DE19947302A1 - Werkstoff für den konstruktiven Ingenieurbau zur Abschirmung radioaktiver Stra hlung - Google Patents
Werkstoff für den konstruktiven Ingenieurbau zur Abschirmung radioaktiver Stra hlungInfo
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Abstract
Die Erfindung bietet die Möglichkeit, strahlenabsorbierende Betonkonstruktionen in der beim normalen Betonbau gewohnten Weise zu erstellen. DOLLAR A Erreicht wird dies durch die Verwendung von Bildröhren-Recyclingglas, welches als Zuschlagstoff einem Beton zugesetzt wird, in Kombination mit textiler Bewehrung, z. B. Kunstfasern, Baumwolle, Carbon- oder auch Glasfasern. Der Beton ist in seiner Alkalität stark herabgesetzt, so daß die textile Bewehrung und das Bildröhren-Recyclingglas nicht angegriffen werden. DOLLAR A Durch Einschmelzen von Bildröhren-Recyclingglas und Herstellung von Fasern oder dünnen Stäben daraus ist es auch möglich, strahlenabsorbierende Glasbewehrungen zu gewinnen. Dies vergrößert die strahlenabsorbierende Wirkung des beschriebenen Verbundwerkstoffes.
Description
Die Erfindung betrifft die Herstellung strahlenabsorbierender Baukonstruktionen.
Es ist aus der DE 44 33 795 C2 ein radioaktive Strahlung abschirmender Verbundwerkstoff be
kannt, der aus gereinigtem Glasbruch des Bildröhrenrecyclings als Zuschlagstoff zu einer Binde
mittelmatrix aus Polymerbeton oder Sulfathüttenzement nach DIN 4210 besteht.
Dieser Werkstoff kann vorteilhaft zur Herstellung von Wänden und anderen druckbelasteten Kon
struktionen dienen. Es ist jedoch nicht möglich, freitragende Decken und andere zugbeanspruchte
Konstruktionen daraus herzustellen.
Aufgrund der geringen Alkalität des Bindemittels, welches gewählt wurde, um die chemische Stabi
lität des Bildröhrenglases zu gewährleisten, ist man nicht in der Lage, den Verbundwerkstoff wie
gewohnt mit Stahl zu bewehren. Der Stahl würde mit der Zeit korrodieren.
Aus der Zeitschrift "Silikattechnik" (S. 196-200, Vol. 31 (1980), Juli, No. 7, Berlin, DDR) und der
WO 91/04953 ist es bekannt, Glasfasern als Flächengebilde oder Bündel zur Bewehrung von
Beton einzusetzen. Es werden alkalibeständige Glasfasern oder alkalireduzierter Beton
eingesetzt.
Weiterhin sind zur Zeit Versuche im Gange, andere Textilien als Glasfasern zur Bewehrung von
Beton einzusetzen.
Die auf dem Markt befindlichen Werkstoffe auf Betonbasis sind entweder in der Lage Zugbelastun
gen aufzunehmen, dabei aber nur unzureichend Strahlung zu absorbieren, oder aber sie absorbie
ren Strahlung hinreichend, sind aber nicht zugstabil.
Mit der Aufgabe der dauerhaften Einkapselung von radioaktiven Gegenständen, z. B. auch ganzer
stillgelegter Kernreaktoren, entstand nun der Bedarf nach einem preisgünstigen strahlenabsorbie
renden Werkstoff, der auch Zugbelastungen auszuhalten im Stande ist.
Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Wesentliches Merkmal ist hierbei die Kombination von Glasbruch aus dem Bildröhrenrecycling,
bevorzugt in einer von Oberflächenbeschichtungen befreiten Form, als strahlenabsorbierender
Komponente in einem Beton, mit einem in seinem Alkaligehalt reduzierten Bindemittel, unter Ver
wendung von Textilfasern, Textilfaserbündeln oder Textilfasermatten oder nichtmetallischen, zug
aufnahmefähigen dünnen Stäben als Bewehrung. Da bereits zum chemischen Schutz des Glas
bruchs eine im Alkaligehalt reduzierte Bindemittelmatrix eingesetzt wird, können als Textilfasern
auch Glasfasern eingesetzt werden. Es kann dabei sogar auf den Einsatz teurer, alkaliresistenter
Glasfasern verzichtet werden und herkömmliche zum Einsatz kommen.
Um die strahlenabsorbierende Wirkung des neuen, zugstabilen strahlenabsorbierenden Verbund
werkstoffes weiter zu erhöhen, ist es auch möglich, zusätzlich zum strahlenabsorbierenden Zu
schlagstoff die zum Einsatz kommenden Glasfasern aus strahlenabsorbierendem Glas aus dem
Bildröhrenrecycling herzustellen. Hierzu wird entweder die gesamte, von nichtmineralischen Be
standteilen befreite Bildröhre eingeschmolzen und zu dünnen Stäben gegossen oder zu Fasern
versponnen, oder es wird der von seinen Oberflächenbeschichtungen gereinigte Glasbruch dazu
verarbeitet.
An Stelle von Glasfasern lassen sich auch andere gegenüber der beschriebenen Matrix resistente
Fasern verwenden, z. B. Carbonfasern, Cellulose, Kevlar. Cellulose, z. B. in der Form von Baum
wolle, stellt eine sehr preisgünstige, gegen Alkalien beständige Faser dar.
