ШЛАКОЩЕЛОЧНОЕ ВЯЖУЩЕЕ ДЛЯ РАДИАЦИОННО-ЗАЩИТНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2012 года по МПК C04B7/153 G21F1/04 

Изобретение относится к составам шлакощелочных вяжущих и может быть использовано для изготовления строительных материалов, эксплуатирующихся в условиях воздействия ионизирующих излучений.

Известно вяжущее (а.с. №419489, С04В 7/14, 7/28), включающее, мас.%:

Гранулированный шлак с удельной поверхностью   350-400 м²/кг 81…90 Соединения щелочных металлов в пересчете на R₂O   (гидроксид натрия, гидроксид калия, метасиликат   натрия, а также отходы производства, содержащие   эти соединения) 4…11 Зола-унос с удельной поверхностью 350-400 м²/кг 6…18

Недостатком указанного вяжущего является использование повышенного количества щелочного компонента, что в процессе эксплуатации изделия приводит к его выщелачиванию, ухудшению декоративных свойств изделий и снижению показателей эксплуатационных свойств.

Известно также шлакощелочное вяжущее (а.с. №1615161, С04В 7/153), предназначенное для изготовления строительных бетонов и включающее, мас.%:

Гранулированный доменный шлак с удельной   поверхностью 300-350 м²/кг 71…80 Пыль производства ферросилиция с удельной   поверхностью 500-550 м²/кг и содержанием   аморфного кремнезема 65-75% 15…20 Щелочной активизатор (раствор плава солей   с плотностью 1,3-1,5 г/см³) 5…9

Недостатком указанного вяжущего является использование в качестве щелочного активатора отходов химикофармацевтического производства с переменным химическим составом. Это влияет на качество бетонов, изготавливаемых с применением предлагаемого шлакощелочного вяжущего. Кроме того, технология изготовления указанного вяжущего предполагает проведение сушки шлака (до влажности не более 1%), что усложняет и повышает энергозатратность технологии, а также повышает стоимость продукции.

Близким по техническому решению является вяжущее для изготовления растворов и бетонов (а.с. №1379265 С04В 7/14), включающее, мас.%:

Доменный граншлак с удельной поверхностью   320 м²/кг 88,0…93,0 Гидроксид натрия 6,3…11,64 Феррат натрия 0,21…1,2

Недостатком указанного вяжущего является использование гранулированных шлаков, содержащих большое количество оксида кремния, который под действием ионизирующего излучения значительно изменяет кристаллическую структуру, что приводит к снижению физико-механических показателей вяжущих, бетонов и растворов [1].

Изобретение направлено на получение шлакощелочного вяжущего для радиационно-защитных строительных материалов.

Указанный технический эффект достигается тем, что для изготовления шлакощелочного вяжущего для радиационно-защитных строительных материалов используются шлак, гидроксид натрия и модификатор, при этом в качестве шлака используется ферроборовый шлак с удельной поверхностью 300-400 м²/кг, а в качестве модификатора - золь гидроксида железа (III), стабилизированный желатином, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Ферроборовый шлак с удельной   поверхностью 300-400 м²/кг 69,93…70,18 Гидроксид натрия 1,75…2,10 Золь гидроксида железа (III),   стабилизированный желатином 27,97…28,07

Шлакощелочное вяжущее для радиационно-защитных строительных материалов содержит ферроборовый шлак, гидроксид натрия, золь гидроксида железа (III), стабилизированный желатином.

Ферроборовый шлак АО «Новолипецкий металлургический комбинат» имеет следующий химический состав, мас.%: Al₂O₃ - 71,6; СаО - 10,7; MgO - 2,6; В₂О₃ - 12,2; Fe₂O₃ - 2,6; SiO₂ - 0,3. Использование указанного шлака обеспечивает получение композита с высоким содержанием бора, который является эффективным поглотителем нейтронов; наличие алюминия, железа, кальция и магния обеспечивает поглощение гамма-излучения.

В качестве щелочного активатора применяется гидроксид натрия, соответствующий ГОСТ 4328-77. В качестве модификатора, повышающего показатели эксплуатационных свойств шлакощелочного вяжущего, применяется стабилизированный желатином золь гидроксида железа (III). Для приготовления золя гидроксида железа (III) используется 6-ти водный хлорид железа (ГОСТ 4147-74). Концентрация золя гидроксида железа равна 0,2% (в пересчете на гидроксид железа), размер частиц золя железа - 5-6 нм. Для предотвращения разрушения золя гидроксида железа (III), происходящего при введении гидроксида натрия, применяется желатин (ГОСТ 11293-89) в количестве 0,5% от массы золя.

