ES2440116B2

ES2440116B2 - Procedure for obtaining anti-radiation structural concrete

Info

Publication number: ES2440116B2
Application number: ES201200761A
Authority: ES
Inventors: Miguel Ángel VICENTE CABRERA; Dorys Carmen GONZÁLEZ CABRERA
Original assignee: Universidad de Burgos
Current assignee: Universidad de Burgos
Priority date: 2012-07-25
Filing date: 2012-07-25
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2032-07-25
Also published as: ES2440116A1

Abstract

La presente invención tiene por objeto un hormigón estructural pesado anti-radiaciones, apto para su utilización como elemento estructural en recintos de contención de radiaciones.#Para conseguir esto se propone la fabricación de un hormigón con dos características singulares:#1. Utilización de baritina como árido, en sustitución del árido convencional. La baritina aporta densidad al hormigón y además se trata de un mineral muy común en España.#2. Utilización de fibras metálicas, que aportan capacidad estructural. Esto permite que el hormigón tenga una doble función: de blindaje frente a las radiaciones y estructural.The object of the present invention is a heavy anti-radiation structural concrete, suitable for use as a structural element in radiation containment enclosures. # To achieve this, it is proposed to manufacture a concrete with two unique characteristics: # 1. Use of barite as an aggregate, replacing conventional aggregate. Barite provides density to concrete and is also a very common mineral in Spain. # 2. Use of metallic fibers, which provide structural capacity. This allows the concrete to have a double function: shielding against radiation and structural.

Description

Procedimiento de obtención de hormigón estructural pesado anti-radiaciones Procedure for obtaining heavy anti-radiation structural concrete

OBJETO DE LA INVENCiÓN: OBJECT OF THE INVENTION:

La presente invención tiene por objeto un hormigón estructural pesado anti-radiaciones, apto para su utilización como elemento estructural en recintos de contención de radiaciones. The present invention aims at a heavy anti-radiation structural concrete, suitable for use as a structural element in radiation containment enclosures.

Se propone un hormigón con dos propiedades combinadas. Por un lado, se trata de un hormigón estructural, con capacidad de soportar esfuerzos de naturaleza mecánica. Por otro lado, se trata de un hormigón anti-radiaciones, con capacidad para contener radiaciones emitidas por elementos radiactivos. A concrete with two combined properties is proposed. On the one hand, it is a structural concrete, with the ability to withstand stresses of a mechanical nature. On the other hand, it is an anti-radiation concrete, with the capacity to contain radiations emitted by radioactive elements.

ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN: BACKGROUND OF THE INVENTION:

Existen multitud de instalaciones nucleares que requieren de la fabricación de recintos dentro de los cuales se alojen los elementos radiactivos, de tal forma que la radiación generada no salga de los mismos, contaminando el entorno. Entre ellos cabe destacar las instalaciones médicas, las centrales nucleares, instalaciones asociadas a la industria nuclear (incluidos los centros de almacenamiento de residuos nucleares, etc), centros de investigación, etc. There are many nuclear facilities that require the manufacture of enclosures within which the radioactive elements are housed, so that the radiation generated does not leave them, contaminating the environment. These include medical facilities, nuclear power plants, facilities associated with the nuclear industry (including nuclear waste storage centers, etc.), research centers, etc.

En todos estos casos se utiliza, de forma habitual, bien muros de hormigón convencional de gran espesor o bien, si eso no es posible, disponer blindajes de plomo, acero, etc. In all these cases, conventional thick concrete walls are used, or if that is not possible, provide lead, steel, etc. shields.

En estos casos, un hormigón pesado, con una densidad elevada, permite reducir de forma considerable el espesor de la pared de protección, y evitar la disposición de blindajes adicionales. Es posible, de este modo, reducir considerablemente los costes de la instalación. In these cases, a heavy concrete, with a high density, allows to reduce considerably the thickness of the protection wall, and avoid the provision of additional shielding. It is thus possible to reduce installation costs considerably.

