DE3821684C2

DE3821684C2 -

Info

Publication number: DE3821684C2
Application number: DE3821684A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr. 7900 Ulm De Westarp
Original assignee: Individual
Current assignee: WESTARP, MARTIN, DR., 7900 ULM, DE
Priority date: 1988-06-28
Filing date: 1988-06-28
Publication date: 1993-04-29
Also published as: DE3821684A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Baustoff zur Herstellung von Schutzraumbauten in Form von Mörtel oder Bausteinen mit Metallspänen oder -granulat, insbesondere aus Eisen, als Zuschlagsstoff.The invention relates to a building material for manufacture of shelter structures in the form of mortar or Building blocks with metal chips or granules, in particular made of iron, as an aggregate.

Im Stande der Technik gilt beim Bau von Schutzräumen der Grundsatz, daß ein Mehr an Mauerwerk ein größeres Maß an Schutz bietet, eine Formel, die sowohl vom Bundesamt für Zivilschutz als auch in den öffentlichen Bauämtern praktiziert wird. In diesen Bereichen kommt ebenso wie beim Bau von Selbstschutzräumen der Streitkräfte kein eigentlicher Strahlenschutzbaustoff zum Einsatz. Nur für spezielle und kerntechnische Einsatzzwecke ist geläufig, Neutronenabschirmplatten, Bleielemente und Sandwichbänder einzusetzen, die bereits aus Kostengründen für den Bau von Schutzräumen ausscheiden. Zwar ist es bekannt, als Strahlenschutzbaustoffe Verbundmaterialien einschließlich Beton, Zement, gebundenen Mörtel mit bleihaltigem Spezialglas oder Blei und porenhaltigen natürlichen Materalien als Zuschlag zu verwenden, die jedoch weder in großen Mengen zu wirtschaftlichen Preisen zur Verfügung stehen, noch auf herkömmliche Art und Weise als Fertigmörtel verarbeitbar sind. Daneben verbietet sich aus Kostengründen die von der Verwendung im Siedewasserreaktorbau her bekannten Mineralzuschlagstoffe.The state of the art applies to the construction of shelters the principle that more masonry offers greater levels of protection, a formula that both from the Federal Office for Civil Protection and in the public building authorities is practiced. In these areas come just as in the construction of Self-protection areas of the armed forces are not really Radiation protection building material used. Only for special and nuclear applications are common, Neutron shielding plates, lead elements and To use sandwich tapes that are already for cost reasons for the construction of shelters. It is known as radiation protection building materials Composite materials including concrete, cement, bound mortar with leaded special glass or Lead and porous natural materials as Surcharge to use, however, neither in large Quantities available at economical prices stand, still in the conventional way as Ready mortar can be processed. Also forbids from the use in the Boiling water reactor construction known mineral additives.

Aus einem Beitrag in der Zeitschrift "Beton", Oktober 1978, S. 368 ff ist bekannt, bei Strahlenschutzbeton Zuschlagsstoffe in Form von Eisengranulat und Stahlsand zur Verbessrung der Eigenschaften beizugeben. Zur Korngröße des Stahlsandes werden 0,2 bis 3 mm angegeben, wobei die Herstellung von Betonen großer Rohdichte, die vorwiegend der Abschirmung gegen Gamma-Strahlung dienen, das Ziel ist. Weiterhin ist die Verwendung borhaltiger Zuschlagsstoffe beispielsweise in Form von Borcarbid zur Abschirmung gegen Neutronen angegeben. Eine insoweit vergleichbare Lehre läßt sich auch dem Titel "Baustoffkenntnis" von Scholz, Wagner Verlag, Düsseldorf, 9. Aufl., 1990, S. 183, entnehmen. Aus beiden Druckschriften ist weiterhin die Zugabe von Schwerspat sowie borhaltiger Stoffe bekannt. Aus der DE-OS 29 44 388 wird ausdrücklich die Zugabe von Metallabfällen bzw. -schrot angegeben.From an article in the magazine "Beton", October 1978, p. 368 ff is known for radiation protection concrete Aggregates in the form of iron granules and steel sand to improve the properties to add. The grain size of the steel sand 0.2 to 3 mm specified, the manufacture of concretes of high bulk density, which are predominantly the Shielding against gamma radiation serve the target is. Furthermore, the use of boron-containing additives for example in the form of boron carbide specified for shielding against neutrons. So far comparable teaching can also be the title "Building Material Knowledge" by Scholz, Wagner Verlag, Düsseldorf, 9th ed., 1990, p. 183. Out Both publications continue to add Heavy spar and boron-containing substances are known. Out DE-OS 29 44 388 expressly adds of metal waste or shot.

