RO130240B1 - Ciment cu capacitate de ecranare a radiaţiilor gamma - Google Patents
Ciment cu capacitate de ecranare a radiaţiilor gamma Download PDFInfo
- Publication number
- RO130240B1 RO130240B1 ROA201300905A RO201300905A RO130240B1 RO 130240 B1 RO130240 B1 RO 130240B1 RO A201300905 A ROA201300905 A RO A201300905A RO 201300905 A RO201300905 A RO 201300905A RO 130240 B1 RO130240 B1 RO 130240B1
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- cement
- gamma radiation
- barite
- gypsum
- portland
- Prior art date
Links
- 239000004568 cement Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 31
- 238000012216 screening Methods 0.000 title abstract description 3
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000010428 baryte Substances 0.000 claims description 21
- 229910052601 baryte Inorganic materials 0.000 claims description 21
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 19
- 239000004567 concrete Substances 0.000 abstract description 18
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 abstract description 10
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 3
- QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N barium oxide Chemical compound [Ba]=O QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 229910001864 baryta Inorganic materials 0.000 abstract 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 3
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-OUBTZVSYSA-N Cobalt-60 Chemical compound [60Co] GUTLYIVDDKVIGB-OUBTZVSYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-RNFDNDRNSA-N cesium-137 Chemical compound [137Cs] TVFDJXOCXUVLDH-RNFDNDRNSA-N 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000011396 hydraulic cement Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000005658 nuclear physics Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 description 1
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 description 1
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Description
Prezenta invenție se referă la un ciment cu adaos de barită, cu capacitate de ecranare a radiațiilor gamma.
Utilizarea surselor de radiații gamma cu energii de până la 10 MeV și a instalațiilor Roentgen (X) atât în medicina pentru diagnostic și tratament, cât și în diverse aplicații industriale, impune reducerea nivelului radiațiilor, în vederea limitării expunerii individuale. Astfel, sursele de radiații și instalațiile trebuie să fie prevăzute cu măsuri de protecție și de siguranță, în conformitate cu normele legale în domeniu, care să asigure radioprotecția populației și personalului expus profesional.
Asigurarea radioprotecției personalului poate fi realizată prin aplicarea unor proceduri de siguranță în exploatare, utilizarea unor echipamente adecvate, a unui program complet de monitorizare radiologică, dar și prin ecranarea corespunzătoare a instalațiilor Roentgen și a surselor de radiații gamma, pentru reducerea intensității radiației la nivelul impus de normele de securitate radiologică.
Un alt aspect foarte importanții constituie depozitarea deșeurilor radioactive. Aceasta este o problemă la nivel mondial, deoarece pericolul pe care îl reprezintă acestea este determinat de perioada în care deșeurile își păstrează proprietățile radioactive, aceasta putându-se întinde pe mii de ani.
Reducerea intensității radiațiilor gamma se realizează prin utilizarea unor ecrane de protecție ce determină absorbția și împrăștierea fasciculului. Capacitatea de protecție este dependentă atât de natura materialului din care este confecționat, cât și de geometria sa.
Pentru ecranarea radiațiilor gamma, la ora actuală se utilizează betoanele foarte grele, realizate din cimenturi uzuale (cimenturile Portland fără adaos, cimenturile Portland cu adaosuri de puzzolană, cimenturile aluminoase magneziene, metalurgice) și agregate speciale, cu capacitate de ecranare a radiațiilor. Acest tip de beton este indicat ca mijloc de protecție la construcțiile de centrale atomo-electrice, ca material de protecție a reactorului, la realizarea pereților de protecție în laboratoarele de fizică atomică, pentru depozite sau săli de expunere în care se lucrează cu activități ridicate și surse de radiații X, gamma și neutron, la realizarea adăposturilor antiatomice, la coborârea fondului natural de radiație, în laboratoarele unde se studiază procese ale fizicii nucleare.
în general, betoanele foarte grele se impun ca soluție numai în cazurile în care, din motive tehnologice sau din alte cauze, se cere o limitare strictă a grosimii pereților de protecție.
Sunt cunoscute, din documentul CA 2387060 A1, rețete de mortar/beton torcretat care au în compoziție 50...99% ciment Portland, 0,3...49,3% zeolit și 0,7...49,7% barită. Se evidențiază rolul zeolitului asupra greutății specifice a mortarului/betonului torcretat și efectul combinației zeolit - barită asupra capacității de ecranare. De asemenea, se menționeză rolul baritei de îmbunătățire a calității mortarului/betonului torcretat, printr-o mai bună pompare și adeziune a acestuia la locul de aplicare.
