RU2294029C2

RU2294029C2 - Especially heavy concrete for protection against ionizing emissions

Info

Publication number: RU2294029C2
Application number: RU2003116219/06A
Authority: RU
Inventors: Евгений Валерьевич Королев (RU); Евгений Валерьевич Королев; Анатолий Петрович Прошин (RU); Анатолий Петрович Прошин; Сергей Алексеевич Болтышев (RU); Сергей Алексеевич Болтышев; Олес Владимировна Королева (RU); Олеся Владимировна Королева; Валентин Алексеевич Козлов (RU); Валентин Алексеевич Козлов
Original assignee: Пензенская государственная архитектурно-строительная академия
Priority date: 2003-06-02
Filing date: 2003-06-02
Publication date: 2007-02-20

Abstract

FIELD: manufacture of building materials.

SUBSTANCE: invention relates to manufacturing building parts, articles, and structures designed for protection against ionizing emissions. Especially heavy concrete contains following components, wt %: sulfur 6.46-6.61, carbon black 0.02-0.03, paraffin 0.02-0.03, asbestos fiber 0.13-0.28, filler (ferroboron slag with specific surface 150 m²/kg) 10.68-10.93, and aggregate (lead shot with particle diameter 3-4 mm) 82.14-82.67.

EFFECT: enhanced crack growth resistance, strength, waterproofness, and frost resistance.

Description

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления строительных деталей, изделий и конструкций, предназначенных для защиты от ионизирующих излучений.The invention relates to the building materials industry and can be used for the manufacture of building parts, products and structures designed to protect against ionizing radiation.

Известна композиция для изготовления строительных изделий (патент №2105739, С 04 В 28/36), включающая следующие компоненты, мас.%:A known composition for the manufacture of building products (patent No. 2105739, C 04 B 28/36), comprising the following components, wt.%:

СераSulfur 114...16114 ... 16 Наполнитель (отход производства оптическогоFiller (optical waste стекла с удельной поверхностью 1800-2000 см²/г)glass with a specific surface of 1800-2000 cm ² / g) 28...4228 ... 42 Заполнитель (тот же отход с размеромPlaceholder (same waste with size частиц 0,6-1,25 мм)particles 0.6-1.25 mm) 42...5842 ... 58

Наиболее близкой к изобретению является композиция для изготовления строительных изделий (патент №2152368, С 04 В 28/36), включающая серу, модифицирующую добавку, наполнитель и заполнитель при следующем содержании компонентов, мас.%:Closest to the invention is a composition for the manufacture of building products (patent No. 2152368, C 04 B 28/36), including sulfur, a modifying additive, a filler and a filler in the following components, wt.%:

СераSulfur 7,55...9,57.55 ... 9.5 ПарафинParaffin 0,45...0,50.45 ... 0.5 Наполнитель (отход производства оптическогоFiller (optical waste стекла с удельной поверхностью 1800-2000 см²/г)glass with a specific surface of 1800-2000 cm ² / g) 14...1714 ... 17 Заполнитель (свинцовая дробь с диаметромAggregate (lead fraction with diameter частиц 3-4 мм)particles 3-4 mm) остальноеrest

Для указанных композиций характерно использование специального наполнителя (отхода производства оптического стекла), образующегося только на специализированных предприятиях. Это значительно ограничивает возможность промышленного производства разработанных композиций. Кроме того, отход производства оптического стекла и серное вяжущее являются хрупкими материалами, поэтому изделия на их основе обладают низкой трещиностойкостью и прочностью. Недостатком известных композиций является также их высокое водопоглощение и, следовательно, низкие показатели водо- и морозостойкости.These compositions are characterized by the use of a special filler (a waste product for the production of optical glass), which is formed only at specialized enterprises. This significantly limits the possibility of industrial production of the developed compositions. In addition, the waste product of the production of optical glass and sulfur binder are fragile materials, therefore, products based on them have low crack resistance and strength. A disadvantage of the known compositions is also their high water absorption and, therefore, low water and frost resistance.

Цель изобретения - повышение трещиностойкости, прочности, водо- и морозостойкости особо тяжелого бетона, а также снижение водопоглощения при сохранении высоких показателей; средней плотности материала.The purpose of the invention is to increase crack resistance, strength, water and frost resistance of especially heavy concrete, as well as reducing water absorption while maintaining high rates; medium density material.

