КОМПОЗИЦИЯ РАДИАЦИОННО-ЗАЩИТНОГО БЕТОНА Российский патент 2014 года по МПК G21F1/04 C04B28/02 

Изобретение относится к составам специальных бетонов и может найти применение в промышленности строительных материалов при изготовлении радиационно-защитного бетона, в том числе бетона "сухой защиты" реактора АЭС.

"Сухая защита" ядерного реактора служит для замедления и поглощения нейтронов и гамма-излучения. Кислород, кальций и кремний, являющиеся непременными составляющими бетона, замедляют нейтроны. Тем не менее желательно повышать содержание водорода в бетоне, что улучшает ослабление нейтронного излучения. При введении для этой цели в состав радиационно-защитного бетона большего количества воды возникает проблема сохранения ее в процессе эксплуатации в результате повышенных температур "сухой защиты" реактора АЭС. С этой задачей хорошо справляется серпентинитовый бетон, содержащий горную породу - серпентинит в виде щебня или гали, а также химически связанную воду, которая удерживается в составе заполнителя при нагревании до высоких температур, что повышает ослабление нейтронного излучения на 10-12%.

Известна композиция радиационно-защитного бетона (Серпентинит в защите ядерных реакторов. Под общ. ред. Ю.А. Егорова. М.: Атомиздат, 1973. - 240 с.), содержащая, кг/м³: портландцемент - 216; серпентинитовый щебень фракции 5-20 мм - 1281; серпентинитовая галя - 660; вода - 173.

Недостатком композиции является плохая удобоукладываемость, высокое водоотделение и раствороотделение бетонной смеси, в результате чего происходит ее расслоение и как следствие снижение качества бетонного монолита и увеличение срока его сушки.

Задача изобретения состоит в повышении качества бетона в результате улучшения удобоукладываемости и снижения его расслаиваемости в процессе укладки бетонной смеси за счет уменьшения водоотделения и раствороотделения, а также в сокращении сроков сушки бетона.

Технический результат достигается тем, что композиция радиационно-защитного бетона, содержащая минеральное вяжущее, серпентинитовый щебень фракции 5-20 мм, серпентинитовую галю, воду, дополнительно содержит оксиды щелочноземельного металла и суперпластификатор при следующем соотношении компонентов, мас.%: минеральное вяжущее 5,0-20,0; серпентинитовый щебень фракции 5-20 мм 31,0-55,0; серпентинитовая галя 6,0-30,0; оксид кальция, оксид магния, оксид бария или их смеси 8,9-10,0; суперпластификатор 0,1-1,0; вода 4,0-8,0.

Примеры составов радиационно-защитного бетона приведены в таблице. В примерах использовались портландцемент ПЦ-500 ГОСТ 10178-85 без добавок, алюминатный цемент ГОСТ 969-91; серпентинитовый щебень фракции 5-20 мм и серпентинитовая галя ТУ 95.6112-76; оксид кальция ГОСТ 8677-76; оксид магния ГОСТ 4526-75; оксид бария ТУ 6-09-5397-88; суперпластификатор С-3 ТУ 5870-004-46849456-04 на основе сульфированных нафталинформальдегидных соединений, а также суперпластификаторы, основу которых составляют сульфированные меламинформальдегидные соединения, модифицированные лигносульфонаты, водорастворимые карбоксилатные полимеры или их смеси; вода питьевая ГОСТ 2874-82.

Компоненты Содержание, мас.% Состав 1 Состав 2 Состав 3 Состав 4 Портландцемент 9,3 12,7 - 20,8 Алюминатный цемент - - 11,6 - Серпентинитовый щебень фракции 5-20 мм 55,0 42,4 43,6 43,3 Серпентинитовая галя (песок) 28,3 28,2 27,6 27,7 Оксид кальция - 8,9 - - Смесь оксидов магния и бария - - 10,0 - Суперпластификатор - 0,2 0,2 0,2 Вода 7,4 7,6 7,0 8,0 Расслаиваемость бетонной смеси: раствороотделение/водоотделение, % 0,8/0,4 0,4/0,3 0,4/0,3 0,8/0,4 Относительная влажность бетона через 28 суток, % 20,0 5,0 5,0 15,0 Удобоукладываемость, с 80 4 4 40

Как показано в таблице, наилучшие показатели по качеству и срокам сушки бетона по сравнению с известной композицией радиационно-защитного бетона (состав 1) имеют композиции с составами 2 и 3. Кроме того, составы 2 и 3 дополнительно содержат оксиды щелочноземельных металлов, что улучшает ослабление нейтронного и гамма-излучения.

Для приготовления композиции радиационно-защитного бетона сырьевые компоненты дозируют. Серпентинитовый щебень смешивают с минеральным вяжущим (портландцементом, алюминатным цементом, пуццолановым цементом и др.), серпентинитовой галей и оксидами кальция, магния, бария или их смесями. Затем добавляют воду, суперпластификатор и смешивают еще раз. После приготовления не позднее 30-40 минут композицию радиационно-защитного бетона укладывают слоями толщиной 10-30 см в опалубку или формы, а затем виброуплотняют.

Изобретение относится к составам специальных бетонов и может найти применение в промышленности строительных материалов при изготовлении радиационно-защитного бетона, в том числе бетона «сухой защиты» реактора АЭС. Композиция радиационно-защитного бетона содержит неорганическое вяжущее, серпентинитовый щебень фракции 5-20 мм, серпентинитовую галю, воду, отличается тем, что дополнительно содержит суперпластификатор, оксид кальция, оксид магния, оксид бария или их смеси при следующем соотношении компонентов, мас.%:

неорганическое вяжущее 5,0-20,0 серпентинитовый щебень фракции 5-20 мм 31,0-55,0 серпентинитовая галя 6,0-30,0 оксиды щелочноземельных металлов 8,9-10,0 суперпластификатор 0,1-1,0 вода 4,0-8,0

Технический результат - повышение качества бетона в результате улучшения удобоукладываемости и снижения его расслаиваемости в процессе укладки бетонной смеси за счет уменьшения водоотделения и раствороотделения, а также сокращение сроков сушки бетона. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Композиция радиационно-защитного бетона, содержащая неорганическое вяжущее, серпентинитовый щебень фракции 5-20 мм, серпентинитовую галю, воду, отличающаяся тем, что дополнительно содержит суперпластификатор, оксид кальция, оксид магния, оксид бария или их смеси при следующем соотношении компонентов, мас.%:
неорганическое вяжущее 5,0-20,0 серпентинитовый щебень фракции 5-20 мм 31,0-55,0 серпентинитовая галя 6,0-30,0 оксиды щелочноземельных металлов 8,9-10,0 суперпластификатор 0,1-1,0 вода 4,0-8,0

2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что суперпластификатор содержит сульфированные нафталинформальдегидные и меламинформальдегидные соединения, модифицированные лигносульфонаты, водорастворимые карбоксилатные полимеры или их смеси.