ВЯЖУЩЕЕ ДЛЯ РАДИАЦИОННО-ЗАЩИТНЫХ БЕТОНОВ

ВЯЖУЩЕЕ ДЛЯ РАДИАЦИОННО-ЗАЩИТНЫХ БЕТОНОВ


RU (11) 2248634 (13) C2

(51) 7 G21F1/04, C04B28/36 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.10.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2005.03.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 2003110493/03 
(22) Дата подачи заявки: 2003.04.11 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.04.11 
(43) Дата публикации заявки: 2004.11.27 
(45) Опубликовано: 2005.03.20 
(56) Аналоги изобретения: RU 2153714 C1, 27.07.2000. RU 2000132869 A, 10.11.2002. SU 1265175 A1, 23.10.1986. SU 1351908 A1, 15.11.1987. US 4188230 A, 12.02.1980. 
(72) Имя изобретателя: Королев Е.В. (RU); Прошин А.П. (RU); Болтышев С.А. (RU); Королева О.В. (RU); Киселев Д.Г. (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Пензенская государственная архитектурно-строительная академия (RU) 
(98) Адрес для переписки: 440028, г.Пенза, ул. Г. Титова, 28, Пензенская государственная архитектурно-строительная академия, патентный отдел 

(54) ВЯЖУЩЕЕ ДЛЯ РАДИАЦИОННО-ЗАЩИТНЫХ БЕТОНОВ
Изобретение относится к составам серных вяжущих и может быть использовано для изготовления серного бетона, предназначенного для защиты от нейтронного излучения, а также для заливки швов футеровки, аппаратуры и строительных конструкций, эксплуатирующихся в условиях воздействия ионизирующих излучений. Технический результат - повышение прочности при изгибе. Вяжущее для изготовления радиационно-защитных бетонов, включающее серу и наполнитель, содержит в качестве наполнителя ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м2/кг и дополнительно армирующую добавку - углеродное волокно длиной 15...20 мм и модифицирующую добавку - парафин при следующем содержании компонентов, мас.%: сера - 37,59...37,64, указанный ферроборовый шлак - 61,29...61,37, указанное углеродное волокно - 0,57...0,94, парафин - 0,19... 0,41. 2 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к составам серных вяжущих и может быть использовано для изготовления серного бетона, предназначенного для защиты от нейтронного излучения, а также для заливки швов футеровки, аппаратуры и строительных конструкций, эксплуатирующихся в условиях воздействия ионизирующих излучений.

Известна композиция для изготовления строительных изделий (а.с. № 1085958, С 04 В 19/06, С 04 В 43/12), включающая, мас.%:

Головки плавок серы 50,0...55,0

Трисульфидпиперидин 1,0... 1,1

Костра льняная 8,0...10,0

Молотый кварцевый песок 35,0...40,0 

Недостатком этой композиции является использование дорогостоящей и потенциально опасной для здоровья человека органической добавки — трисульфидпиперидина. Кроме того, в качестве наполнителя используются кварцевый песок, который под действием ионизирующего излучения значительно изменяет свою кристаллическую структуру, что приводит к снижению физико-механических показателей вяжущих, бетонов и растворов, приготовленных на его основе [1]. Армирующая добавка - костра льняная - также под действием ионизирующего излучения разрушается, что приведет к преждевременному разрушению материалов, приготовленных на указанной композиции.

Известна строительная композиция (а.с. № 1265175, С 04 В 28/36), включающая, мас.%: 

Дициклопентадиен 4...5

Армирующая добавка 3...6

Силикокарнотит или электротермофосфорный шлак 55...60

Сера Остальное

Недостатком указанной строительной композиции является высокие трудо- и энергоемкость приготовления и использование в качестве наполнителя фосфорсодержащего материала, который в процессе приготовления композиции может вступить в химическое взаимодействие с расплавом серы с образованием водорастворимых сульфидов фосфора, что значительно ограничивает область применения этой композиции.

