3400 по средней плотности из отходов брикетов. Марка бетонной смеси по удобоукладываемости П5. Наименование компонентов. Расход материалов, кг/м³ Номера составов 10 11 12 10 м 11 м 12 м Портландцемент М600-ДО 950 1000 970 880 930 970 Суперпластификатор С-3 10 10 10 2,0 2,5 3,0 Отходы брикетов, фракций, мм:
1,25-5,0 2150 2020 2090 2220 2120 2060 Модификатор бетона МБ - - - 90 70 50 Вода 310 320 315 290 300 310 Замедлитель цемента НТФ 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

Таблица 8.
Показатели качества бетона составов по таблице 7. Показатели качества бетона Номера составов 10 11 12 10 м 11 м 12 м Прочность на сжатие,             МПа 96,3 93,2 94,1 99,7 97,3 95,6 Средняя плотность, кг/м³ 3410 3340 3370 3405 3415 3380 Водопоглащение, % по массе 1,56 1,44 1,47 1,21 1,25 1,23 Водонепроницаемость, МПа 1,73 1,85 1,78 1,96 2,04 1,99

Изобретение относится к композиции для изготовления особо прочного и тяжелого бетона для защиты от радиационного излучения, который может найти применение при изготовлении контейнеров с отработавшим ядерным топливом или радиоактивными отходами. Композиция для изготовления особо прочного и тяжелого бетона для защиты от радиационного излучения содержит цемент марки не менее М-500, тяжелый заполнитель из отходов производства черной металлургии - бой железосодержащих брикетов фракции не менее 1,25 мм и не более 20 мм, суперпластификатор С-3, воду при следующем содержании компонентов, кг на м³ бетона: указанный цемент - 500-950, суперпластификатор С-3 - 2-10, указанный бой брикетов - 2020-3500, вода - 160-320. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. Технический результат - повышение радиационной стойкости бетона. 7 з.п. ф-лы, 2 ил., 8 табл.

1. Композиция для изготовления особо прочного и тяжелого бетона для защиты от радиационного излучения, содержащая цемент марки не менее 500, тяжелый заполнитель в виде железосодержащего отхода производства, суперпластификатор С-3, воду, отличающаяся тем, что она содержит в качестве указанного заполнителя отход производства черной металлургии - бой брикетов крупностью не менее 1,25 мм и не более 20 мм при следующем содержании компонентов, кг на м³ бетона:
Указанный цемент 500-950 Суперпластификатор С-3 2-10 Указанный бой брикетов 2020-3500 Вода 160-320

2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит мелкий заполнитель в виде дроби номера 03 или 05, взятой в количестве 500-770 кг на м³ бетона, который вводят в композицию при плотности композиции более 3800 кг/м³, но менее 4500 кг/м³ и при истинной плотности отходов брикетов менее 5,0 г/м³.

3. Композиция по п.2, отличающаяся тем, что она содержит чугунную или стальную дробь.

4. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит замедлитель схватывания бетонной смеси при расходе 0,5-1,0 кг на м³ бетона.

5. Композиция по п.1 или 4, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит модификатор бетона МБ на основе микрокремнезема и суперпластификатора С-3 в сухом виде при расходе 15-100 кг на м³ бетона.

6. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что она содержит суперпластификатор С-3 на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом.

7. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что она содержит бой указанных брикетов в виде смеси мелкой фракции от 1,25 до 5 мм и крупной фракции от 5 до 20 мм.

8. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что она содержит в качестве цемента марки не менее 500 портландцемент, его разновидности или глиноземистый цемент.