CZ307779B6 - Stínicí kompozitní stavební materiál pro ochranu před ionizujícím zářením - Google Patents

Stínicí kompozitní stavební materiál pro ochranu před ionizujícím zářením Download PDF

Info

Publication number
CZ307779B6
CZ307779B6 CZ2018-229A CZ2018229A CZ307779B6 CZ 307779 B6 CZ307779 B6 CZ 307779B6 CZ 2018229 A CZ2018229 A CZ 2018229A CZ 307779 B6 CZ307779 B6 CZ 307779B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
iron
building material
particles
weight percent
composite building
Prior art date
Application number
CZ2018-229A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2018229A3 (cs
Inventor
Lukáš Džbánek
VladimĂ­r ÄŚĂ­Ĺľek
Jakub Dvořák
Original Assignee
Vf, A.S.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vf, A.S. filed Critical Vf, A.S.
Priority to CZ2018-229A priority Critical patent/CZ2018229A3/cs
Publication of CZ307779B6 publication Critical patent/CZ307779B6/cs
Publication of CZ2018229A3 publication Critical patent/CZ2018229A3/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/38Fibrous materials; Whiskers
    • C04B14/48Metal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04Waste materials; Refuse
    • C04B18/14Waste materials; Refuse from metallurgical processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B26/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing only organic binders, e.g. polymer or resin concrete
    • C04B26/02Macromolecular compounds
    • C04B26/10Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B26/14Polyepoxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04Portland cements
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F1/00Shielding characterised by the composition of the materials
    • G21F1/02Selection of uniform shielding materials
    • G21F1/08Metals; Alloys; Cermets, i.e. sintered mixtures of ceramics and metals
    • G21F1/085Heavy metals or alloys
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

Stínicí kompozitní stavební materiál pro ochranu před ionizujícím zářením přírodního i umělého původu, zejména pro výrobu stavebních prvků, omítacích malt a/nebo zálivek, obsahující pojivo a plnivo. Plnivo je tvořeno výlučně částicemi železa a/nebo slitin železa v množství alespoň 83,5 hmotnostních procent a pojivo je zvoleno ze skupiny cement nebo pryskyřice, přičemž objemová hmotnost stínicího kompozitního stavebního materiálu je v rozsahu 3500 až 4800 kg/m.