Поставленная цель достигается тем, что особо тяжелый бетон, включающий серу, модифицирующую добавку, наполнитель и заполнитель, дополнительно содержит армирующую добавку, в качестве наполнителя содержит ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м²/кг, в качестве модифицирующей добавки смесь парафина и сажи в соотношении 1:1, а в качестве армирующей добавки - асбестовое волокно, при следующем соотношении компонентов, мас.%:This goal is achieved by the fact that particularly heavy concrete, including sulfur, a modifying additive, a filler and a filler, additionally contains a reinforcing additive, as a filler it contains ferroboric slag with a specific surface of 150 m ² / kg, as a modifying additive a mixture of paraffin and carbon black in the ratio 1: 1, and as a reinforcing additive - asbestos fiber, in the following ratio of components, wt.%:

СераSulfur 6,46...6,616.46 ... 6.61 СажаSoot 0,02...0,030.02 ... 0.03 ПарафинParaffin 0,02...0,030.02 ... 0.03 Асбестовое волокноAsbestos fiber 0,13...0,280.13 ... 0.28 Наполнитель (ферроборовый шлак с удельнойFiller (ferroboron slag with specific поверхностью 150 м²/кг)surface of 150 m ² / kg) 10,68...10,9310.68 ... 10.93 Заполнитель (свинцовая дробь с диаметромAggregate (lead fraction with diameter частиц 3-4 мм)particles 3-4 mm) 82,14...82,6782.14 ... 82.67

Для изготовления композиции используют техническую серу (ГОСТ 127-93), парафин (ГОСТ 23683-89), сажа, асбестовое волокно, ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м²/кг и свинцовую дробь с диаметром частиц 3-4 мм.To produce the composition, technical sulfur (GOST 127-93), paraffin (GOST 23683-89), carbon black, asbestos fiber, ferroboron slag with a specific surface of 150 m ² / kg and lead shot with a particle diameter of 3-4 mm are used.

Применение ферроборового шлака, содержащего бор, позволяет значительно повысить прочность и защитные свойства особо тяжелого бетона к нейтронному излучению. Ферроборовый шлак имеет среднюю плотность 2800 кг/м³ и следующий химический состав, мас.%: Al₂O₃ - 66,65; СаО - 14,00; MgO - 12,80; В₂О₃ - 4,34; SiO₂ - 2,08; FeO - 2,00. Указанный шлак, измельченный до удельной поверхности 150 м²/кг, использовали в качестве наполнителя. Кроме того, ферроборовый шлак является отходом металлургической промышленности, и поэтому его применение позволит значительно расширить возможность промышленного производства особо тяжелого бетона.The use of ferroboron slag containing boron can significantly increase the strength and protective properties of especially heavy concrete to neutron radiation. Ferroboron slag has an average density of 2800 kg / m ³ and the following chemical composition, wt.%: Al ₂ O ₃ - 66.65; CaO - 14.00; MgO - 12.80; B ₂ O ₃ - 4.34; SiO ₂ 2.08; FeO - 2.00. The specified slag, crushed to a specific surface area of 150 m ² / kg, was used as a filler. In addition, ferroboron slag is a waste of the metallurgical industry, and therefore its use will significantly expand the possibility of industrial production of especially heavy concrete.

Использование свинцовой дроби, имеющей истинную плотность 11340 кг/м³, позволяет значительно повысить среднюю плотность и линейный коэффициент ослабления гамма-излучения особо тяжелого бетона, а модифицирующая добавка - смесь парафина и сажи в соотношении 1:1 - значительно снижает водопоглощение и способствует повышению водо- и морозостойкости особо тяжелого бетона.The use of lead shot, having a true density of 11340 kg / m ³ , can significantly increase the average density and linear attenuation coefficient of gamma radiation of especially heavy concrete, and the modifying additive - a mixture of paraffin and soot in a ratio of 1: 1 - significantly reduces water absorption and increases water absorption - and frost resistance of especially heavy concrete.

Введение асбестового волокна позволяет значительно повысить трещиностойкость, прочность, водо- и морозостойкость особо тяжелого бетона.The introduction of asbestos fiber can significantly increase crack resistance, strength, water and frost resistance of especially heavy concrete.

