PL239725B1 - Mieszanina do impregnacji kruszywa mineralnego w postaci grysu serpentynitowego, zaimpregnowany grys serpentynitowy oraz zastosowanie zaimpregnowanego grysu serpentynitowego do wytwarzania konstrukcyjnego betonu oslonowego, zwlaszcza na oslony radiologiczne - Google Patents
Mieszanina do impregnacji kruszywa mineralnego w postaci grysu serpentynitowego, zaimpregnowany grys serpentynitowy oraz zastosowanie zaimpregnowanego grysu serpentynitowego do wytwarzania konstrukcyjnego betonu oslonowego, zwlaszcza na oslony radiologiczne Download PDFInfo
- Publication number
- PL239725B1 PL239725B1 PL421123A PL42112317A PL239725B1 PL 239725 B1 PL239725 B1 PL 239725B1 PL 421123 A PL421123 A PL 421123A PL 42112317 A PL42112317 A PL 42112317A PL 239725 B1 PL239725 B1 PL 239725B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- aggregate
- concrete
- mixture
- mineral aggregate
- grain size
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 67
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title claims abstract description 64
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 23
- 239000011707 mineral Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title description 7
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 title description 3
- 239000004575 stone Substances 0.000 title 1
- 239000012764 mineral filler Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 4
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 claims description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- HRKAMJBPFPHCSD-UHFFFAOYSA-N Tri-isobutylphosphate Chemical compound CC(C)COP(=O)(OCC(C)C)OCC(C)C HRKAMJBPFPHCSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims description 4
- DHNRXBZYEKSXIM-UHFFFAOYSA-N chloromethylisothiazolinone Chemical compound CN1SC(Cl)=CC1=O DHNRXBZYEKSXIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BEGLCMHJXHIJLR-UHFFFAOYSA-N methylisothiazolinone Chemical compound CN1SC=CC1=O BEGLCMHJXHIJLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920006026 co-polymeric resin Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001909 styrene-acrylic polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 abstract description 18
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- 238000009415 formwork Methods 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 5
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 4
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 4
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 4
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 4
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000011440 grout Substances 0.000 description 3
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010428 baryte Substances 0.000 description 2
- 229910052601 baryte Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011019 hematite Substances 0.000 description 2
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 2
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N iron;titanium;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Ti].[Fe] YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 239000011376 self-consolidating concrete Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- -1 sulphate ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000007101 Muscle Cramp Diseases 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 1
- WZECUPJJEIXUKY-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[U+6] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[U+6] WZECUPJJEIXUKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 230000003471 anti-radiation Effects 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- SDEKDNPYZOERBP-UHFFFAOYSA-H iron(ii) phosphate Chemical compound [Fe+2].[Fe+2].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O SDEKDNPYZOERBP-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000005433 particle physics related processes and functions Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920005646 polycarboxylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000012857 radioactive material Substances 0.000 description 1
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000439 uranium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest mieszanina do impregnacji kruszywa mineralnego w postaci grysu serpentynitowego o uziarnieniu od 2 do 20 mm, stosowanego jako wypełniacz mineralny do betonu osłonowego konstrukcyjnego. Zgłoszenie zawiera też kruszywo mineralne łamane oraz beton osłonowy konstrukcyjny, zwłaszcza na osłony radiologiczne. Beton stanowi kompozyt o matrycy cementowej z wypełniaczem mineralnym w postaci kruszywa łamanego charakteryzująca się tym, że zawiera objętościowo od 26 do 29,5% zaczynu cementowego oraz od 54 do 59% objętościowo kruszywa mineralnego łamanego w postaci mieszaniny zaimpregnowanego kruszywa serpentynitowego o wielkości ziaren od 2 do 20 mm oraz kruszywa magnetytowego o wielkości ziaren od 0 do 16 mm.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest mieszanina do impregnacji kruszywa mineralnego w postaci grysu serpentynitowego, zaimpregnowany grys serpentynitowy oraz zastosowanie zaimpregnowanego grysu serpentynitowego do wytwarzania konstrukcyjnego betonu osłonowego. Zakres przewidywanych zastosowań wynalazku obejmuje elementy i warstwy konstrukcji osłon przeciw promieniowaniu jonizującemu, zwłaszcza w obiektach energetyki jądrowej i składowania odpadów promieniotwórczych w obiektach diagnostyki i medycyny lub obiektach badawczych fizyki cząstek.