Adicionalmente, en muchos casos prácticos, estos recintos de contención también tienen funciones estructurales; es decir, deben ser capaces de recoger y transmitir cargas exteriores en condiciones de seguridad (no solo peso propio, sino también cargas de uso, viento, sismo, etc). Additionally, in many practical cases, these containment enclosures also have structural functions; that is, they must be able to collect and transmit external loads in safety conditions (not only their own weight, but also use loads, wind, earthquake, etc.).

Se hace necesario desarrollar un hormigón pesado que, además, presente capacidad estructural suficiente. It is necessary to develop a heavy concrete that also has sufficient structural capacity.

Se propone la fabricación de un hormigón estructural pesado anti-radiaciones con dos características singulares: The manufacture of a heavy structural anti-radiation concrete with two unique characteristics is proposed:

1. Sustitución del árido convencional en la fabricación de hormigón (caliza y/o sílice) por baritina. Se trata de un material muy común en la naturaleza, siendo también abundante en España. Presenta las siguientes caracteristicas: 1. Replacement of conventional aggregate in the manufacture of concrete (limestone and / or silica) with barite. It is a very common material in nature, being also abundant in Spain. It has the following characteristics:

a. to.: Es más denso que el árido convencional, lo que aporta densidad al conjunto. It is denser than conventional aggregate, which brings density to the whole.

b. b.: Presenta menor dureza que el árido convencional, lo que facilita su molienda. It has less hardness than conventional aggregate, which facilitates its grinding.

2. Adición de fibras de acero. Las fibras de acero (material más denso que el conjunto), aportan densidad a la mezcla, y además, aportan capacidad mecánica (especialmente frente a esfuerzos de tracción) al hormigón, lo que lo hace apto desde el punto de vista estructural. 2. Addition of steel fibers. Steel fibers (material denser than the whole), add density to the mixture, and also provide mechanical capacity (especially against tensile stresses) to the concrete, which makes it structurally suitable.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCiÓN La invención se refiere a un hormigón estructural pesado anti-radiaciones, de utilización combinada como elemento estructural y de contención de radiaciones. Es especialmente útil para la fabricación de muros de contención radiactiva que además deban tener función estructural. La invención es un hormigón estructural pesado anti-radiaciones reforzado con fibras de acero con una densidad media de al menos 3,6 gr/cm3 y una resistencia característica a compresión a los 28 días de, al menos, 35 MPa. Este hormigón contiene, por 1 m3: ~ 250 a 260 kg de cemento. DESCRIPTION OF THE INVENTION The invention relates to a heavy structural anti-radiation concrete, combined use as a structural and radiation containment element. It is especially useful for the manufacture of radioactive containment walls that also have a structural function. The invention is an anti-radiation heavy structural concrete reinforced with steel fibers with an average density of at least 3.6 gr / cm3 and a characteristic compressive strength at 28 days of at least 35 MPa. This concrete contains, per 1 m3: ~ 250 to 260 kg of cement.

100 a 110 I de agua. }lo 1120 a 1180 kg de árido grueso de baritina (tamaño máximo 20 mm). }lo 1800 a 2100 kg de árido fino de baritina. 100 to 110 I of water. } 1120 to 1180 kg of coarse barite aggregate (maximum size 20 mm). } 1800 to 2100 kg of fine barite aggregate.

}lo 120 a 280 kg de micronizado de baritina. }lo Fluidificante: según especificación del fabricante. Fibras metálicas, hasta un 1,5% en peso. } 120 to 280 kg of micronized barite. } the Fluidifier: according to the manufacturer's specification. Metal fibers, up to 1.5% by weight.

El cemento a utilizar será, siempre, sulforresistente. El árido presentará una pureza superior al 95%. MODO DE REALIZACiÓN DE LA INVENCiÓN The cement to be used will always be sulfor resistant. The aggregate will have a purity greater than 95%. MODE OF INVENTION

El procedimiento para la obtención de un hormigón estructural pesado anti-radiaciones reforzado con fibras de acero en el que se sustituye el árido convencional por baritina. Se The procedure for obtaining a heavy structural anti-radiation concrete reinforced with steel fibers in which the conventional aggregate is replaced by barite. Be

muestran ejemplos de la invención, los cuales no son limitativos del alcance de la invención. show examples of the invention, which are not limiting the scope of the invention.