Hiervon ausgehend hat sich die Erfindung die Schaffung eines Baustoffes für Strahlenschutzbeton zur Aufgabe gemacht, der sich in Verarbeitung und Preis nicht wesentlich von herkömmlichen Baustoffen unterscheidet und für eine breite Anwendung zur Verfügung steht. Proceeding from this, the invention has created of a building material for radiation protection concrete for Task done in processing and price does not differ significantly from conventional building materials and available for wide use stands.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch einen Baustoff, der im trockenen Zustand folgende Zuschlagsstoffe in Gewichtsprozent enthält:This object is achieved by the invention a building material that follows in the dry state Aggregates in percent by weight contains:

15-35% Metallspäne und -granulat,
5-25% Graphitpulver.15-35% metal chips and granules,
5-25% graphite powder.

Bekannt ist, daß die bei atomaren Unfällen oder Explosionen frei werdende Alpha- und Betastrahlung durch nahezu jeden Baustoff fast vollständig abge schirmt werden. Die Qualität des Baustoffes im Hinblick auf Schutzzwecke wird deshalb in ent scheidender Weise bestimmt durch die Fähigkeit zur Abschirmung gegen Gamma-, Röntgen-, Neutro nonen- und thermische Strahlung.It is known that in the case of nuclear accidents or Explosion-free alpha and beta radiation almost completely removed by almost every building material be shielded. The quality of the building material in With regard to protection purposes is therefore in ent determined by ability for shielding against gamma, X-ray, neutro nonen and thermal radiation.

Die Aufgabe der im Baustoff enthaltenen Metall partikel in Form von Spänen oder Granulaten, die insbesondere aus Eisen bestehen können, haben im wesentlichen zur Aufgabe, Röntgen- und Gammastrah lung abzuschirmen. Zwar weisen die Eisenmetallpar tikel gegenüber der an sich bekannten Verwendung von Blei eine etwa doppelt so hohe Halbwertsdicke auf, besitzen dem gegenüber jedoch eine Vielzahl entscheidender Vorzüge. So stehen Metallpartikel in Form industrieller Spanabfälle nicht nur in größerem Maßstab und in verschiedenen, also z.B. rostenden und nichtrostenden Qualitäten zur Ver fügung, sondern sie sind darüberhinaus auch preis günstiger und leichter zu verarbeiten als das Ma terial Blei. Da Herstellung, Verarbeitung, Über wachung und Entsorgung bei Verwendung bleihalti ger Materialien kostenintensiver sind, ergibt sich bei Verwendung eisenhaltiger Baustoffe eine wesent lich höhere Wirtschaftlichkeit der Gesamtkosten- Nutzen-Rechnung. Das Handhaben metallischen Bleis ist deshalb problematisch und schwierig, weil es zementschädlich ist, weil metallische Bleibei mengungen bei höheren Temperaturen in Form gesund heitsschädlicher Dämpfe aus den Baumaterialien ab gegeben werden können und weil durch das hohe spe zifische Gewicht von Blei eine ausgeprägte Ent mischungstendenz bei der Fertigung auftritt. Wei ter ist es bei der Verwendung von Eisenspänen bei Zugrundelegen geeigneter Legierungen des span- oder pulverfömigen Ausgangsmateriales ohne weite res möglich, die Oxidation und die Poreneffekte in geeigneter Weise zu steuern und zu beeinflussen. Aus diesem Grunde wird die Zugabe von Porenbild nern wie Manganoxid oder von Trübungsmitteln wie Titanoxid, Rutil, Ilmenit oder Chromoxide unnö tig.The task of the metal contained in the building material particles in the form of chips or granules, the can consist in particular of iron, have in essential to the task, X-ray and gamma rays shield. Although the ferrous metal par article compared to the use known per se of lead has a half-value thickness which is about twice as high on, however, have a large number decisive advantages. This is how metal particles stand in the form of industrial chip waste not only in larger scale and in different, e.g. rusting and rustproof qualities for ver addition, but they are also price cheaper and easier to process than the Ma lead material. Because manufacturing, processing, about care and disposal when using lead materials are more expensive, results an essential when using ferrous building materials much more cost-effective overall Benefit calculation. Handling metallic lead is problematic and difficult because of it is harmful to cement because metallic lead admixtures at higher temperatures in the form of healthy harmful vapors from the building materials can be given and because of the high spe specific weight of lead a pronounced ent mixing tendency occurs during production. Wei ter it is when using iron shavings Based on suitable alloys of the chip or powder-like starting material without wide res possible, the oxidation and pore effects to control and influence them in a suitable manner. For this reason, the addition of pore structure nern such as manganese oxide or opacifiers such as Titanium oxide, rutile, ilmenite or chrome oxides unnecessary tig.