Bei extrem starker Strahlenbelastung, z. B. zur Abschirmung von Reaktoren, erweisen sich vor
allem Glasfasern sowie Fasern aus sogenannten Leiterkettenpolymeren (Polymere mit einem min
destens doppelten molekularen Rückgrat) als vorteilhaft, da sie sich nach einem Strahlenschaden
mit größerer Wahrscheinlichkeit selbst reparieren (ein Beispiel für ein solches Polymer, welches
ein doppeltes molekulares Rückgrat enthält, ist Kevlar).
Weiterhin ist darauf zu achten, daß die verwendete Textilfaser für die abzuschirmende Strahlung
keinen großen Wirkungsquerschnitt aufweist, wenn diese Strahlung chemische Bindungen in den
Fasermolekülen irreversibel zerstört, denn dann findet nach und nach eine Verringerung der Zug
festigkeit der Fasern statt.
Als Bindemittelmatrix kommt jeder mit der Faser einen Verbund bildende Beton in Frage, der einen
pH-Wert seines Porenwassers von weniger als etwa 12,6, bevorzugt weniger als 11 aufweist und
damit das Bildröhrenglases nicht oder nur kaum angreift. Beispiele hierfür sind z. B. Sulfathütten
zement nach DIN 4210, Sulfoaluminatzement bzw. Ferroaluminatzement (z. B. gemäß JC 714)
oder Polymerbeton. Bei Verwendung von Cellulosefasern muß zusätzlich noch darauf geachtet
werden, daß der pH-Wert größer als etwa 8 ist.
Speziell bei Verwendung von Sulfoaluminatzement oder Ferroaluminatzement ist es möglich, auch
Glasbruch aus dem Bildröhrenrecycling zu verwenden, der nicht von seinen Oberflächenbe
schichtungen befreit wurde, da diese Bindemittel zum Einkapseln von Schadstoffen geeignet sind.
Claims (12)
1. Strahlenabsorbierender Verbundwerkstoff aus einem Beton mit einem glasverträglichen Binde
mittel, der als strahlenabsorbierenden Zuschlagstoff von den Oberflächenbeschichtungen be
freiten gereinigten Glasbruch aus dem Bildröhrenrecycling enthält,
dadurch gekennzeichnet, daß er eine textile Bewehrung in Form von Fasern, Faserbündeln
oder Fasermatten oder dünnen nichtmetallischen Stäben enthält.
2. Strahlenabsorbierender Verbundwerkstoff aus einem Beton mit einem glasverträglichen Binde
mittel, der als strahlenabsorbierenden Zuschlagstoff Glasbruch aus dem Bildröhrenrecycling
enthält, welcher nicht von den Oberflächenbeschichtungen befreit wurde,
dadurch gekennzeichnet, daß er eine textile Bewehrung in Form von Fasern, Faserbündeln
oder Fasermatten oder dünnen nichtmetallischen Stäben enthält.
3. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Material der textilen Bewehrung um Glasfasern
oder dünne Glasstäbe handelt.
4. Verbundwerkstoff nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Material der textilen Bewehrung um Glasfasern
handelt, die aus Glas aus dem Bildröhrenrecycling hergestellt wurden.
5. Verbundwerkstoff nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Material der textilen Bewehrung um Fasern aus
einem Leiterkettenpolymer handelt.
6. Verbundwerkstoff nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Material der textilen Bewehrung um Carbonfa
sern handelt.
7. Verbundwerkstoff nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch die kennzeichnet, daß es sich bei dem Material der textilen Bewehrung um Fasern aus
Kevlar handelt.
8. Verbundwerkstoff nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Material der textilen Bewehrung um Cellulosefa
sern handelt.
9. Verbundwerkstoff nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Textilfaser für die abzuschirmende Strahlung ei
nen volumenbezogenen Wirkungsquerschnitt aufweist, der weniger als die Hälfte des Wertes
der umgebenden Matrix beträgt.
10. Verbundwerkstoff nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Bindemittel um Sulfathüttenzement nach DIN
4210 handelt.
11. Verbundwerkstoff nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Bindemittel um Sulfoaluminatzement und/oder
Ferroaluminatzement handelt.
12. Verbundwerkstoff nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Bindemittel um Polymerbeton handelt.
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|---|---|---|---|
| DE19947302A DE19947302A1 (de) | 1999-09-18 | 1999-10-01 | Werkstoff für den konstruktiven Ingenieurbau zur Abschirmung radioaktiver Stra hlung |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE19947302A1 true DE19947302A1 (de) | 2001-03-22 |
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| DE19947302A Withdrawn DE19947302A1 (de) | 1999-09-18 | 1999-10-01 | Werkstoff für den konstruktiven Ingenieurbau zur Abschirmung radioaktiver Stra hlung |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19947302A1 (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE20210413U1 (de) | 2002-07-05 | 2002-09-05 | Vollack Parkhaus AG, 76189 Karlsruhe | Deckenkonstruktion insbesondere für ein Parkhaus |
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- 1999-10-01 DE DE19947302A patent/DE19947302A1/de not_active Withdrawn
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