DESCRIPCiÓN DE UN EJEMPLO DE REALIZACiÓN DESCRIPTION OF AN EXAMPLE OF REALIZATION

5 El ejemplo 1. 5 Example 1.

Se ha preparado un hormigón con la siguiente composición (para 1 m3): }> 250 kg de cemento }> 1041 de agua }> 18 I de fluidificante A concrete has been prepared with the following composition (for 1 m3): }> 250 kg of cement }> 1041 water }> 18 I of fluidizer

10 1147 kg de árido grueso de baritina (tamaño máximo 20 mm) }> 1953 kg de árido fino de baritina » 276 kg de micronizado de baritina }> 1% de fibra metálica. 10 1147 kg of coarse barite aggregate (maximum size 20 mm)}> 1953 kg of fine barite aggregate »276 kg of barite micronized}> 1% metallic fiber.

La densidad característica obtenida ha sido de 3,62 gr/cm3. la resistencia característica a 15 compresión a los tres días fue 27> 1 MPa, y 45,8 MPa a los veintiocho días. The characteristic density obtained has been 3.62 gr / cm3. the characteristic resistance at 15 compression at three days was 27> 1 MPa, and 45.8 MPa at twenty eight days.

Claims

1. one.: Procedimiento de obtención de hormigón estructural anti-radiaciones a partir de la mezcla de baritina, cemento, agua y fibras de acero, que comprende el empleo de baritina en sustitución del árido convencional con diámetro de partícula comprendido entre O y 0,063 mm para el caso del micronizado de barilina (porcentaje en peso, entre el 3% y el 9%), entre 0,063 mm y 2 mm para el caso del árido fino de baritina (porcentaje en peso, entre el 45% y el 62%) y entre 2 y 20 mm para el caso del árido grueso de baritina (porcentaje en peso entre el 28% y el 35%), con pureza superior al 95%. Procedure for obtaining anti-radiation structural concrete from the mixture of barite, cement, water and steel fibers, which includes the use of barite in replacement of the conventional aggregate with particle diameter between 0 and 0.063 mm for the case of micronized bariline (weight percentage, between 3% and 9%), between 0.063 mm and 2 mm for the case of fine barite aggregate (weight percentage, between 45% and 62%) and between 2 and 20 mm in the case of coarse barite aggregate (weight percentage between 28% and 35%), with purity greater than 95%.

2. 2.: Procedimiento de obtención de hormigón estructural antí-radiaciones, según reivindicación 1, caracterizado porque se emplea fibras de acero comprendido ente 0% y 2% en peso. Method of obtaining anti-radiation structural concrete, according to claim 1, characterized in that steel fibers comprised between 0% and 2% by weight are used.

3. 3.: Procedimiento de obtención de hormigón estructural anti-radiaciones, según reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la relación agua/cemento se encuentra entre 0,35 y 0,45. Procedure for obtaining anti-radiation structural concrete, according to claims 1 and 2, characterized in that the water / cement ratio is between 0.35 and 0.45.

4. Four.: Procedimiento de obtención de hormigón estructural anti-radiaciones, según reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque su densidad es superior a 3,6 gr/cm3. Procedure for obtaining anti-radiation structural concrete, according to claims 1 to 3, characterized in that its density is greater than 3.6 gr / cm3.

5. 5.: Procedimiento de obtención de hormigón estructural anti-radiaciones, según reivindicaciones 1 a 4 caracterizado porque la resistencia característica a compresión a los 28 días es superior al 30 MPa. Procedure for obtaining anti-radiation structural concrete, according to claims 1 to 4, characterized in that the characteristic compressive strength at 28 days is greater than 30 MPa.

6. 6.: Procedimiento de obtención de hormigón estructural anti-radiaciones, según reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se emplea cemento sulforesistente. Procedure for obtaining anti-radiation structural concrete, according to claims 1 to 5, characterized in that sulforesistant cement is used.

7. 7.: Procedimiento de obtención de hormigón estructural anti-radiaciones, según reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque puede ser empleado en estructuras de contención de radiaciones. Procedure for obtaining anti-radiation structural concrete, according to claims 1 to 6, characterized in that it can be used in radiation containment structures.