Наиболее близким является вяжущее для изготовления радиационно-защитных бетонов, включающее серу и тонкомолотый наполнитель фракции 0,14 мм из ультраосновной породы или кварцита (патент РФ № 2153714 С1, С 04 В 28/36).

Недостаток указанного вяжущего - недостаточные радиационно-защитные свойства, что позволяет использовать его только для защиты от естественного радиационного излучения.

Цель изобретения - повышение прочности при изгибе.

Поставленная цель достигается тем, что вяжущее для изготовления радиационно-защитных бетонов, включающее серу и наполнитель, содержит в качестве наполнителя ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м2/кг и дополнительно армирующую добавку - углеродное волокно длиной 15...20 мм и модифицирующую добавку - парафин при следующем содержании компонентов, мас.%: 

Сера 37,59...37,64

Указанный ферроборовый шлак 61,29...61,37 

Указанное углеродное волокно 0,57...0,94

Парафин 0,19... 0,41

Для приготовления вяжущего использовали техническую серу, соответствующую требованиям ГОСТ 127-93.

Применение ферроборового шлака, содержащего бор, позволяет значительно улучшить защитные свойства вяжущего к нейтронному излучению и, кроме того, повысить его среднюю плотность и прочность. Ферроборовый шлак имеет среднюю плотность 2450 кг/м3 и следующий химический состав, мас.%: Аl2О3 - 66,65; СаО - 14,00; MgO - 12,80; B2O3 - 434; SiO2 - 2,08; FeO - 2,00. Указанный шлак, измельченный до удельной поверхности 150 м2/кг, использовали в качестве наполнителя. 

Введение в состав вяжущего армирующей добавки - углеродного волокна длиной 15…20 мм, полученного нарезкой углеродных нитей марки УКН-2,5/П позволяет значительно повысить прочность при изгибе, а введение парафина улучшить реологические свойства смеси и повысить прочность вяжущего.

Вяжущее готовят следующим образом.

В расплавленную при температуре 150...160°С серу вводят отдозированные количества парафина и углеродного волокна, смесь перемешивают до получения однородной массы. Затем вводят нагретый до температуры 150...160°С наполнитель и смесь вновь тщательно перемешивают, 5...10 минут выдерживают при температуре 150...16О°С и укладывают в нагретые металлические формы. После охлаждения в течение 30...40 минут формы подвергают распалубке.

Составы предлагаемого вяжущего приведены в табл. 1, а его свойства - в табл.2.

Таблица 1

Компоненты Содержание компонентов, маc.% 
Состав 
1 2 3 
Сера 37,59 37,62 37,64 
Ферроборовый шлак 61,29 61,34 61,37 
Углеродное волокно длиной 15...20 мм 0,93 0,76 0,58 
Парафин 0,19 0,28 0,41 
Дициклопентадиен — — — 
Армирующая добавка — — — 
Силикокарнотит или электротермофосфорный шлак — — — 


Таблица 2

Показатель Состав 
1 2 3 
Предельное напряжение сдвига, Па 450 460 470 
Средняя плотность, кг/м 3 2240 2260 2250 
Предел прочности при изгибе, МПа 19,1 25,7 21,7 
Предел прочности при сжатии, МПа 45,1 50,9 47,8 


Как видно из табл. 2, предлагаемое вяжущее обладает реологическими свойствами пластичных смесей, достаточно высокой средней плотностью и более высоким (в 1,47... 1,61 раза) пределом прочности при изгибе.

Литература

1. Дубровский В.Б. Радиационная стойкость строительных материалов. - М.: Стройиздат, 1977. - 285 с.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Вяжущее для изготовления радиационно-защитных бетонов, включающее серу и наполнитель, отличающееся тем, что оно содержит в качестве наполнителя ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м 2/кг и дополнительно армирующую добавку - углеродное волокно длиной 15...20 мм и модифицирующую добавку — парафин при следующем содержании компонентов, мас.%:

Сера 37,59...37,64

Указанный ферроборовый шлак 61,29...61,37

Указанное углеродное волокно 0,57...0,94

Парафин 0,19... 0,41