Se cunosc, de asemenea, din RO 92538, rețete de beton greu, în care materiile prime utilizate au fost ciment Portland, diferite tipuri de agregate (alice FHS, borax, șamota, baritină) dozate în diferite proporții, și apă. Se prezintă 5 rețete de beton. Din cele 5 rețete, rețeta 5 este constituită din Ciment P45, apă și agregat mixt, în care barita este utilizată ca agregat sort 0...31 mm, alături de agregat de alice FHS, care asigură sortul 40...80 mm la obținerea betonului greu.
Din US 2004/0118561 A1, se cunosc compoziții de fluide pe bază de ciment aplicabile în domeniul geotehnic, la cimentarea/consolidarea în subteran. Acestea sunt obținute prin omogenizarea componenților: ciment hidraulic, barită prelucrată în prealabil pentru a avea fracțiune mai mare de 125 pm, și apă.
RO 130240 Β1
Scopul invenției este obținerea cimenturilor speciale cu capacitate de ecranare a 1 radiațiilor gamma.
Cimentul cu capacitate de ecranare a radiațiilor gamma, conform invenției, este 3 constituit din 65...85% clincher Portland, 10...30% barită și gips, componentele fiind măcinate concomitent până la o finețe, exprimată prin suprafața specifică Blaine, de circa 3500 cm2/g. 5
Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în posibilitatea realizării de cimenturi speciale cu capacitate mărită de ecranare a radiațiilor gamma. Acestea sunt desti- 7 nate obținerii de mortare și betoane cu capacitate de ecranare a radiațiilor gamma, situație în care cimentul uzual utilizat la ora actuală poate fi înlocuit cu cimentul cu capacitate de 9 ecranare - sporind astfel capacitatea de ecranare a produsului final (mortar/beton), deoarece acest sortiment nou de ciment special, având capacitate de ecranare, prezintă o valoare 11 adăugată (plus-valoare) față de cimenturile uzuale fabricate și utilizate la ora actuală. De asemenea, aceste cimenturi sunt destinate și reparațiilor rapide în urma injectării pastelor 13 obținute prin amestecarea acestuia cu apă, în fisurile apărute în structurile de beton greu.
Cimentul cu capacitate de ecranare a radiațiilor gamma, conform invenției, constă în 15 aceea că se obține, prin măcinarea concomitentă a unui amestec de 65...85% clincher Portland, 10...30% barită și gips, și are coeficientul liniar de atenuare a radiațiilor gamma cu 17 4...14,5% mai mare decât cel al cimentului Portland unitar.
Cimentul cu capacitate de ecranare a radiațiilor gamma, conform invenției, se obține 19 prin măcinarea concomitentă până la o finețe, exprimată prin suprafața specifică Blaine, de circa 3500 cm2/g, a unui amestec de 65...85% clincher Portland, 10...30% barită și gips, și 21 are coeficientul liniar de atenuare a radiațiilor gamma de 4...14,5% mai mare decât cel al cimentului Portland unitar. 23
Prin realizarea acestui tip de ciment, se vor depăși o serie de bariere tehnice, precum posibilitatea realizării, pentru prima dată în țară, a unor materiale compozite liante (mortare 25 și betoane) cu capacitate mărită de ecranare a radiațiilor gamma. Obținerea acestor materiale se va face în condiții tehnico-economice avantajoase, datorită utilizării materiilor 27 prime autohtone. Acest lucru se va reflecta în prețul de cost mai scăzut.
De asemenea, cimentul cu capacitate de ecranare, care are în compoziție barită, 29 prezintă o serie de avantaje, deoarece poate fi utilizat în două direcții de aplicare:
1. La realizarea de paste de ciment, care ulterior pot fi injectate în fisurile existente 31 în ecranele de protecție realizate din betoane cu capacitate de ecranare a radiațiilor gamma.
Având în vedere că, în marea majoritate a cazurilor, aceste ecrane de protecție sunt con- 33 stituite din betoane grele care au în rețeta de fabricație ciment uzual, agregate cu greutate specifică mare, apă, și diverși aditivi, prin utilizarea cimentului cu capacitate de ecranare ce 35 are în compoziție barită, există avantajul că se creează o mai bună compatibilitate între cele două materiale și o siguranță a reparației, privind capacitatea de ecranare a materialului de 37 reparație.