Znany z opisu normy ASTM C637 beton osłonowy składa się z matrycy cementowej oraz wypełniacza mineralnego (kruszywa) o określonym składzie pierwiastkowym, dobranym według kryteriów osłonności przed promieniowaniem neutronowym i promieniowaniem gamma. Jako kruszywo naturalne stosuje się minerały ze skał o dużej gęstości lub ze skał o dużej zawartości wody związanej chemicznie, w szczególności takie minerały jak baryt, magnetyt, hematyt, ilmenit i serpentyn. Jako kruszywo syntetyczne stosuje się wyroby ze stali, żelaza, żelazofosforanu lub boru.
Z opisów patentowych znane są następujące wynalazki dotyczące sposobu modyfikacji powierzchni ziaren kruszywa do betonu, ale bez związku z betonem do celów osłonowych.
Z opisu zgłoszenia patentowego EP 2345626 A1, znany jest sposób produkcji kruszywa mineralnego, pokrytego powłoką żywiczną z dodatkiem soli litu w celu polepszenia jego trwałości w środowisku wysoko alkalicznym (przeciwdziałanie szkodliwej reakcji alkalia - kruszywo).
Z amerykańskiego opisu US 20160002107 A1 znany jest sposób powlekania ziaren kruszywa do betonu powłoką żywiczną zawierającą rozproszone cząstki polimeru absorbującego wodę, zwłaszcza superabsorbentu, w celu redukcji skurczu betonu.
Z opisów patentowych znane są również wynalazki dotyczące składu betonu osłonowego oraz kruszyw do zastosowania specjalnego - do betonu osłonowego.
Zgodnie z US 6630683 znany jest beton antyradiacyjny, zawierający w składzie metaliczne kruszywo o wielkości ziaren do 7 mm oraz kruszywo zawierające bor o wielkości ziaren do 1 mm.
Na podstawie US 2010/0258751 A1 znany jest materiał osłonowy przeciw promieniowaniu oraz obudowy na materiały radioaktywne wykonane z materiału zawierającego cement, gumę oraz bor, przy czym guma jest w postaci granulatu z opon samochodowych.
Przedmiotem US 2011/0073016 A1 jest ciężkie drobne kruszywo do betonu ciężkiego, o konsystencji sztywnej mieszanki betonowej charakteryzującej się opadem stożka od 0 do 3 cm. Kruszywo zawiera nie mniej niż 20% ziaren mniejszych niż 0,15 mm i nie mniej niż 20% ziaren od 2,5 do 5 mm, które stanowi częściowo lub całkowicie baryt (siarczan baru BaSO4).
Według opisu US 6166390 beton stanowiący osłonę radiacyjną zawiera stabilne, zubożone kruszywo uranowe oraz składnik absorbujący neutrony, o gęstości 4-15 g/cm3. Kruszywo uranowe jest wyselekcjonowane z grup zawierających tlenek uranu oraz krzemian uranu. Składnik absorbujący neutrony pochodzi z grup zawierających wodór oraz składniki boru, hafnu i gadolinu.
Publikacja US 2008/0168928 A1 dotyczy składu betonu zawierającego rozpylone kulki żużlowe zastępujące część kruszywa drobnego, co najmniej 30%.
Z publikacji US 7294375 B2 znane są materiały osłonowe zawierające cement portlandzki oraz co najmniej jeden z materiałów metalicznych (żelazo, stal węglowa, stal nierdzewna) w postaci cząstek, proszku lub włókien, a także zawierające wodorotlenek wapnia (15-60% masy po utwardzeniu) oraz metal(e) (10-70% masy po utwardzeniu).
Z przedstawionego podsumowania stanu techniki wynika, że rozwiązania materiałowe albo obejmują mieszanki betonowe o konsystencji sztywnej albo pomijają cechy reologiczne mieszanek betonowych z kruszywami specjalnymi do celów osłonowych.