Особо тяжелый бетон готовят следующим образом. В расплавленную при температуре 150...160°С серу вводят добавку и нагретый до 140...150°С наполнитель. Смесь перемешивают до однородной массы. Затем вводят нагретый до 140...150°С заполнитель. Смесь тщательно перемешивают, 10...15 минут выдерживают при температуре 150...160°С, укладывают в формы и вибрируют 10...15 с. После охлаждения в течение 30...40 минут формы подвергают распалубке.Particularly heavy concrete is prepared as follows. An additive and a filler heated to 140 ... 150 ° C are introduced into the sulfur melted at a temperature of 150 ... 160 ° C. The mixture is stirred until smooth. Then, aggregate heated to 140 ... 150 ° C is introduced. The mixture is thoroughly mixed, kept for 10 ... 15 minutes at a temperature of 150 ... 160 ° C, laid in molds and vibrated for 10 ... 15 s. After cooling for 30 ... 40 minutes, the molds are stripped.

Составы предлагаемого особо тяжелого бетона и свойства готовых изделий приведены в табл.1 и табл.2.The compositions of the proposed particularly heavy concrete and the properties of the finished products are given in table 1 and table 2.

Таблица 1Table 1 КомпонентComponent Составы предлагаемого сверхтяжелого бетона, мас.%The compositions of the proposed superheavy concrete, wt.% Прототип^* Prototype ^* 1one 22 СераSulfur 6,466.46 6,616.61 7,55-9,57.55-9.5 СажаSoot 0,030,03 0,020.02 -- ПарафинParaffin 0,030,03 0,020.02 0,45-0,50.45-0.5 Асбестовое волокноAsbestos fiber 0,130.13 0,280.28 -- НаполнительFiller 10,6810.68 10,9310.93 14-1714-17 Заполнитель(свинцовая дробь с диаметром частиц 3-4 мм)Aggregate (lead fraction with a particle diameter of 3-4 mm) 82,6782.67 82,1482.14 остальноеrest Примечание: ^* - патент №2152368 С 04 В 28/36Note: ^* - patent No. 2152368 C 04 V 28/36

Как видно из табл.2, предлагаемый особо тяжелый бетон при сохранении высокой средней плотности имеет высокую трещиностойкость, прочность, водо- и морозостойкость, низкую пористость и более (в 3-3,6 раза) низкое водопоглощение.As can be seen from table 2, the proposed particularly heavy concrete while maintaining a high average density has high crack resistance, strength, water and frost resistance, low porosity and more (3-3.6 times) low water absorption.

Таблица 2table 2 СоставStructure Средняя плотность, кг/м³ The average density, kg / m ³ Водопоглощение за 24 часа, %Water absorption in 24 hours,% Общая пористость, %Total porosity,% Предел прочности при сжатии, МПаThe limit of compressive strength, MPa Коэффициент водостойкости^* Water resistance coefficient ^* Марка по морозостойкостиBrand for frost resistance Коэффициент линейного ослабления^*, см^-1 The coefficient of linear attenuation ^* , cm ^-1 предлагаемыйproposed №1No. 1 71407140 0,010.01 3,73,7 32,432,4 1,01,0 F200F200 0,4900.490 №2Number 2 70507050 0,020.02 3,33.3 33,333.3 1,01,0 F200F200 0,4950.495 известныйfamous 6690-72306690-7230 0,15-0,180.15-0.18 -- -- -- -- Примечание: ^* - значение коэффициента линейного ослабления гамма-излучения определено при энергии гамма-квантов 1 МэВ; коэффициент водостойкости определен после 30 суток экспозиции образцов сверхтяжелого бетона вводе.Note: ^* - the value of the coefficient of linear attenuation of gamma radiation is determined at an energy of gamma rays of 1 MeV; water resistance coefficient is determined after 30 days of exposure of samples of superheavy concrete inlet.

Claims

Particularly heavy concrete for protection against ionizing radiation, including sulfur, a modifying additive, a filler and a filler, characterized in that it contains ferroboric slag with a specific surface area of 150 m ² / kg as a filler, and a mixture of paraffin and carbon black in a ratio of 1 as a modifying additive : 1 and additionally, asbestos fiber in the following ratio of components, wt.%: As a reinforcing additive:

Sulfur 6.46-6.61 Soot 0.02-0.03 Paraffin 0.02-0.03 Asbestos fiber 0.13-0.28 Filler (ferroboron slag with specific surface 150 m ³ / kg) 10.68-10.93 Aggregate (lead fraction with diameter particles 3-4 mm) 82.14-82.67