2. La obținerea de mortare și betoane cu capacitate de ecranare, situație în care, în 39 rețetele de mortar și beton, cimentul uzual utilizat la ora actuală poate fi înlocuit cu ciment cu capacitate de ecranare - prezentând avantajul că se sporește astfel capacitatea de ecra- 41 nare, deoarece acest sortiment nou de ciment, având capacitate de ecranare, prezintă o valoare adăugată (plus-valoare) față de cimenturile uzuale fabricate și utilizate la ora actuală. 43
Cimenturile cu adaos de barită ce fac obiectul prezentei invenții se obțin prin măcinarea clincherului de ciment Portland (cu caracteristici conform SR EN 197-1), 45 concomitent cu barită și gips. Adaosul de barită va fi dozat în proporție de 10...30%. Gipsul necesar pentru reglarea timpului de priză va fi dozat astfel încât conținutul de SO3 din ciment 47 să nu depășească 3,5%.
RO 130240 Β1
Se prezintă, în continuare, două exemple de realizare a cimenturilor cu adaos de barită, cu capacitate de ecranare a radiațiilor gamma, conform invenției.
Compoziția chimică a materiilor prime utilizate pentru realizarea cimenturilor este redată în tabelul 1.
Tabelul 1
| Materia primă | Caracteristica (%) | ||||||||||
| PC | CaO | SiO2 | AI2O3 | Fe2O3 | MgO | Na2O | K2O | CaO liber | BaO | BaSO4 | |
| Clincher | 0,79 | 65,77 | 21,00 | 6,12 | 3,19 | 1,50 | 0,49 | 0,83 | 0,22 | - | - |
| Barita | 0,54 | 0,55 | 1,54 | 1,17 | 2,63 | 0,20 | 0,01 | 0,01 | - | 61,43 | 90,67 |
Gipsul, utilizat ca adaos regulator de priză a avut un conținut de 85% CaSO4 · 2H2O și apă de cristalizare în proporție de 17,95%.
Sursele radioactive închise utilizate: lridiu-192, energia gamma medie 0,37 MeV, Cesiu-137, energia gamma 0,662 MeV (100%), și Cobalt-60, energia gamma medie 1,25 MeV.
Exemplul 1 în tabelul 2 sunt prezentate caracteristicile fizico-mecanice obținute în cazul măcinării concomitente a 85% clincher, 10% barită și 5% gips. Măcinarea s-a realizat până la o finețe, exprimată prin suprafața specifică Blaine, de minimum 3500 cm2/g.
Tabelul 2
| Caracteristica | Valoare determinată | |
| Caracteristici fizice | ||
| Apă de consistență standard (%) | 22,6 | |
| Timp de priză | început (min) | 230 |
| Sfârșit (h-min) | 4-45 | |
| Stabilitate (mm) | 0,0 | |
| Caracteristici mecanice | ||
| Rezistența mecanică la compresiune (Mpa) | 2 zile | 21,4 |
| 7 zile | 38,5 | |
| 28zile | 45,9 |
în tabelul 3 este prezentată creșterea procentuală a coeficientul liniar de atenuare a radiațiilor gamma în pastele de ciment cu barită (raport apă/ciment = 0,4), comparativ cu pastele de ciment Portland unitar.
Tabelul 3
| Creșterea coeficientului liniar de atenuare, μ | ||
| Co-60 | Cs-137 | lr-192 |
| 417 | 229 | 6,47 |
RO 130240 Β1
Exemplul 2 în tabelul 4 sunt prezentate rezultatele obținute în cazul măcinării concomitente a
65% clincher, 30% barită și 5% gips. Măcinarea s-a realizat până la o finețe, exprimată prin suprafața specifică Blaine, de minimum 3500 cm2/g.
Tabelul 4
| Caracteristica | Valoare determinată | |
| Caracteristici fizice | ||
| Apă de consistență standard (%) | 21,4 | |
| Timp de priză | început (min) | 460 |
| Sfârșit (h-min) | 9-00 | |
| Stabilitate (mm) | 0,0 | |
| Caracteristici mecanice | ||
| Rezistența mecanică la compresiune (Mpa) | 2 zile | 12,6 |
| 7 zile | 27,7 | |
| 28 zile | 35,5 |
în tabelul 5 este prezentată creșterea procentuală a coeficientului liniar de atenuare a radiațiilor gamma în pastele de ciment cu barită (raport apă/ciment = 0,4), comparativ cu pastele de ciment Portland unitar.
