Изобретение относится к составам специальных бетонов и может найти применение в промышленности строительных материалов при изготовлении радиационно-защитного бетона, в том числе бетона "сухой защиты" реактора АЭС.The invention relates to compositions of special concretes and may find application in the building materials industry in the manufacture of radiation-shielding concrete, including dry-shrink concrete of a nuclear power plant reactor.
"Сухая защита" ядерного реактора служит для замедления и поглощения нейтронов и гамма-излучения. Кислород, кальций и кремний, являющиеся непременными составляющими бетона, замедляют нейтроны. Тем не менее желательно повышать содержание водорода в бетоне, что улучшает ослабление нейтронного излучения. При введении для этой цели в состав радиационно-защитного бетона большего количества воды возникает проблема сохранения ее в процессе эксплуатации в результате повышенных температур "сухой защиты" реактора АЭС. С этой задачей хорошо справляется серпентинитовый бетон, содержащий горную породу - серпентинит в виде щебня или гали, а также химически связанную воду, которая удерживается в составе заполнителя при нагревании до высоких температур, что повышает ослабление нейтронного излучения на 10-12%.The dry protection of a nuclear reactor serves to slow down and absorb neutrons and gamma radiation. Oxygen, calcium and silicon, which are indispensable components of concrete, slow down neutrons. Nevertheless, it is desirable to increase the hydrogen content in concrete, which improves the attenuation of neutron radiation. When more water is introduced into radiation-shielding concrete for this purpose, the problem arises of preserving it during operation as a result of elevated temperatures of "dry protection" of the NPP reactor. Serpentinite concrete containing rock - serpentinite in the form of crushed stone or galium, as well as chemically bound water, which is retained as a part of the aggregate when heated to high temperatures, copes with this task well, which increases the attenuation of neutron radiation by 10-12%.
Известна композиция радиационно-защитного бетона (Серпентинит в защите ядерных реакторов. Под общ. ред. Ю.А. Егорова. М.: Атомиздат, 1973. - 240 с.), содержащая, кг/м3: портландцемент - 216; серпентинитовый щебень фракции 5-20 мм - 1281; серпентинитовая галя - 660; вода - 173. A known composition of radiation-protective concrete (Serpentinite in the protection of nuclear reactors. Under the general editorship of Yu.A. Egorov. M .: Atomizdat, 1973. - 240 p.), Containing, kg / m 3 : Portland cement - 216; serpentinite crushed stone of fraction 5-20 mm - 1281; serpentinite galya - 660; water - 173.
Недостатком композиции является плохая удобоукладываемость, высокое водоотделение и раствороотделение бетонной смеси, в результате чего происходит ее расслоение и как следствие снижение качества бетонного монолита и увеличение срока его сушки.The disadvantage of the composition is poor workability, high water separation and solution separation of the concrete mixture, resulting in its delamination and, as a result, a decrease in the quality of the concrete monolith and an increase in the drying time.
Задача изобретения состоит в повышении качества бетона в результате улучшения удобоукладываемости и снижения его расслаиваемости в процессе укладки бетонной смеси за счет уменьшения водоотделения и раствороотделения, а также в сокращении сроков сушки бетона.The objective of the invention is to improve the quality of concrete as a result of improving workability and reducing its delamination during the laying of concrete mixture by reducing water separation and solution separation, as well as shortening the drying time of concrete.
Технический результат достигается тем, что композиция радиационно-защитного бетона, содержащая минеральное вяжущее, серпентинитовый щебень фракции 5-20 мм, серпентинитовую галю, воду, дополнительно содержит оксиды щелочноземельного металла и суперпластификатор при следующем соотношении компонентов, мас.%: минеральное вяжущее 5,0-20,0; серпентинитовый щебень фракции 5-20 мм 31,0-55,0; серпентинитовая галя 6,0-30,0; оксид кальция, оксид магния, оксид бария или их смеси 8,9-10,0; суперпластификатор 0,1-1,0; вода 4,0-8,0.The technical result is achieved by the fact that the composition of radiation-protective concrete containing mineral binder, serpentinite crushed stone fractions 5-20 mm, serpentinite galy, water, additionally contains alkaline earth metal oxides and superplasticizer in the following ratio, wt.%: Mineral binder 5.0 -20.0; serpentinite crushed stone fraction 5-20 mm 31.0-55.0; serpentinite galya 6.0-30.0; calcium oxide, magnesium oxide, barium oxide or mixtures thereof 8.9-10.0; superplasticizer 0.1-1.0; water 4.0-8.0.