Cechy reologiczne są bardzo istotne w technologii wytwarzania betonu, w tym mieszania, transportu i wbudowania, i od nich zależy przydatność praktyczna powyższych wynalazków. Celem wynalazku było stworzenie takiej mieszanki betonowej do zastosowań specjalnych jako betonu osłonowego przeciwko promieniowaniu jonizującemu o właściwościach mieszanki samozagęszczalnej (pozwalającej na łatwe mieszanie, nanoszenie i transportowanie mieszanki betonowej), jednocześnie nie wywierającej ciśnienia na ścianki poprzez parcie boczne mieszanki na deskowanie.
Stosowane powszechnie kruszywa o dużej zawartości wody związanej chemicznie, pochodzące ze skał zawierających serpentynit, dodane do betonu wykazują dużą skłonność wchłaniania wody zarobowej, zawierającej rozpuszczone z cementu jony alkaliczne i siarczanowe. Wskutek tego negatywnie zwiększa się wodożądność stosu okruchowego, pogarsza konsystencja mieszanki betonowej, powstają
PL 239 725 B1 trudności prawidłowego zagęszczenia betonu, a konsekwencją może być niejednorodność materiału i pogorszenie nieprzepuszczalności betonu dla skażonych radioaktywnie mediów ciekłych i gazowych.
Z drugiej strony, przy zastosowaniu sztywnej i gęstoplastycznej konsystencji mieszanek betonowych według znanych receptur na beton osłonowy zagęszczenie mieszanki wokół przepustów rur chłodzących lub wokół prętów zbrojenia jest silnie utrudnione i stąd mogą powstawać kawerny i raki obniżające wartość osłonową betonu. Ciekłe mieszanki betonowe o dużej gęstości, zawierające kruszywa ciężkie takie jak hematyt, magnetyt, ilmenit, również są niekorzystne, ponieważ wywierają nadmiernie wysokie parcie na deskowania, uniemożliwiające ciągłe betonowanie wysokich elementów konstrukcji. Przy wykorzystaniu cementu o niskim cieple hydratacji (tj. wolnotwardniejących) i konsystencji ciekłej mieszanki (niezbędnych w przypadku konstrukcji masywnych gęsto zbrojonych) przez długi czas parcie na deskowanie ma charakter parcia hydrostatycznego. Według znanej zależności, przy gęstości mieszanki 3600 kg/m3 aż o 50% parcie na deskowanie przekracza parcie wywierane przez zwykłą mieszankę betonową o gęstości 2400 kg/m3. Nadmierne parcie powoduje konieczność silnego wzmocnienia deskowania i przerw w procesie betonowania, które implikują niebezpieczeństwo powstawania nieszczelności w osłonie.
Istotą wynalazku jest mieszanina do impregnacji kruszywa mineralnego w postaci grysu serpentynitowego o uziarnieniu od 2 do 20 mm, która stanowi zawiesinę wodną zawierającą od 10 do 50% wag. żywicy kopolimeru styrenowo-akrylowego; od 0,2 do 3% wagowych mieszaniny fosforanu triizobutylu, 5-chloro-2-metylo-2H-izotiazol-3-onu oraz 2-metylo-2Hizotiazol-3-onu w proporcjach wagowych 0,2-0,5 : 1 : 1 odpowiednio; wodę do 100% wagowych zawiesiny. Zaimpregnowane mieszaniną do impregnacji kruszywo mineralne stosowane jest jako mineralny wypełniacz konstrukcyjnego betonu osłonowego.
Wynalazek dotyczy również zaimpregnowanego grysu serpentynitowego o uziarnieniu od 2 do 20 mm, który to zaimpregnowany jest mieszaniną do impregnacji kruszywa mineralnego według wynalazku.
Wynalazek dotyczy również zastosowania zaimpregnowanego grysu serpentynitowego według wynalazku do wytwarzania konstrukcyjnego betonu osłonowego, zwłaszcza na osłony radiologiczne, stanowiącego kompozyt o matrycy cementowej z wypełniaczem mineralnym w postaci kruszywa łamanego.
