Цементный бетон
Владельцы патента RU 2333174:
Институт архитектуры и строительства ФГОУ ВПО "Сибирский федеральный университет" (RU)
Изобретение относится к составу цементного бетона для изготовления строительных конструкций, обеспечивающих низкий естественный радиационный фон внутри помещений. Технический результат - получение цементных бетонов с низкой естественной радиоактивностью без снижения их физико-механических свойств. Цементный бетон содержит, мас.%: портландцемент 15-17, тонкомолотый доломит 4-7, песок горнблендитовый 17-22, щебень горнблендитовый фракции 5-20 мм 45-49, пластифицирующую добавку в пересчете на сухое вещество 0,25-0,3 от мас. цемента, воду остальное. В качестве пластифицирующей добавки может быть использован лигносульфонат технический - ЛСТ. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.
Изобретение относится к материалам для изготовления строительных конструкций, обеспечивающих низкий естественный радиационный фон внутри помещений.
Известна композиция для строительных конструкций, эксплуатируемых в подземных сооружениях, требующих защиты от естественной радиации, содержащая серу 25-30%, тонкомолотый наполнитель фракции 0,14 мм 20-25%, песок фракции 0,14-5,0 мм 20-25%, щебень фракции 5-10 мм остальное. В качестве наполнителя, песка и щебня композиция содержит радиационно-чистую ультраосновную породу, например серпентинит или кварцит с содержанием радионуклидов (урана-тория-калия) менее 10-6 г/г (RU, патент №2153714, С1, дата публикации 27.07.2000, автор Волгушев С.В. и др.).
Недостатком известной композиции является применение нетрадиционного вяжущего, особых радиационно-чистых ультраосновных пород серпентинита или кварцита, а также использование специальной технологии, требующей прогрева компонентов до 150°С.
В качестве прототипа принят цементный бетон, содержащий портландцемент, песок горнблендитовый, щебень горнблендитовый фракции 5-20 мм, пластифицирующую добавку и воду, указанный цементный бетон имеет эманирующую способность по радону (ЭСР) 2,9 Бк/кг. (Пересыпкин Е.В. Цементные бетоны и растворы с пониженным радоновыделением. Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук, Красноярск, 03.05.2005, с.9-20).
Задачей изобретения является получение цементных бетонов с низкой естественной радиоактивностью без снижения их физико-механических свойств.
Для решения поставленной задачи цементный бетон, содержащий портландцемент, песок горнблендитовый, щебень горнблендитовый фракции 5-20 мм, пластифицирующую добавку и воду, дополнительно содержит тонкомолотый доломит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Портландцемент | 15-17 |
| Доломит тонкомолотый | 4-7 |
| Песок горнблендитовый | 17-22 |
| Щебень горнблендитовый фракции 5-20 мм | 45-49 |
| Пластифицирующая добавка | |
| (в пересчете на сухое вещество) | 0,25-0,3 (мас. цем.) |
| Вода | остальное |
Цементный бетон может содержать в качестве пластифицирующей добавки лигносульфонат технический (ЛСТ). В качестве пластифицирующей добавки могут быть также использованы и другие пластификаторы, например С-3.
Использование в качестве заполнителя основной породы горнблендита с указанным содержанием естественных радионуклидов в сочетании с добавкой тонкомолотого доломита и пластифицирующей добавкой позволяет получить бетон с низкой естественной радиоактивностью и пониженным эманированием. При этом соотношение компонентов и наличие пластифицирующей добавки позволяют получить бетон по обычной технологии, при сохранении прочности.
В качестве материала с низким содержанием естественных радионуклидов используется горнблендит в виде щебня и песка, а также тонкомолотый доломит.
Химический состав горнблендита, мас.%:
SiO2 39,2; Al2О3 17,37; Fe2О3 17,51; MgO 8,87; CaO 10,94; п.п.п. 3,45.
Химический состав доломита, мас.%:
СаО 30,41; MgO 21,86; CO2 47,73.
Образцы готовили следующим образом.
Приготавливали смесь путем перемешивания компонентов, формовали образцы-кубы с размером ребра 150 мм. Приготовление смеси, формование образцов и их испытание осуществляли с учетом требований ГОСТ 27006-86 «Бетоны. Правила подбора состава» и ГОСТ 18105-86 «Бетоны. Правила контроля прочности».
Свойства цемента, горнблендита, доломита и кварцевых заполнителей по содержанию естественных радионуклидов и эманирующей способности по радону (ЭСР) приведены в табл.1.
Из табл.1 видно, что в результате использования заполнителя и минеральной добавки с такими свойствами, а также пластифицирующей добавки становится возможным получение цементного бетона с низкой естественной радиоактивностью и пониженным радоновыделением без снижения прочности.
Примеры составов бетона и их физико-механические свойства приведены в табл.2.
Результаты измерения удельной эффективной активности и снижения эманирующей способности по радону (ЭСР) бетонов приведены в табл.3.
| Таблица 1 | |||||
| Материал | Удельная активность, Бк/кг | Удельная эффективная активность, Бк/кг | Эманирующая способность по радону, Бк/кг | ||
| 226Ra | 232Th | 40K | |||
| Портландцемент 400-Д20 | 47,9 | 18,3 | 247 | 93,9 | 6,23 |
| Кварцевые заполнители | 28,8 | 26,9 | 463 | 105,4 | 5,18 |
| Горнблендитовые заполнители | 6,0 | - | - | 6,0 | 1,17 |
| Добавка тонкомолотого доломита | 6,6 | - | 26,4 | 9,0 | 0,86 |
| Таблица 2 | |||||||||
| № п/п | Материал | Расход материалов бетонной смеси, мас.% | Плотность бетона, кг/м3 | Класс бетона по прочности на сжатие | |||||
| ПЦ400-Д20 | Песок | Щебень | Доломит тонкомолотый | ЛСТ | Вода | ||||
| 1 | Бетон с горнблендитовым заполнителем, доломитовым песком и добавкой ЛСТ | 15 | 22 | 49 | 7 | 0,3 (мас. цем.) | 7 | 2730 | 22,5 |
| Таблица 3 | |||||||||
| № п/п | Наименование | ЭСР, Бк/кг | Снижение ЭСР, % | Удельная эффективная активность, Бк/кг | Снижение удельной эффективной активности, % | ||||
| 1 | Бетон (В22,5) с кварцевым заполнителем (прототип) | 4,23 | -- | 98,44 | -- | ||||
| 2 | Бетон (В22,5) с горнблендитовым заполнителем, доломитовым песком и добавкой ЛСТ | 1,81 | 57,2 | 19,99 | 79,7 |
Предлагаемый цементный бетон в сравнении с прототипом обладает пониженным радоновыделением, а также уменьшенным уровнем удельной эффективной активности естественных радионуклидов, без потери прочностных качеств, что позволяет получить строительные конструкции, обладающие низкой естественной радиоактивностью, применение которых обеспечит снижение уровня облучения населения в помещениях.
1. Цементный бетон, содержащий портландцемент, песок горнблендитовый, щебень горнблендитовый фракции 5-20 мм, пластифицирующую добавку и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит тонкомолотый доломит при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Портландцемент | 15-17 |
| Тонкомолотый доломит | 4-7 |
| Песок горнблендитовый | 17-22 |
| Щебень горнблендитовый фракции 5-20 мм | 45-49 |
| Пластифицирующая добавка | |
| (в пересчете на сухое вещество) | 0,25-0,3 от |
| массы цемента | |
| Вода | Остальное |
2. Цементный бетон по п.1, отличающийся тем, что в качестве пластифицирующей добавки использован лигносульфонат технический - ЛСТ.