Sowohl für die soeben beschriebenen Metallpartikel mit Gültigkeit in gleicher Weise für die weiteren und im folgenden beschriebenen Zuschlagstoffe gilt, daß man die Korngröße entsprechend dem späteren Verwendungszweck wählen wird. Geringe Korngrößen finden Verwendung als Fugenwerk bzw. Kleinbautei le, die größeren Durchmesser hingegen für die Her stellung monolithischer Körper, Wände, Deckungen u. dgl. Eine Beeinflussung der mechanischen Festig keit des Schwindens, aber auch die Geschwindigkeit des Mauerbaues selbst lassen sich auf diese Weise beeinflussen. So wird ein zügiger Mauerbau dann möglich, wenn die Zuschlagstoffe bzw. Metallparti kel etwa in Fugengröße gewählt werden, da dann be reits vor dem Abbinden der gesamten Mörtelmasse die darüberliegenden Mauersteine tragfähig angeordnet werden können.Both for the metal particles just described with validity in the same way for the others and the aggregates described below apply that the grain size according to the later Will be used. Small grain sizes are used as joints or small building parts le, the larger diameter, however, for the Her position of monolithic bodies, walls, covers u. The like. Influencing the mechanical strength speed of dwindling, but also the speed the building of the wall itself can be done in this way influence. This is how a quick wall construction will be possible if the aggregates or metal parts be selected approximately in joint size, since then be before setting the entire mortar mass overlying bricks arranged load-bearing can be.

Der weitere Zuschlagsstoff Graphit bietet einmal Schutz gegen Neutronenstrahlung, ist darüberhi naus jedoch auch von Bedeutung für die Erzeugung eines in seiner Gesamtheit spezifisch leichten Gemisches und zur Verbesserung der Mischfähig keit. Darüberhinaus ergeben sich wesentlich glat tere Oberflächen, die eine wirksame Flächende kontamination sowie das schnelle Anbringen reflek tierender Schutz- oder Hinweisanstriche erlaubt. Von ausschlaggebender Bedeutung ist, daß das be kanntermaßen als Gleitmittel wirkende Graphit in vielen Zustandsformen zu einer erheblichen Vermin derung der Stabilität beiträgt, die Erfindung dem gegenüber erkannt hat, daß bei der vorgeschla genen Zusammensetzung des Gemisches die Druck belastbarkeit erhalten bleibt. Als weiterer Vor teil ergibt sich, daß der erfindungsgemäße Bau stoff von sich aus ohne weiteres und vor allem ohne zusätzliche Bearbeitungsschritte aushärtet. Die Anwendung von Preß-, Rüttel- oder Walzver fahren ist überflüssig. Die Addition langfri stig gesundheitsbedenklicher Zusätze oder brand gefährdeter Stoffe wie Benzol-, PVC- oder Asbest verbindung werden vermieden.The additional aggregate graphite offers once Protection against neutron radiation is beyond However, it is also important for production one specifically light in its entirety Mixture and to improve the miscibility speed. In addition, they are considerably smooth tere surfaces that have an effective surface finish contamination as well as the quick application reflec animal protective or informational coatings allowed. It is of crucial importance that the be known to act as a lubricant graphite in many forms of state to a considerable reduction stability contributes to the invention has recognized that in the proposed gene composition of the mixture the pressure resilience is retained. As another before partly results that the construction according to the invention fabric of its own accord, above all cures without additional processing steps. The use of pressing, vibrating or rolling driving is superfluous. The long-term addition constantly harmful additives or fire endangered substances such as benzene, PVC or asbestos connection are avoided.