Opisano kruszywo mineralne łamane, stosowane jako wypełniacz mineralny do bet onu osłonowego konstrukcyjnego, które zawiera zaimpregnowane kruszywo serpentynitowe o wielkości ziaren od 2 do 20 mm w ilości co najmniej 20% wagowych oraz kruszywo magnetytowe o wielkości ziaren od 0 do 16 mm w ilości co najmniej 35% wagowych. Korzystnie, kruszywo mineralne łamane zawiera frakcję o wielkości ziaren 0-2 mm w ilości od 24 do 30% wagowych, frakcję o wielkości ziaren 2-8 mm w ilości od 23 do 43% wagowych oraz frakcję o wielkości ziaren powyżej 8 mm w ilości od 23 do 56% wagowych.
Opisany został beton osłonowy konstrukcyjny, zwłaszcza na osłony radiologiczne stanowiący kompozyt o matrycy cementowej z wypełniaczem mineralnym w postaci kruszywa łamanego charakteryzujący się tym, że zawiera objętościowo od 26 do 29,5% zaczynu cementowego oraz od 54 do 59% objętościowo kruszywa mineralnego łamanego w postaci mieszaniny zaimpregnowanego kruszywa serpentynitowego o wielkości ziaren od 2 do 20 mm oraz kruszywa magnetytowego o wielkości ziaren od 0 do 16 mm. Korzystnie, beton osłonowy konstrukcyjny charakteryzuje się tym, że w masie całego kruszywa mineralnego łamanego udział kruszywa magnetytowego o uziarnieniu 0-16 mm wynosi co najmniej 35% wagowych, a udział zaimpregnowanego kruszywa serpentynitowego o wielkości ziaren od 2 do 20 mm wynosi co najmniej 20% wagowych.
Korzystnie, beton osłonowy konstrukcyjny charakteryzuje się tym, że kruszywo mineralne łamane zawiera frakcję o wielkości ziaren 0-2 mm w ilości od 24 do 30% wagowych, frakcję o wielkości ziaren 2-8 mm w ilości od 23 do 43% wagowych oraz frakcję o wielkości ziaren powyżej 8 mm w ilości od 23 do 56 wagowych.
Mieszanina do impregnacji kruszywa mineralnego w postaci grysu serpentynitowego, zaimpregnowany grys serpentynitowy i jego zastosowanie do wytwarzania konstrukcyjnego betonu osłonowego stanowi rozwiązanie wymienionych problemów dotyczących konsystencji mieszanki i niewywierania podwyższonego parcia na deskowanie, przy jednoczesnym zapewnieniu wysokiej osłonności radiacyjnej. Zostało to osiągnięte poprzez:
- podwyższoną zawartość minerałów o gęstości powyżej 3000 kg/m3, co wpływa korzystnie na osłabianie promieniowania gamma,
PL 239 725 BI podwyższoną zawartość minerałów zawierających wodór w postaci wody związanej chemicznie, w ilości co najmniej 11% m/m, co wpływa korzystnie na spowalnianie neutronów prędkich (o dużej energii).
Wynalazek został bliżej przedstawiony w poniższych przykładach wykonania.
Przykład porównawczy 1
Przygotowano 34 kg kruszywa serpentynitowego, frakcji o wielkości od 2 mm do 8 mm w stanie powierzchniowo suchym. Po osiągnięciu temperatury pokojowej (20 ± 2°C) kruszywo rozłożono na warstwie folii polietylenowej. Sporządzono 20 litrów zawiesiny wodnej nanokrzemionki o stężeniu 30% z dodatkiem 100 g mieszaniny fosforanu triizobutylu i 5-chloro-2-metylo-2H-izotiazol-3-onu oraz 2-metylo-2Hizotiazol-3-onu w proporcji 0,5 : 1 : 1. Warstwę zawiesiny naniesiono na ziarna kruszywa za pomocą ręcznego spryskiwacza i pozostawiono na 30 minut. Następnie kruszywo zostało powierzchniowo wysuszone w temperaturze powietrza 35°C przez 48 godzin. Z przygotowanego kruszywa serpentynitowego i innych składników wykonano mieszankę betonową, stosując następującą ilość materiałów:
- cement CEM I 42,5R: 9,72 kg
- woda wodociągowa: 5,20 kg piasek kwarcowy frakcji 0-2 mm: 21,69 kg - zaimpregnowany grys serpentynitowy 2-8 mm: 32,43 kg - domieszka uplastyczniająca 0,06 kg.