Примеры составов радиационно-защитного бетона приведены в таблице. В примерах использовались портландцемент ПЦ-500 ГОСТ 10178-85 без добавок, алюминатный цемент ГОСТ 969-91; серпентинитовый щебень фракции 5-20 мм и серпентинитовая галя ТУ 95.6112-76; оксид кальция ГОСТ 8677-76; оксид магния ГОСТ 4526-75; оксид бария ТУ 6-09-5397-88; суперпластификатор С-3 ТУ 5870-004-46849456-04 на основе сульфированных нафталинформальдегидных соединений, а также суперпластификаторы, основу которых составляют сульфированные меламинформальдегидные соединения, модифицированные лигносульфонаты, водорастворимые карбоксилатные полимеры или их смеси; вода питьевая ГОСТ 2874-82.Examples of compositions of radiation-protective concrete are given in the table. In the examples, Portland cement PC-500 GOST 10178-85 without additives, aluminate cement GOST 969-91; serpentinite crushed stone fraction 5-20 mm and serpentinite galy TU 95.6112-76; calcium oxide GOST 8677-76; magnesium oxide GOST 4526-75; barium oxide TU 6-09-5397-88; superplasticizer C-3 TU 5870-004-46849456-04 based on sulfonated naphthalene formaldehyde compounds, as well as superplasticizers based on sulfonated melamine formaldehyde compounds, modified lignosulfonates, water-soluble carboxylate polymers or mixtures thereof; drinking water GOST 2874-82.
КомпонентыComponents
Содержание, мас.%Content, wt.%
Состав 1Composition 1
Состав 2Composition 2
Состав 3Composition 3
Состав 4Composition 4
ПортландцементPortland cement
9,39.3
12,712.7
--
20,820.8
Алюминатный цементAluminate cement
--
--
11,611.6
--
Серпентинитовый щебень фракции 5-20 ммSerpentinite crushed stone fraction 5-20 mm
55,055.0
42,442,4
43,643.6
43,343.3
Серпентинитовая галя (песок)Serpentinite Galia (sand)
28,328.3
28,228,2
27,627.6
27,727.7
Оксид кальцияCalcium oxide
--
8,98.9
--
--
Смесь оксидов магния и барияA mixture of magnesium and barium oxides
--
--
10,010.0
--
СуперпластификаторSuperplasticizer
--
0,20.2
0,20.2
0,20.2
ВодаWater
7,47.4
7,67.6
7,07.0
8,08.0
Расслаиваемость бетонной смеси: раствороотделение/водоотделение, %Separation of concrete mix: solution separation / water separation,%
0,8/0,40.8 / 0.4
0,4/0,30.4 / 0.3
0,4/0,30.4 / 0.3
0,8/0,40.8 / 0.4
Относительная влажность бетона через 28 суток, %Relative humidity of concrete after 28 days,%
20,020,0
5,05,0
5,05,0
15,015.0
Удобоукладываемость, сWorkability, s
8080
4four
4four
4040
Как показано в таблице, наилучшие показатели по качеству и срокам сушки бетона по сравнению с известной композицией радиационно-защитного бетона (состав 1) имеют композиции с составами 2 и 3. Кроме того, составы 2 и 3 дополнительно содержат оксиды щелочноземельных металлов, что улучшает ослабление нейтронного и гамма-излучения.As shown in the table, the best performance in terms of quality and drying time of concrete compared to the known composition of radiation-protective concrete (composition 1) have compositions with compositions 2 and 3. In addition, compositions 2 and 3 additionally contain alkaline earth metal oxides, which improves attenuation neutron and gamma radiation.
Для приготовления композиции радиационно-защитного бетона сырьевые компоненты дозируют. Серпентинитовый щебень смешивают с минеральным вяжущим (портландцементом, алюминатным цементом, пуццолановым цементом и др.), серпентинитовой галей и оксидами кальция, магния, бария или их смесями. Затем добавляют воду, суперпластификатор и смешивают еще раз. После приготовления не позднее 30-40 минут композицию радиационно-защитного бетона укладывают слоями толщиной 10-30 см в опалубку или формы, а затем виброуплотняют.To prepare the composition of radiation-protective concrete, the raw materials are dosed. Serpentinite crushed stone is mixed with a mineral binder (Portland cement, aluminate cement, pozzolanic cement, etc.), serpentinite gale and oxides of calcium, magnesium, barium, or mixtures thereof. Then add water, superplasticizer and mix again. After preparation, no later than 30-40 minutes, the composition of radiation-protective concrete is laid in layers of 10-30 cm thick in the formwork or molds, and then vibro-compacted.