ВЯЖУЩЕЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАДИАЦИОННО-ЗАЩИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

ВЯЖУЩЕЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАДИАЦИОННО-ЗАЩИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ


RU (11) 2250883 (13) C2

(51) 7 C04B28/36, G21F1/04 

(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: 2005.04.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 2003110494/03 
(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: 2005.04.27 
(56) Аналоги изобретения: RU 2153714 C1, 27.07.2000. RU 2088549 C1, 27.08.1997. RU 2154602 C1, 20.08.2000. US 4753756 A, 28.08.1988. US 4376830 A, 15.03.1983. US 5551806 A, 03.09.1996. US 5058679 A, 22.10.1991. 
(72) Имя изобретателя: Прошин А.П. (RU); Королев Е.В. (RU); Болтышев С.А. (RU); Королева О.В. (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 ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАДИАЦИОННО-ЗАЩИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Изобретение относится к составам серных вяжущих и может быть использовано для изготовления серного бетона, предназначенного для защиты от радиации, а также для заливки швов футеровки, аппаратуры и строительных конструкций, эксплуатирующихся в условиях воздействия ионизирующих излучений. Цель изобретения - повышение радиационно-защитных свойств и средней плотности вяжущего при сохранении высоких прочностных показателей. Вяжущее для изготовления радиационно-защитных материалов включает, мас.%: серу 45,75...46,49; барит с удельной поверхностью 250 м2/кг и средней плотностью 4350 кг/м 51,96...52,8; армирующую добавку - асбестовое волокно 0,23...1,83; модифицирующую добавку - парафин 0,46...0,47. Технический результат - повышение радиационно-защитных свойств и средней плотности вяжущего. 2 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к составам серных вяжущих и может быть использовано для изготовления серного бетона, предназначенного для защиты от радиации, 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 изменяют 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 претерпевает деструкцию, что приведет к преждевременному разрушению материалов, приготовленных на указанной композиции.

Наиболее близкой является композиция для защиты от естественного радиационного фона (патент №2153714, G 21 F 1/10, С 04 В 28/36), включающая, мас.%:

Сера - 25...30

Тонкомолотый наполнитель

фракции 0,14 мм - 20...25

Песок фракции 0,14-5,0 мм - 20...25

Щебень фракции 5,0-10,0 мм - остальное

Недостатком указанной композиции для защиты от естественного радиационного фона являются недостаточно высокий предел прочности при изгибе и использование в качестве наполнителя, песка и щебня радиационно-чистых и дорогостоящих ультраосновных пород, например серпентинита или кварцита.

Цель изобретения - повышение предела прочности при изгибе вяжущего при сохранении высоких показателей средней плотности.

Поставленная цель достигается тем, что вяжущее, включающее серу и наполнитель, дополнительно содержит армирующую добавку и модифицирующую добавку, в качестве наполнителя содержит барит с удельной поверхностью 250 м2/кг и средней плотностью 4350 кг/м3 , в качестве армирующей добавки - асбестовое волокно, а в качестве модифицирующей добавки - парафин при следующем содержании компонентов, мас.%:

Сера - 45,75...46,43

Барит с удельной поверхностью 

250 м2/кг и средней плотностью

4350 кг/м 3 - 51,96...52,8

Асбестовое волокно - 0,23...1,83 

Парафин - 0,46...0,47

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

Применение в качестве наполнителя барита, имеющего среднюю плотность 4350 кг/м3 и удельную поверхность 250 м2/кг, позволяет повысить как среднюю плотность, так и прочность вяжущего.

Введение в состав вяжущего асбестового волокна позволяет значительно повысить прочность и среднюю плотность вяжущего. Введение парафина позволяет улучшить реологические свойства смеси, повысить прочность и защитные свойства вяжущего к действию нейтронного излучения.

Вяжущее готовят следующим образом. В расплавленную при температуре 150...160°С серу вводят отдозированные количества парафина и асбестового волокна, смесь перемешивают до получения однородной массы. Затем вводят нагретый до температуры 150...160°С барит и смесь вновь тщательно перемешивают, 5...10 минут выдерживают при температуре 150...160°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, мас.% 
Состав 
1 2 3 Прототип 
Сера 46,49 46,38 45,75 25...30 
Барит 52,8 52,68 51,96 - 
Асбестовое волокно 0,23 0,46 1,83 - 
Парафин 0,47 0,47 0,46 - 
Тонкомолотый наполнитель фракции 0,14 мм - - - 20...25 
Песок фракции 0,14-5,0 мм - - - 20...25 
Щебень фракции 5,0-10,0 мм - - - остальное 


Таблица 2 
Показатель Состав 
1 2 3 прототип 
Предельное напряжение сдвига, Па 57,8 65,8 148,1 - 
Средняя плотность, кг/м 3 2560 2550 2540 2040...2620 
Предел прочности при изгибе, МПа 14,0 13,5 13,1 - 
Предел прочности при сжатии, МПа 51,0 50,8 50,5 12,5...50,5 
Коэффициент линейного ослабления -излучения 0,3 МэВ 0,319 0,318 0,317 - 
0,5 МэВ 0,230 0,220 0,210 - 
1 МэВ 0,160 0,150 0,140 - 


Как видно из табл.2, предлагаемое вяжущее обладает реологическими свойствами литьевых смесей, достаточно высокой средней плотностью (сопоставимой с прототипом), высокими значениями коэффициента линейного ослабления -излучения и более высокими показателями прочности при сжатии и изгибе.

Литература

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




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Вяжущее для изготовления радиационно-защитных строительных материалов, включающее серу и наполнитель, отличающееся тем, что оно содержит в качестве наполнителя барит с удельной поверхностью 250 м2/кг и средней плотностью 4350 кг/м3 и дополнительно модифицирующую добавку — парафин и армирующую добавку — асбестовое волокно при следующем содержании компонентов, маc.%:

Сера 45,75...46,43

Указанный барит 51,96...52,8 

Парафин 0,46...0,47

Асбестовое волокно 0,23...1,83