Der zunächst im Trockenzustand vorliegende Bau stoff ergibt durch Beigabe von Wasser einen Frischmörtel, der verwendet werden kann für Fu gen, für die Herstellung eines Mauerwerkes, das Herstellen von Bausteinen, Abdeckungen, Wänden und geschalter Gießbauteile. Die Verwendung be darf keinerlei besonderer Kenntnisse und kann so gar von einfachen Helfern bei der Herstellung der Schutzraumbauten, strahlengeschützter Tierunter stände usw. verwendet und eingesetzt werden. Es vereinigen sich einmal Einfachheit der Beschaffung, Überwachung, Lagerung und Verarbeitung mit einer hohen Schutzwirkung gegen Auswirkungen atomarer Unfälle und Explosionen. Dies gilt gleichermaßen für den Baustoff in trockenem Zustand (Werktroc kenmörtel) als auch für den zementgebundenen Frischmörtel. Der Baustoff besitzt eine Poren- bzw. Gammastrahlen- und Neutronenabsorbtionsdich te, bietet demnach einen hohen Schutz vor atoma rer Strahlung und zusätzlich eine relativ glatte Oberfläche, die dem Niederschlagen gefährlicher Stoffe (z. B. B-Waffen) entgegenwirkt sowie die Dekontamination erleichtert bei gleichzeitig ver gleichsweise hoher Säurefestigkeit, um Schutz vor Einwirkung chemischer Substanzen (C-Waffen) zu erleichtern. Diese Ergebnisse erhält man ohne die Zugabe faserhaltiger, polymerer oder polyzykli scher, aromatischer Kohlenwasserstoffverbindungen. Damit bietet der Baustoff Schutz gegen die Auswir kungen atomarer, biologischer und chemischer Waffen. Da dessen Rohdichte nur vergleichsweise geringfügig nach oben abweicht, kann er wie ein herkömmlicher Baustoff, d.h. ohne technische Schwierigkeiten auf der Baustelle verarbeitet werden.The building initially in dry condition By adding water, fabric gives one Fresh mortar that can be used for Fu gen, for the production of masonry, the Manufacture of building blocks, covers, walls and switched cast components. The use be must not have any special knowledge and so can even from simple helpers in the production of the Sheltered buildings, radiation-protected animal shelters stands etc. are used and used. It simplicity of procurement unite, Monitoring, storage and processing with one high protective effect against effects of atomic Accidents and explosions. This applies equally for the building material in dry condition (factory croc mortar) as well as for cement-bound Fresh mortar. The building material has a pore or gamma ray and neutron absorption te, therefore offers a high level of protection against atoma radiation and also a relatively smooth one Surface that is more dangerous from precipitation Counteracts substances (e.g. B-weapons) and the Decontamination facilitates at the same time ver equally high acid resistance to protect against Exposure to chemical substances (C-weapons) facilitate. You get these results without the Add fiber, polymer or polycyclic shear, aromatic hydrocarbon compounds. The building material thus offers protection against the impact nuclear, biological and chemical weapons. Since its bulk density is only comparatively minor deviates upwards, it can be like a conventional one Building material, i.e. without any technical difficulties the construction site.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung wird die Bei gabe von bis zu 25% Naturstein in einer bevorzug ten Körnung von 3-30 mm, hier insbesondere von Schwerspat und/oder Granit und/oder Basalt, vorge schlagen. Ein reduzierter Anteil wasseraufnehmen der Gesteine wie Sandstein erhöht die Frostsicher heit, während großstückige Quarzzuschläge mit ihrer sprunghaften Wärmedehnung oberhalb 575 Grad Celcius vermieden werden können.In an expedient further training, the Bei giving up to 25% natural stone in one th grain of 3-30 mm, here in particular of Heavy spar and / or granite and / or basalt, pre beat. Take up a reduced proportion of water the rocks like sandstone increase the frost resistance unit, while large quartz aggregates with their abrupt thermal expansion above 575 degrees Celsius can be avoided.