Description

Oblast techniky
Vynález se týká stínícího kompozitního stavebního materiálu pro ochranu před ionizujícím zářením přírodního i umělého původu, zejména pro výrobu stavebních prvků, omítacích malt a/nebo zálivek, obsahující pojivo a plnivo.
Dosavadní stav techniky
Ionizační záření působí velmi negativně na buněčnou strukturu, která tvoří tělo živých tvorů. Přitom jsou situace, ve kterých se člověk do kontaktu s takovým zářením dostává. Jedná se o prostory související s výrobou radioizotopů, s jadernou energetikou, vojenstvím, s lékařskou diagnostikou a/nebo terapií atd. Ochranou před nežádoucími účinky ionizačního záření je stínění uzavřených prostorů obsahujících příslušné zdroje nebo stínění vlastních zdrojů v uzavřených prostorách.
Jsou známy stínící stěny vytvořené z velmi drahých těžkých kovů, jakými je olovo nebo wolfram. Přitom jejich použití je zatěžováno vysokou cenou, která je i důsledkem složitosti příslušných stavebních konstrukcí.
Patent CZ 305447 B6 popisuje stínící stavební kompozitní materiály na bázi kameniva, cementu a vody nebo na bázi kameniva a epoxidové pryskyřice. Kamenivo a nerostné složky cementu jsou tvořeny materiály z prvohorních geologických formací. V těchto velmi starých nerostných materiálech je obsah přírodních radionuklidů s dlouhými poločasy rozpadu nízký. Konkrétně je hmotnostní aktivita v nich obsažených radionuklidů pro radionuklid Ra-226 nižší než 5 Bq/kg, zároveň pro radionuklid Th-228 nižší než 5 Bq/kg a zároveň pro radionuklid K-40 nižší než 50 Bq/kg. Výhodou těchto materiálů a z nich vyráběných stavebních polotovarů je proto nízká interní úroveň ionizujícího záření. Materiál je určen zejména pro výstavbu stínících objektů pro měření materiálů, látek a předmětů s obsahem radionuklidů o velmi nízkých aktivitách. Taková měření se běžně provádějí jak v laboratorních podmínkách, tak v podmínkách průmyslových, zejména při měření materiálů, látek a předmětů vzniklých při provozu či likvidaci jaderných zařízení pro účely jejich uvádění do životního prostředí bez další regulace, nebo pro ukládání na úložištích.
Objemová hmotnost běžného konstrukčního betonu se pohybuje od 2200 - 2600 kg/m3 ve vysušeném stavu. Za těžký beton se považuje materiál s objemovou hmotností nad 2600 kg/m3.
Dalším materiálem využívaným pro budování stěn stínících ionizační záření je barytový beton. Jedná se o „těžký“ beton obsahující barytovou drť. Ten dosahuje objemové hmotnosti až 3650 kg/m3.
Vzhledem ktomu, že stínící účinek materiálu pro ochranu před ionizujícím zářením závisí zejména na jeho objemové hmotnosti, je cílem vynálezu vytvořit stínící kompozitní stavební materiál s vysokou objemovou hmotností, ze kterého by bylo možné vyrábět stavební prvky, omítací malty a/nebo zálivky mající vysoký účinek z hlediska stínění vůči ionizujícímu záření a zároveň by takový materiál byl cenově dostupný a zpracovatelný běžným stavebním nářadím.
Podstata vynálezu
Cíle vynálezu je dosaženo stínícím kompozitním stavebním materiálem obsahujícím pojivo a plnivo, jehož podstata spočívá vtom, že plnivo je tvořeno výlučně částicemi železa a/nebo
- 1 CZ 307779 B6 částicemi slitin železa v množství alespoň 83,5 % hmotnostních a pojivo je zvoleno ze skupiny cement nebo pryskyřice, přičemž objemová hmotnost kompozitního stavebního materiálu je v rozsahu 3500 až 4800 kg/m3. Vysoké objemové hmotnosti stínícího kompozitního stavebního materiálu se dosáhne zhutněním.
V jednom z výhodných provedení je jako pojivo zvolen cement, přičemž stínící kompozitní stavební materiál obsahuje 5 až 15 hmotnostních procent cementu, 83,5 až 94,9 hmotnostních procent částic železa a/nebo slitin železa, 0,1 až 1,5 hmotnostních procent chemických přísad a/nebo příměsí do betonu, které jsou alespoň ze skupiny plastifikátorů a tenzidů, a dále potřebné množství záměsové vody k dosažení požadované konzistence.
V dalším provedení je zvoleno pojivo na bázi epoxidové pryskyřice, přičemž kompozitní stavební materiál obsahuje 0,5 až 2,5 hmotnostních procent epoxidové pryskyřice, 93 až 97 hmotnostních procent částic železa a/nebo slitin železa, a 0,5 až 4,5 hmotnostních procent dalších chemických příměsí.
Ve výhodném provedení mají částice železa a/nebo částice slitin železa velkost 0,125 až 4 mm. Stínící kompozitní stavební materiál obsahující takové plnivo, dosahuje optimálních vlastností, tedy zejména objemové hmotnosti.
Další variantou plniva jsou částice železa a/nebo částice slitin železa, u nichž většina má velikost 0,125 až 4 mm, avšak plnivo obsahuje i určitý podíl částic železa a/nebo částic slitin železa menších než 0,125 mm, přičemž podíl částic železa a/nebo slitin železa o velkosti menší než 0,063 mm je maximálně 1 hmotnostní procento stínícího kompozitního materiálu.
Zejména z ekologického hlediska je výhodné, jsou-li plnivem částice železného odpadu a/nebo částice odpadu slitin železa.
Příklady uskutečnění vynálezu
Stínící kompozitní stavební materiál podle vynálezu obsahuje pojivo a plnivo, přičemž na rozdíl od známého stavu techniky plnivo neobsahuje žádné kamenivo ani žádné jiné minerální materiály. Plnivo je tvoření výlučně částicemi železa a/nebo slitin železa, přičemž pojivo je zvoleno ze skupiny cement nebo pryskyřice. Složením a dalším zpracováním směsi se dosáhne vysoké objemové hmotnosti stínícího kompozitního materiálu, která leží v rozsahu 3500 až 4800 kg/m3.
Pokud zvolíme jako pojivo cement, pohybuje se celkové množství cementu ve stínícím kompozitním stavebním materiálu v intervalu 5 až 15 hmotnostních procent a podíl částic železa a/nebo částic slitin železa je 83,5 až 94,9 hmotnostních procent. Pro zajištění dobrého spojení obou složek a následného zhutnění pro dosažení vysoké objemové hmotnosti obsahuje stínící kompozitní materiál 0,1 až 1,5 hmotnostních procent přísad a/nebo příměsí do betonu alespoň ze skupiny plastifikátorů a tenzidů a potřebné množství záměsové vody k dosažení potřebné konzistence podle zvoleného účelu, tedy zda stínící kompozitní stavební materiál bude určen pro výrobu stavebních prvků, omítacích malt a/nebo zálivek.
Pokud jako pojivo zvolíme pryskyřici, například pojivo na bázi epoxidové pryskyřice, obsahuje stínící kompozitní stavební materiál 0,5 až 2,5 hmotnostních procent této pryskyřice a 93 až 97 hmotnostních procent částic železa a/nebo částic slitin železa, přičemž obsahuje 0,5 až 4,5 hmotnostních procent dalších chemických přísad a/nebo příměsí.
Částice železa a/nebo částice slitin železa mají v optimálním provedení velikost 0,125 až 4 mm, a to jak v případech, kdy pojivém je cement, tak v případech, kdy pojivém je pryskyřice.
-2CZ 307779 B6
Další variantou plniva jsou částice železa a/nebo částice slitin železa, u nichž většina má velikost 0,125 až 4 mm, avšak plnivo obsahuje i určitý podíl částic menších než 0,125 mm. Konkrétní podíl částic menších než 0,125 mm v celkovém množství plniva lze velmi obtížně určit, neboť se mění a obvykle se pohybuje do 20 hmotnostních procent. Problematické jsou částice železa a/nebo částice slitin železa o velikosti menší než 0,063 mm, jejichž podíl ve stínícím kompozitním materiálu nesmí být větší než 1 hmotnostní procento kompozitního stavebního materiálu.
Částice železa a/nebo částice slitin železa jsou v dalším výhodném provedení tvořeny železným odpadem a/nebo odpadem slitin železa a většina částic má velikost 0,125 až 4 mm. Použitý odpad však obvykle obsahuje i částice menší než 0,125 mm. Pokud odpad obsahuje částice železa a/nebo částice slitin železa menší než 0,063 mm, je vhodné alespoň část z nich před použitím odstranit, přičemž je třeba dbát na to, aby podíl částic menších než 0,063 mm nečinil víc nežli 1 hmotnostní procento stínícího kompozitního stavebního materiálu.
Příklad 1
V běžném zařízení k výrobě betonu se vytvoří homogenní směs obsahující 5 hmotnostních procent cementu, 94,9 hmotnostních procent částic železa a/nebo částic slitin železa o velikosti 0,125 až 4 mm a 0,1 hmotnostního procenta chemických přísad a/nebo příměsí do betonu a potřebné množství záměsové vody k dosažení požadované konzistence. Výsledná homogenní směs se některým ze známých způsobů zhutní na požadovanou objemovou hmotnost. Zhutnění napomáhají chemické přísady a/nebo příměsi do betonu.
Příklad 2
Ve vhodném mísícím zařízení se vytvoří homogenní směs obsahující 2,5 hmotnostních procent epoxidové pryskyřice, 97 hmotnostních procent částic železa a/nebo částic slitin železa a 0,5 hmotnostních procent dalších chemických příměsí. Výsledná homogenní směs se některým ze známých způsobů zhutní na požadovanou objemovou hmotnost. Zhutnění napomáhají chemické příměsi.
PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (6)