P rzykład 2
Przygotowano 34 kg kruszywa serpentynitowego, frakcji o wielkości ziarna od 2 mm do 8 mm wstanie powierzchniowo suchym. Po osiągnięciu temperatury pokojowej (20 ± 2°C) kruszywo podzielono na dwie części o masie 17 kg. Kolejno części kruszywa zanurzono w 30 litrach sporządzonej zawiesiny wodnej środka impregnującego w postaci żywicy kopolimeru styrenowo-akrylowego o stężeniu 30% z dodatkiem 200 g mieszaniny fosforanu triizobutylu i 5-chloro-2-metylo-2H-izotiazol-3-onu oraz 2-metylo-2H-izotiazol-3-onu w proporcji 0,5 :1 :1. Kruszywo po zanurzeniu mieszano przez 30 minut i pozostawiono na dodatkowe 30 minut w zawiesinie. Następnie zaimpregnowane kruszywo zostało umieszczone na stalowym ruszcie w temperaturze pokojowej przez 24 godziny. W kolejnym kroku zaimpregnowane kruszywo serpentynitowe wysuszono w temperaturze powietrza 35°C przez 48 godzin do wyschnięcia warstwy impregnującej. Z przygotowanego kruszywa i innych składników wykonano mieszankę betonową, stosując następującą ilość materiałów:
- cement CEM I 42,5R: 9,72 kg
- woda wodociągowa: 5,20 kg piasek kwarcowy frakcji 0-2 mm: 21,69 kg - zaimpregnowany grys serpentynitowy 2-8 mm: 32,43 kg - domieszka uplastyczniająca 0,06 kg.
Efekty techniczne przygotowania kruszywa według przykładów 1 i 2 przedstawiono w tabeli poniżej w porównaniu do betonu porównawczego wykonanego z takich samych składników o takich samych proporcjach, ale z kruszywa serpentynitowego w stanie wyjściowym, tj. nieimpregnowanego. Widoczny efekt techniczny dotyczy znacznego zwiększenia ciekłości mieszanki oraz zmniejszenia przepuszczalności powietrza przez beton, tzn. zwiększenia jego szczelności.
| Charakterystyka składu betonu i właściwości betonu | Beton porównawczy | Beton z kruszywem | |
| Przykład porównawczy 1 | Przykład 2 | ||
| Stosunek woda-cement | 0,54 | 0,54 | 0,53 |
| Konsystencja mieszanki: opad stożka [cm] | 3 | 16 | 14 |
| Współczynnik przepuszczalności powietrza [ln(mbar)/min] | 0,36 | 0,20 | 0,22 |
PL 239 725 B1
Konsystencję mieszanki określa się metodą zgodną z normą PN-EN 12350-2; im większy opad stożka tym konsystencja jest bardziej płynna, mały opad stożka charakteryzuje mieszanki sztywne, które bardzo trudno wbudować w konstrukcje. Współczynnik przepuszczalności powietrza określa się metodą Autoclam; im mniejszy współczynnik przepuszczalności powietrza, tym bardziej szczelny jest beton i odporny na przenikanie cieczy i gazów potencjalnie skażonych radioaktywnie. Wskazane wyżej parametry pokazują właściwości betonu osłonowego konstrukcyjnego charakteryzującego się cechami mieszanki samozagęszczalnej (opad stożka - 16 cm) oraz polepszoną szczelnością wobec gazów (0,20 ln(mbar)/min).
Opisany jest także beton osłonowy konstrukcyjny o gęstości powyżej 2700 kg/m3.