Die Beigabe von vulkanischem Granit-, Basalt und insbesondere Schwerspatgestein erhöht die Strah lungsabsorption und die thermomechanische Belast barkeit des Baustoffes wesentlich, ohne die Kosten in die Höhe zu treiben. Sie können ohne weiteres und vorteilhaft als Ersatz der üblichen Zuschlag stoffe Sand und Kies eingesetzt werden. Insbesonde re der als bevorzugt anzusehende Schwerspat weist ähnlich wie die Eisenpartikel eine im Vergleich zu Blei höhere Halbwertsdicke auf, bietet dafür gerin ge Endmischungstendenzen bei immer noch ausgepräg tem Strahlenschutz. Bei den angegebenen Steinmate rialien handelt es sich um allgemein zur Verfügung stehende und insbesondere auch in der Bundesre publik Deutschland in großen Lagerstätten auftre tende Mineralien. Sie können in Kohlenlagern oder oberflächlich auftreten und abgebaut werden. Ähn liches gilt bei Zugabe von Sand hoher Strahlungs absorption wie z. B. von Schwerspatmehl. Die bis her beschriebenen Zugaben von Sand und Naturstein haben zum Ziel die Erhöhung der Absorption von Gamma- und Röntgenstrahlen.The addition of volcanic granite, basalt and especially heavy spar stone increases the beam absorption and the thermomechanical load Availability of the building material significantly without the costs to drive up. You can easily and advantageous as a replacement for the usual surcharge sand and gravel are used. In particular re shows the preferred spar spar similar to the iron particles compared to one Lead has a higher half-value thickness, but offers little end mix tendencies are still pronounced radiation protection. At the specified stone mate rialien are generally available standing and especially in the federal government public Germany appear in large deposits minerals. You can in coal stores or occur superficially and are degraded. Similar The same applies when sand with high levels of radiation is added absorption such as B. of heavy spar flour. The up additions of sand and natural stone described here aim to increase the absorption of Gamma and X-rays.

Zur Unterstützung des der Absorption der Neutro nen dienenden Graphites wird vorgeschlagen, 0,05 bis 0,5% Bor-Phosphorverbindungen beizufügen. Hierdurch erhöht sich zusätzlich die Säurefestig keit verbessert sich das Korrosionsverhalten gegen über den Stahlarmierungen. Schließlich sind die Wir kungen als Fließmittel bzw. Betonverflüssiger als zusätzliche Vorteile zu erwähnen. Unter Bor-Phos phorverbindungen sind im speziellen zu verstehen: Bor-Phosphat sowie Bor-Phosphidverbindungen unter schiedlicher Wertigkeit. In stereometrischer Hin sicht kann Bor-Phosphat (BP04) das Siliciumdioxid des Sandes in strukturmäßiger Hinsicht ersetzen. Als Vorteil ist auch anzusehen, daß bei Verwendung von Bor-Phosphat als Fließmittel an Stelle von Kalziumligninsulfonat die langfristige Feucht festigkeit erhöht wird und zur Korrosion beitra gende Fäulniserreger, wie z. B. der Hausschwamm, überhaupt nicht auftreten können, da das zu ihrer Ernährung erforderliche Lignin nicht mehr zur Ver fügung steht.To support the absorption of the neutro A serving graphite is suggested, 0.05 add up to 0.5% boron-phosphorus compounds. This also increases the acid resistance The corrosion behavior improves over the steel reinforcements. After all, we are kung as plasticizer or concrete plasticizer as mention additional benefits. Under Bor-Phos phoric compounds are to be understood in particular: Boron phosphate as well as boron phosphide compounds different values. In stereometric hints Boron phosphate (BP04) can also see the silicon dioxide structurally replace the sand. Another advantage is that when in use of boron phosphate as a superplasticizer instead of Calcium lignin sulfonate the long-term moisture strength is increased and contributes to corrosion decay pathogens such. B. the house sponge, cannot occur at all because that is theirs Lignin no longer required for nutrition is standing.