1. Stínící kompozitní stavební materiál pro ochranu před ionizujícím zářením přírodního i umělého původu, zejména pro výrobu stavebních prvků, omítacích malt a/nebo zálivek, obsahující pojivo a plnivo, vyznačující se tím, že plnivo je tvořeno částicemi železa a/nebo slitin železa v množství alespoň 83,5 hmotnostních procent a pojivo je zvoleno ze skupiny cement nebo pryskyřice, přičemž objemová hmotnost stínícího kompozitního stavebního materiálu je v rozsahu 3500 až 4800 kg/m3.
2. Stínící kompozitní stavební materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že pojivém je cement, přičemž stínící kompozitní stavební materiál obsahuje 5 až 15 hmotnostních procent cementu, 83,5 až 94,9 hmotnostních procent částic železa a/nebo slitin železa, 0,1 až 1,5 hmotnostních procent chemických přísad a/nebo příměsí do betonu, které jsou alespoň ze skupiny plastifikátorů a tenzidů, a dále potřebné množství záměsové vody k dosažení požadované konzistence.
3. Stínící kompozitní stavební materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že pojivém je pojivo na bázi epoxidové pryskyřice, přičemž kompozitní stavební materiál obsahuje 0,5 až 2,5 hmotnostních procent epoxidové pryskyřice, 93 až 97 hmotnostních procent částic železa a/nebo slitin železa, a 0,5 až 4,5 hmotnostních procent dalších chemických příměsí.
-3 CZ 307779 B6
4. Stínící kompozitní stavební materiál podle libovolného z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že částice železa a/nebo slitin železa mají velikost 0,125 až 4 mm.
5 5. Stínící kompozitní stavební materiál podle libovolného z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že většina částic železa a/nebo částic sliti železa má velikost 0,125 až 4 mm, avšak plnivo obsahuje i určitý podíl částic železa a/nebo částic slitin železa menších než 0,125 mm, přičemž podíl částic železa a/nebo slitin železa o velkosti menší než 0,063 mm je maximálně 1 hmotnostní procento stínícího kompozitního materiálu.
6. Stínící kompozitní stavební materiál podle libovolného z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že plnivem je železný odpad a/nebo odpad slitin železa.
CZ2018-229A 2018-05-18 2018-05-18 Stínicí kompozitní stavební materiál pro ochranu před ionizujícím zářením CZ2018229A3 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2018-229A CZ2018229A3 (cs) 2018-05-18 2018-05-18 Stínicí kompozitní stavební materiál pro ochranu před ionizujícím zářením