Opisany beton osłonowy konstrukcyjny, zawiera objętościowo od 26 do 29,5% zaczynu cementowego, stanowiącego sumę objętości cementu i wody, oraz od 54 do 59% objętościowo kruszywa mineralnego łamanego w postaci mieszaniny zaimpregnowanego kruszywa serpentynitowego oraz kruszywa magnetytowego. Udział kruszywa magnetytowego o uziarnieniu 0-16 mm w masie całego kruszywa wynosi co najmniej 35% masowo. W składzie betonu osłonowego jest też domieszka upłynniająca w postaci polimeru polikarboksylanowego.
Skład opisanego betonu osłonowego o podwyższonych właściwościach reologicznych charakteryzuje się ściśle określoną zawartością wyselekcjonowanych składników, dobraną tak aby uzyskać charakterystykę mieszanki samozagęszczalnej z dodatkiem kruszywa serpentynitowego i magnetytowego, w taki sposób, aby zapewnić przedłużoną niezmienność konsystencji. Zgodnie z zasadami technologii betonu samozagęszczalnego właściwa zawartość zaczynu (suma zawartości cementu i wody) w betonie mieści się w zakresie od 35% do ponad 40%. Przy zawartości zaczynu poniżej 35% nie można uzyskać mieszanki betonowej o charakterystyce samozagęszczalnej. Zgodnie z ujawnieniem zredukowano zawartość zaczynu w mieszance znacznie poniżej tej granicy, uzyskując klasę rozpływu mieszanki samozagęszczalnej SF1-SF2. Zgodnie z normą prEN 12350-9 klasa rozpływu SF1 i SF2 odpowiada średnicy rozpływu stożka 550-650 mm i 660-750 mm. Dzięki zmniejszeniu zawartości zaczynu można było zwiększyć zawartość kruszywa. Dzięki doborowi odpowiedniego uziarnienia kruszywa i ścisłemu upakowaniu jego ziaren w mieszance szkielet upakowanego kruszywa zapewnia przenoszenie obciążenia ciężarem mieszanki, wcześniej niż następuje wiązanie cementu. Poprawę upakowania kruszywa w betonie osiągnięto przez zastosowanie wypełniacza o uziarnieniu optymalnie dopasowanym do wypełnienia jamistości stosu okruchowego, przy czym dobrano tak skład pierwiastkowy, aby korzystnie wpływał na osłonność przed promieniowaniem jonizującym. Uzyskany efekt techniczny jest dwojaki: polega na samozagęszczalności mieszanki betonowej i jednoczesnym ograniczeniu parcia bocznego mieszanki na deskowanie. Duże znaczenie techniczne opisane rozwiązanie znajduje w przypadku stosowania cementów o niskim cieple hydratacji, które zaleca się stosować w przypadku masywnych elementów konstrukcyjnych.
Efekty techniczne stosowania ujawnionego składu betonu osłonowego ilustrują poniższe przykłady.
P r z y k ł a d 3
Mieszankę betonową o objętości 30 litrów wykonano z następujących składników stosowanych w następujących ilościach:
- cement CEM III/A 42,5 N: 10,50 kg,
- piasek kwarcowy, frakcja o wielkości ziaren 0-2 mm: 11,13 kg,
- grys magnetytowy o wielkości ziaren 0-5 mm: 26,85 kg,
- grys serpentynitowy impregnowany o wielkości ziaren 2-8 mm: 14,55 kg,
- grys serpentynitowy impregnowany o wielkości ziaren 8-16 mm: 14,55 kg,
- woda wodociągowa: 5,04 kg,
- domieszka upłynniająca Sika Viscocrete-111: 0,05 kg.
W laboratorium w mieszarce o pojemności 50 litrów wymieszano powyższe składniki, przeprowadzono oznaczenie gęstości objętościowej i konsystencji mieszanki oraz wykonano test parcia mieszanki na deskowanie słupa o wymiarach 20 x 20 x 120 cm przy napełnianiu formy z prędkością 1,5 m/h. Badania wykonano dla mieszanek o temperaturze 20 ± 1°C w pomieszczeniu o temperaturze 20 ± 2°C.