Von besonderem Vorteil ist im Hinblick auf den Schutz gegen C-Waffen die Verwendung von säurefe stem Zement mit einem prozentualem Gewichtsanteil von 5-35%. Hierzu zählen insbesondere der Sul phadur-Zement.Is of particular advantage with regard to the Protection against C weapons the use of acidic stem cement with a percentage by weight from 5-35%. These include in particular the Sul phadur cement.

Eine wesentliche Verbesserung des Schutzes gegen die Einwirkungen insbesondere chemischer als auch konventioneller Waffen läßt sich erreichen durch Verwendung von aluminiumoxidhaltigen Verbindungen, wie sie beispielsweise in Form des Feuerzements bekannt sind und auch in Tonerdeverbindungen oder Feldspat zur Verfügung stehen. Sie erhöhen die Bindungseigenschaft sowie die Oberflächenfestig keit, verbessern die Beständigkeit gegenüber Rauch gasen, Nebelkerzen und Chemikalien in Gas-, Aero sol-, Tropfen- oder flüssiger Form und insbesondere die Feuer- und Hitzefestigkeit. Diese Stoffe haben zum Vorteil, daß sie gesundheitlich völlig unbedenk lich sind, keine Zementallergie, wie beispielsweise das Chromoxid, auslösen können, und eine vernachläs sigbar geringe, kontrollierbare und deshalb spätere Strahlungsmessungen nicht beeinträchtigende Eigenra dioaktivität aufweisen. Durch geeignete Wahl von Kerngrößen und Gewichtsanteilen lassen sich problem los brauchbare, den Betonnormen entsprechende Sieb linien erreichen.A significant improvement in protection against the effects especially chemical as well conventional weapons can be achieved through Use of compounds containing aluminum oxide, such as in the form of fire cement are known and also in alumina compounds or Feldspar are available. You increase that Binding property as well as the surface strength ability to improve smoke resistance gases, fog candles and chemicals in gas, aero sol, drop or liquid form and in particular the fire and heat resistance. Have these substances to the advantage that they are completely harmless to health Lich, no cement allergy, such as the chromium oxide, can trigger, and neglect sigbar small, controllable and therefore later Eigenra not impairing radiation measurements exhibit dioactivity. By appropriate choice of Core sizes and proportions by weight can be problem usable sieve that meets the concrete standards reach lines.

Claims

1. Building material for the manufacture of shelter buildings in the form of mortar or building blocks with metal chips or granules, in particular iron as an additive, characterized in that the building material contains the following additives in weight percent in dry condition: 15-35% metal chips and granules
5-25% graphite powder.

2. Building material according to claim 1, characterized in that metal chips or granules have a grain size of 0.1-3 mm.

3. Building material according to claim 1 or 2, characterized in that the graphite powder has a grain size of 0.1 to 2 mm.

4. Building material according to one of claims 1 to 3, characterized characterized that he continued up to 25 Weight percent natural stone, especially heavy spar, Contains graphite, basalt.

5. Building material according to claim 4, characterized in that the natural stone has a grain size of 3 to 30 mm owns.

6. Building material according to one of claims 1 to 5, characterized characterized that he continued to 5-15 weight percent Sand with high radiation absorption, e.g. B. Contains heavy spar flour.

7. Building material according to claim 6, characterized by a sand with a grain size of 0.1 to 3 mm.

8. Building material according to one of claims 1 to 7, characterized characterized that he continues to 0.05 to 0.5 Contains weight percent boron-phosphorus compounds.

9. Building material according to one of claims 1 to 8, characterized characterized in that he continued to 5 to 35 weight percent contains acid-resistant cement.

10. Building material according to one of claims 1 to 9, characterized characterized that he continued up to 25 Weight percent aluminum oxide compounds such as fire cement, Contains alumina or feldspar.