Шлакощелочное вяжущее готовится следующим образом. Приготавливается 0,2% золь гидроксида железа (III). Для этого в кипящую водопроводную воду порционно добавляется раствор хлорида железа. Затем в охлажденный золь добавляется отдозированное количество желатина, в течение 40-60 мин выдерживается до набухания желатина. Далее золь, содержащий желатин, подвергается нагреву до кипения. Продолжительность кипения - 3-5 мин. В охлажденный стабилизированный желатином золь гидроксида железа (III) добавляется отдозированное количество гидроксида натрия. Полученный раствор добавляется в ферроборовый шлак, измельченный в шаровой мельнице до удельной поверхности 300-400 м²/кг. Смесь тщательно перемешивается. Далее в приготовленное шлакощелочное вяжущее можно добавлять наполнители и заполнители для получения строительных растворов или бетонов.

Составы предлагаемого шлакощелочного вяжущего приведены в табл.1, а свойства затвердевшего шлакощелочного камня - в табл.2.

Таблица 1 Компоненты смеси Содержание компонентов, мас.% Состав Прототип Предлагаемое вяжущее №1 [2] №2 [3] №3 [4] Состав №1 Состав №2 Гранулированный доменный шлак 81-90 71-80 88-93 - - Ферроборовый шлак с удельной поверхностью 300-400 м²/кг - - - 70,18 69,93 Гидроксид натрия - - 6,3-11,64 1,75 2,10 Щелочной активизатор (раствор плава солей) - 5-9 - - - Феррат натрия - - 0,21-1,2 - - Соединения щелочных металлов в пересчете на R₂O 4-11 - - - - Зола-унос 6-18 - - - - Пыль производства ферросилиция - 15-20 - - - Стабилизированный желатином золь железа - - - 28,07 27,97

Таблица 2 Свойство Прототип Предлагаемое вяжущее №1 №2 №3 Состав №1 Состав №2 Сроки схватывания, мин:           - начало 71-980 - - 130 120 - конец 130-1430 - - 360 340 Диаметр расплыва, мм - - - 120 115 Средняя плотность, кг/м³ - - - 1870 1780 Предел прочности, МПа (естественное твердение):           - при сжатии 48,7-83,4 54,4-78,2 30,0-50,0 33,4 34,2 - при изгибе 6-8,9 9,3-16,4 - 7,4 8,3 Предел прочности, МПа тепловлажностное твердение):           - при сжатии 44-81,7 56,4-76,0 50,0-60,0 - - - при изгибе 5,5-8,9 9,5-15,9 - - - Морозостойкость, цикл - - 200 - - Воздухостойкость,
цикл - - Не менее 200 - - Модуль упругости, МПа, E·10⁴ - - 1,8-2,8 - - Ползучесть, МПа - - 0,18-0,23 - - Нормальная густота, % - - 26,0 - - Коэффициент линейного ослабления гамма-излучения, 1/см, при энергии:           - 0,5 МэВ - - - 0,16 0,159 - 1,0 МэВ - - - 0,11 0,116 - 3,0 МэВ - - - 0,065 0,066

Как видно из табл.2, предлагаемое вяжущее обладает высокими значениями коэффициента линейного ослабления γ-излучения и сопоставимой с прототипом прочностью.

Литература

1. Дубровский В.Б. Радиационная стойкость строительных материалов. - М.: Стройиздат, 1977. - 285 с.

2. А.с. №419489, МКИ С04В 7/14, С04В 7/28 «Вяжущее».

3. А.с. №1615161, МКИ 7/153 «Шлакощелочное вяжущее».

4. А.с. №1379265, МКИ С04В 7/14 «Вяжущее».

Изобретение относится к составам шлакощелочных вяжущих и может быть использовано для изготовления строительных материалов, эксплуатирующихся в условиях воздействия ионизирующих излучений. Шлакощелочное вяжущее для радиационно-защитных строительных материалов содержит, мас.%: ферроборовый шлак с удельной поверхностью 300-400 м²/кг 69,93-70,18, гидроксид натрия 1,75-2,10, 0,2%-ный золь гидроксида железа (III), стабилизированный желатином в количестве 0,5% от его массы, 27,97-28,07. Технический результат - повышение эффективности защиты. 2 табл.

Шлакощелочное вяжущее для радиационно-защитных строительных материалов, включающее шлак, гидроксид натрия и модификатор, отличающееся тем, что оно содержит в качестве шлака ферроборовый шлак с удельной поверхностью 300-400 м²/кг, в качестве модификатора - 0,2%-ный золь гидроксида железа (III), стабилизированный желатином в количестве 0,5% от его массы при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Ферроборовый шлак с удельной   поверхностью 300-400 м²/кг 69,93-70,18 Гидроксид натрия 1,75-2,10 Золь гидроксида железа (III),   стабилизированный желатином 27,97-28,07