Beton wykazuje następujące właściwości:
- Zawartość zaczynu w betonie 28,1%,
- Gęstość mieszanki 2756 kg/m3,
- Konsystencja mieszanki - średnica rozpływu po 5 min: 550 mm,
- Czas utrzymania konsystencji - 60 min.,
- Parcie boczne na deskowanie jako iloraz w stosunku do parcia hydrostatycznego: 48%.
PL 239 725 B1
Widoczny efekt techniczny dotyczy utrzymanej przez długi czas stabilności konsystencji ciekłej mieszanki, odpowiadającej klasie rozpływu mieszanki samozagęszczalnej. Widoczny efekt techniczny dotyczy też niskiego maksymalnego parcia na deskowanie ponad dwukrotnie mniejszego od parcia hydrostatycznego.
P r z y k ł a d 4
Mieszankę betonową o objętości 30 litrów wykonano z następujących składników stosowanych w następujących ilościach:
- cement CEM III/A42,5 N: 10,50 kg,
- piasek kwarcowy o frakcji 0-2 mm: 11,13 kg,
- grys serpentynitowy impregnowany o wielkości ziaren 2-8 mm: 14,55 kg
- grys magnetytowy o wielkości ziaren 0-5 mm: 23,16 kg,
- grys magnetytowy o wielkości ziaren 0-16 mm: 30,55 kg,
- woda wodociągowa: 5,04 kg,
- domieszka upłynniająca Sika Viscocrete-111: 0,07 kg.
W laboratorium w mieszarce o pojemności 50 litrów wymieszano powyższe składniki, przeprowadzono oznaczenie gęstości objętościowej i konsystencji mieszanki oraz wykonano test parcia mieszanki na deskowanie słupa o wymiarach 20 x 20 x 120 cm przy napełnianiu formy z prędkością 1,5 m/h. Badania wykonano dla mieszanek o temperaturze 20 ± 1°C w pomieszczeniu o temperaturze 20 ± 2°C.
Beton wykazuje następujące właściwości:
- Zawartość zaczynu w betonie 28,1%,
- Gęstość mieszanki 3163 kg/m3,
- Konsystencja mieszanki - średnica rozpływu po 5 min: 600 mm,
- Czas utrzymania konsystencji - 60 min,
- Parcie boczne na deskowanie jako iloraz w stosunku do parcia hydrostatycznego: 56%.
Widoczny efekt techniczny dotyczy utrzymanej przez długi czas stabilności konsystencji ciekłej mieszanki, odpowiadającej klasie rozpływu mieszanki samozagęszczalnej. Widoczny efekt techniczny dotyczy też niskiego maksymalnego parcia na deskowanie - około dwukrotnie mniejszego od parcia hydrostatycznego.
Claims (3)
- Zastrzeżenia patentowe1. Mieszanina do impregnacji kruszywa mineralnego w postaci grysu serpentynitowego o uziarnieniu od 2 do 20 mm, znamienna tym, że stanowi ją zawiesina wodna zawierająca - od 10 do 50% wag. żywicy kopolimeru styrenowo-akrylowego;- od 0,2 do 3% wagowych mieszaniny fosforanu triizobutylu, 5-chloro-2metylo-2H-izotiazol-3--onu oraz 2-metylo-2H-izotiazol-3-onu w proporcjach wagowych 0,2-0,5 : 1 : 1 odpowiednio; - wodę do 100% wagowych zawiesiny.
- 2. Zaimpregnowany grys serpentynitowy o uziarnieniu od 2 do 20 mm, znamienny tym, że zaimpregnowany jest mieszaniną do impregnacji kruszywa mineralnego jak określono w zastrzeżeniu 1.