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2018-229A CZ2018229A3 (cs) 2018-05-18 2018-05-18 Stínicí kompozitní stavební materiál pro ochranu před ionizujícím zářením

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ307779B6 true CZ307779B6 (cs) 2019-04-24
CZ2018229A3 CZ2018229A3 (cs) 2019-04-24

Family

ID=66168898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2018-229A CZ2018229A3 (cs) 2018-05-18 2018-05-18 Stínicí kompozitní stavební materiál pro ochranu před ionizujícím zářením

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ2018229A3 (cs)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1185893A (en) * 1966-07-29 1970-03-25 Anton Koch Synthetic Additive Materials for Concretes or Building Elements for Protection Against Ionizing Radiations
CZ604787A3 (cs) * 1987-08-27 1993-02-17 Daniel Ing Drsc Makovicka Stavební konstrukce ke snížení přestupu dynamických účinků do objektů
CZ2012478A3 (cs) * 2012-07-12 2014-09-10 Envinet A.S. Stínící kompozitní stavební materiály a stavební prvky pro výstavbu objektů s nízkou interní úrovní ionizujícího záření

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1185893A (en) * 1966-07-29 1970-03-25 Anton Koch Synthetic Additive Materials for Concretes or Building Elements for Protection Against Ionizing Radiations
CZ604787A3 (cs) * 1987-08-27 1993-02-17 Daniel Ing Drsc Makovicka Stavební konstrukce ke snížení přestupu dynamických účinků do objektů
CZ2012478A3 (cs) * 2012-07-12 2014-09-10 Envinet A.S. Stínící kompozitní stavební materiály a stavební prvky pro výstavbu objektů s nízkou interní úrovní ionizujícího záření

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2018229A3 (cs) 2019-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Florez et al. The material characterization and gamma attenuation properties of Portland cement-Fe3O4 composites for potential dry cask applications
Wu et al. Mechanical performance and ultrasonic properties of cemented gangue backfill with admixture of fly ash
Dumne Effect of superplasticizer on fresh and hardened properties of self-compacting concrete containing fly ash
Zainal Abidin et al. The effect of bottom ash on fresh characteristic, compressive strength and water absorption of self-compacting concrete
Sivakumar et al. STRENGTH AND PERMEABILITY PROPERTIES OF CONCRETE USING FLY ASH (FA), RISE HUSK ASH (RHA) AND EGG SHELL POWDER (ESP).
Vijayaraghavan et al. Effects of manufactured sand on compressive strength and workability of concrete
Contreras et al. Valorisation of waste ilmenite mud in the manufacture of sulphur polymer cement
Anwar et al. Improved concrete properties to resist the saline water using environmental by-product
Chauhan et al. Partial replacement of sand by quarry dust in Concrete
Saafan et al. Strength and nuclear shielding performance of heavyweight concrete experimental and theoretical analysis using WinXCom program
Mahdy et al. Shielding properties of heavyweight, high strength concrete
JP6901833B2 (ja) コンクリート組成物及びコンクリート硬化体
Alabi et al. Mechanical performance of recycled aggregate concrete containing lathe waste steel fibre
Agrawal et al. Utilization of ceramic waste as a sustainable building material
CZ307779B6 (cs) Stínicí kompozitní stavební materiál pro ochranu před ionizujícím zářením
Sambangi et al. Behaviour of sustainable high strength self-compacting concrete with electrically precipitated fly Ash (EPFA)–A thermal waste
Manogna et al. Tile powder as partial replacement of cement in concrete
Bazhenova et al. at Earthquake Resistant Construction
Jadhao et al. Design and development of high strength heavyweight concrete using SBR
Chen et al. Study on preparation and shielding effect of lead-zinc tailings sand mortar
CHAISAKULKIET et al. Development of aggregate from bottom ash in environmentally friendly concrete
Mukharjee et al. Compressive strength of nano-silica incorporated recycled aggregate concrete
Gharieb et al. Influence of some industrial wastes as a heavy aggregate on durability of concrete upon utilization in the special constructions
Ustabas Effect of Boron Minerals Colemanite and Ulexite on Physical, Chemical and Mechanical Properties of Cement
Abdelaziz Utilization of used-engine oil in concrete as a chemical admixture

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20210518