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.

 

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/м³ - 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/м3	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 γ-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 γ-излучения и более высокими показателями прочности при сжатии и изгибе.

Литература

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

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