- 3. Zastosowanie zaimpregnowanego grysu serpentynitowego jak określono w zastrz. 2 do wytwarzania konstrukcyjnego betonu osłonowego, zwłaszcza na osłony radiologiczne, stanowiącego kompozyt o matrycy cementowej z wypełniaczem mineralnym w postaci kruszywa łamanego.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL421123A PL239725B1 (pl) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | Mieszanina do impregnacji kruszywa mineralnego w postaci grysu serpentynitowego, zaimpregnowany grys serpentynitowy oraz zastosowanie zaimpregnowanego grysu serpentynitowego do wytwarzania konstrukcyjnego betonu oslonowego, zwlaszcza na oslony radiologiczne |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL421123A PL239725B1 (pl) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | Mieszanina do impregnacji kruszywa mineralnego w postaci grysu serpentynitowego, zaimpregnowany grys serpentynitowy oraz zastosowanie zaimpregnowanego grysu serpentynitowego do wytwarzania konstrukcyjnego betonu oslonowego, zwlaszcza na oslony radiologiczne |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL421123A1 PL421123A1 (pl) | 2018-10-08 |
| PL239725B1 true PL239725B1 (pl) | 2022-01-03 |
Family
ID=63688165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL421123A PL239725B1 (pl) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | Mieszanina do impregnacji kruszywa mineralnego w postaci grysu serpentynitowego, zaimpregnowany grys serpentynitowy oraz zastosowanie zaimpregnowanego grysu serpentynitowego do wytwarzania konstrukcyjnego betonu oslonowego, zwlaszcza na oslony radiologiczne |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL239725B1 (pl) |
-
2017
- 2017-03-31 PL PL421123A patent/PL239725B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL421123A1 (pl) | 2018-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Nikbin et al. | Gamma ray shielding properties of heavy-weight concrete containing Nano-TiO2 | |
| Ouda | Development of high-performance heavy density concrete using different aggregates for gamma-ray shielding | |
| Zeyad et al. | Effect of aggregate and fibre types on ultra-high-performance concrete designed for radiation shielding | |
| Azreen et al. | Radiation shielding of ultra-high-performance concrete with silica sand, amang and lead glass | |
| Kim et al. | Evaluation of durability of concrete substituted heavyweight waste glass as fine aggregate | |
| US6565647B1 (en) | Cementitious shotcrete composition | |
| Yang et al. | Effects of bentonite on pore structure and permeability of cement mortar | |
| EP1958210B1 (en) | Chemically bonded ceramic radiation shielding material and method of preparation | |
| Khalaf et al. | Physicomechanical and gamma-ray shielding properties of high-strength heavyweight concrete containing steel furnace slag aggregate | |
| Florez et al. | The material characterization and gamma attenuation properties of Portland cement-Fe3O4 composites for potential dry cask applications | |
| CN102246245A (zh) | 辐射屏蔽结构组合物 | |
| US20100258751A1 (en) | Borated Concrete-Rubber | |
| WO2016202291A1 (zh) | 用于屏蔽放射性射线的屏蔽材料及其制备方法 | |
| Khalaf et al. | Engineering and gamma-ray attenuation properties of steel furnace slag heavyweight concrete with nano calcium carbonate and silica | |
| Dezhampanah et al. | Fiber-reinforced concrete containing nano-TiO2 as a new gamma-ray radiation shielding materials | |
| WO2008016053A1 (fr) | Béton pour blindage neutronique | |
| EP2784039B1 (en) | Cement curing formulation and method for high-level radioactive boron waste resins from nuclear reactor | |
| KR20160011081A (ko) | 고흡수성 수지가 포함된 고강도 콘크리트 조성물 | |
| Bulut et al. | Radiological characteristics of Self-Compacting Concretes incorporating fly ash, silica fume, and slag | |
| Ouda | A preliminary investigation on gamma-rayattenuation of alkali-activated concrete waste based-geopolymer modified with pozzocrete-fly ash | |
| KR101252962B1 (ko) | 급결성 고분말 시멘트를 포함한 숏크리트 조성물 | |
| EP0773555B1 (en) | Neutron-shielding hydraulic hardening material and method of manufacturing neutron shields using the same | |
| PL239725B1 (pl) | Mieszanina do impregnacji kruszywa mineralnego w postaci grysu serpentynitowego, zaimpregnowany grys serpentynitowy oraz zastosowanie zaimpregnowanego grysu serpentynitowego do wytwarzania konstrukcyjnego betonu oslonowego, zwlaszcza na oslony radiologiczne | |
| Gharieb et al. | Influence of some industrial wastes as a heavy aggregate on durability of concrete upon utilization in the special constructions | |
| CN104649605A (zh) | 一种防辐射混凝土防护剂及其制备方法 |