особо тяжелый бетон для защиты от ионизирующих излучений

Формула изобретения

Особо тяжелый бетон для защиты от ионизирующих излучений, включающий серу, модифицирующую добавку, наполнитель и заполнитель, отличающийся тем, что в качестве наполнителя содержит ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м²/кг, в качестве модифицирующей добавки - смесь парафина и сажи в соотношении 1:1 и дополнительно в качестве армирующей добавки асбестовое волокно при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сера	6,46-6,61
Сажа	0,02-0,03
Парафин	0,02-0,03
Асбестовое волокно	0,13-0,28
Наполнитель (ферроборовый шлак с удельной
поверхностью 150 м3/кг)	10,68-10,93
Заполнитель (свинцовая дробь с диаметром
частиц 3-4 мм)	82,14-82,67

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления строительных деталей, изделий и конструкций, предназначенных для защиты от ионизирующих излучений.

Известна композиция для изготовления строительных изделий (патент №2105739, С 04 В 28/36), включающая следующие компоненты, мас.%:

Сера	114...16
Наполнитель (отход производства оптического
стекла с удельной поверхностью 1800-2000 см2/г)	28...42
Заполнитель (тот же отход с размером
частиц 0,6-1,25 мм)	42...58

Наиболее близкой к изобретению является композиция для изготовления строительных изделий (патент №2152368, С 04 В 28/36), включающая серу, модифицирующую добавку, наполнитель и заполнитель при следующем содержании компонентов, мас.%:

Сера	7,55...9,5
Парафин	0,45...0,5
Наполнитель (отход производства оптического
стекла с удельной поверхностью 1800-2000 см2/г)	14...17
Заполнитель (свинцовая дробь с диаметром
частиц 3-4 мм)	остальное

Для указанных композиций характерно использование специального наполнителя (отхода производства оптического стекла), образующегося только на специализированных предприятиях. Это значительно ограничивает возможность промышленного производства разработанных композиций. Кроме того, отход производства оптического стекла и серное вяжущее являются хрупкими материалами, поэтому изделия на их основе обладают низкой трещиностойкостью и прочностью. Недостатком известных композиций является также их высокое водопоглощение и, следовательно, низкие показатели водо- и морозостойкости.

Цель изобретения - повышение трещиностойкости, прочности, водо- и морозостойкости особо тяжелого бетона, а также снижение водопоглощения при сохранении высоких показателей; средней плотности материала.

Поставленная цель достигается тем, что особо тяжелый бетон, включающий серу, модифицирующую добавку, наполнитель и заполнитель, дополнительно содержит армирующую добавку, в качестве наполнителя содержит ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м ²/кг, в качестве модифицирующей добавки смесь парафина и сажи в соотношении 1:1, а в качестве армирующей добавки - асбестовое волокно, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сера	6,46...6,61
Сажа	0,02...0,03
Парафин	0,02...0,03
Асбестовое волокно	0,13...0,28
Наполнитель (ферроборовый шлак с удельной
поверхностью 150 м2/кг)	10,68...10,93
Заполнитель (свинцовая дробь с диаметром
частиц 3-4 мм)	82,14...82,67

Для изготовления композиции используют техническую серу (ГОСТ 127-93), парафин (ГОСТ 23683-89), сажа, асбестовое волокно, ферроборовый шлак с удельной поверхностью 150 м ²/кг и свинцовую дробь с диаметром частиц 3-4 мм.

Применение ферроборового шлака, содержащего бор, позволяет значительно повысить прочность и защитные свойства особо тяжелого бетона к нейтронному излучению. Ферроборовый шлак имеет среднюю плотность 2800 кг/м³ и следующий химический состав, мас.%: Al₂O₃ - 66,65; СаО - 14,00; MgO - 12,80; В₂О ₃ - 4,34; SiO₂ - 2,08; FeO - 2,00. Указанный шлак, измельченный до удельной поверхности 150 м ²/кг, использовали в качестве наполнителя. Кроме того, ферроборовый шлак является отходом металлургической промышленности, и поэтому его применение позволит значительно расширить возможность промышленного производства особо тяжелого бетона.

Использование свинцовой дроби, имеющей истинную плотность 11340 кг/м ³, позволяет значительно повысить среднюю плотность и линейный коэффициент ослабления гамма-излучения особо тяжелого бетона, а модифицирующая добавка - смесь парафина и сажи в соотношении 1:1 - значительно снижает водопоглощение и способствует повышению водо- и морозостойкости особо тяжелого бетона.

Введение асбестового волокна позволяет значительно повысить трещиностойкость, прочность, водо- и морозостойкость особо тяжелого бетона.

Особо тяжелый бетон готовят следующим образом. В расплавленную при температуре 150...160°С серу вводят добавку и нагретый до 140...150°С наполнитель. Смесь перемешивают до однородной массы. Затем вводят нагретый до 140...150°С заполнитель. Смесь тщательно перемешивают, 10...15 минут выдерживают при температуре 150...160°С, укладывают в формы и вибрируют 10...15 с. После охлаждения в течение 30...40 минут формы подвергают распалубке.

Составы предлагаемого особо тяжелого бетона и свойства готовых изделий приведены в табл.1 и табл.2.

Таблица 1
Компонент	Составы предлагаемого сверхтяжелого бетона, мас.%		Прототип
	1	2
Сера	6,46	6,61	7,55-9,5
Сажа	0,03	0,02	-
Парафин	0,03	0,02	0,45-0,5
Асбестовое волокно	0,13	0,28	-
Наполнитель	10,68	10,93	14-17
Заполнитель(свинцовая дробь с диаметром частиц 3-4 мм)	82,67	82,14	остальное
Примечание: - патент №2152368 С 04 В 28/36

Как видно из табл.2, предлагаемый особо тяжелый бетон при сохранении высокой средней плотности имеет высокую трещиностойкость, прочность, водо- и морозостойкость, низкую пористость и более (в 3-3,6 раза) низкое водопоглощение.

Таблица 2
Состав		Средняя плотность, кг/м 3	Водопоглощение за 24 часа, %	Общая пористость, %	Предел прочности при сжатии, МПа	Коэффициент водостойкости	Марка по морозостойкости	Коэффициент линейного ослабления , см-1
предлагаемый	№1	7140	0,01	3,7	32,4	1,0	F200	0,490
	№2	7050	0,02	3,3	33,3	1,0	F200	0,495
известный		6690-7230	0,15-0,18	-	-	-		-
Примечание: - значение коэффициента линейного ослабления гамма-излучения определено при энергии гамма-квантов 1 МэВ; коэффициент водостойкости определен после 30 суток экспозиции образцов сверхтяжелого бетона вводе.