Tabelul 5
| Creșterea coeficientului liniar de atenuare, μ | ||
| Co-60 | Cs-137 | lr-192 |
| 14,58 | 7,63 | 14,12 |
RO 130240 Β1
Revendicări
Claims (4)
- 3 1. Ciment cu capacitate de ecranare a radiațiilor gamma din barită, clincher Portland și gips, caracterizat prin aceea că este obținut prin măcinarea concomitentă a unui amestec
- 5 de 65...85% clincher Portland, 10...30% barită și gips, și are coeficientul liniar de atenuare a radiațiilor gamma cu 4...14,5% mai mare decât cel al cimentului Portland unitar.
- 7 2. Ciment conform cu revendicarea 1, caracterizat prin aceea că are o finețe, exprimată prin suprafața specifică Blaine, de minimum 3500 cm2/g, început de priză minimum
- 9 75 min, stabilitate maximum 10 mm, și o rezistență mecanică la compresiune la 2 zile de minimum 10 MPa și de minimum 32,5 MPa la 28 de zile.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201300905A RO130240B1 (ro) | 2013-11-27 | 2013-11-27 | Ciment cu capacitate de ecranare a radiaţiilor gamma |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201300905A RO130240B1 (ro) | 2013-11-27 | 2013-11-27 | Ciment cu capacitate de ecranare a radiaţiilor gamma |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RO130240A2 RO130240A2 (ro) | 2015-05-29 |
| RO130240B1 true RO130240B1 (ro) | 2017-03-30 |
Family
ID=53188783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ROA201300905A RO130240B1 (ro) | 2013-11-27 | 2013-11-27 | Ciment cu capacitate de ecranare a radiaţiilor gamma |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RO (1) | RO130240B1 (ro) |
-
2013
- 2013-11-27 RO ROA201300905A patent/RO130240B1/ro unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RO130240A2 (ro) | 2015-05-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zeyad et al. | Effect of aggregate and fibre types on ultra-high-performance concrete designed for radiation shielding | |
| Nikbin et al. | Gamma ray shielding properties of heavy-weight concrete containing Nano-TiO2 | |
| Dong et al. | Highly cost-effective shielding composite made from vanadium slag and boron-rich slag and its properties | |
| Yao et al. | Investigation of gamma ray shielding efficiency and mechanical performances of concrete shields containing bismuth oxide as an environmentally friendly additive | |
| Binici et al. | Mechanical and radioactivity shielding performances of mortars made with cement, sand and egg shells | |
| Binici et al. | Mechanical and radioactivity shielding performances of mortars made with colemanite, barite, ground basaltic pumice and ground blast furnace slag | |
| Sikora et al. | Evaluation of the effects of bismuth oxide (Bi2O3) micro and nanoparticles on the mechanical, microstructural and γ-ray/neutron shielding properties of Portland cement pastes | |
| US10636534B2 (en) | Shielding material for shielding radioactive ray and preparation method thereof | |
| El‐Samrah et al. | Study characteristics of new concrete mixes and their mechanical, physical, and gamma radiation attenuation features | |
| Fugaru et al. | Gamma ray shielding properties of some concrete materials | |
| Barabanshchikov et al. | Heat liberation of barium cements as a background of their application in mass concrete structures | |
| CN105118539B (zh) | 防中子辐射材料及其制备方法 | |
| KR101508957B1 (ko) | 방사선 차폐 콘크리트 조성물 | |
| Amin et al. | Experimental investigation on static/dynamic response and γ/n shielding of different sustainable concrete mixtures | |
| JP6901833B2 (ja) | コンクリート組成物及びコンクリート硬化体 | |
| Farokhzad et al. | The effect of ferrophosphorus aggregate on physical and mechanical properties of heavy-weight concrete | |
| Al-Humaiqani et al. | γ-radiation shielding properties of high strength high performance concretes prepared with different types of normal and heavy aggregates | |
| RO130240B1 (ro) | Ciment cu capacitate de ecranare a radiaţiilor gamma | |
| CN107434388A (zh) | 一种乏燃料干式贮存容器用混凝土及其制备方法 | |
| US10262764B2 (en) | Advanced non-toxic Red Mud based Nano gel type functional radiation shielding materials and the process thereof | |
| JP4918727B2 (ja) | 中性子線遮蔽体 | |
| Grishina et al. | New radiation-protective binder for special-purpose composites | |
| RO130239B1 (ro) | Ciment portland cu fineţe avansată cu capacitate de ecranare a radiaţiei gamma | |
| Moanţă et al. | Cercetări privind obţinerea clincherelor destinate realizării cimenturilor cu capacitate de atenuare a radiaţiilor | |
| Chyrkina et al. | Determination of radioactivity of natural raw materials for the development of radiation-safe construction materials |