КОМПОЗИЦИЯ РАДИАЦИОННО-ЗАЩИТНОГО БЕТОНА
RADIATION-PROOF CONCRETE COMPOSITION

Изобретение относится к составам специальных бетонов и может найти применение в промышленности строительных материалов при изготовлении радиационно-защитного бетона, в том числе бетона "сухой защиты" реактора АЭС.
"Сухая защита" ядерного реактора служит для замедления и поглощения нейтронов и гамма-излучения. Кислород, кальций и кремний, являющиеся непременными составляющими бетона, замедляют нейтроны. Тем не менее желательно повышать содержание водорода в бетоне, что улучшает ослабление нейтронного излучения. При введении для этой цели в состав радиационно-защитного бетона большего количества воды возникает проблема сохранения ее в процессе эксплуатации в результате повышенных температур "сухой защиты" реактора АЭС. С этой задачей хорошо справляется серпентинитовый бетон, содержащий горную породу - серпентинит в виде щебня или гали, а также химически связанную воду, которая удерживается в составе заполнителя при нагревании до высоких температур, что повышает ослабление нейтронного излучения на 10-12%.
3
Известна композиция радиационно-защитного бетона (Серпентинит в защите ядерных реакторов. Под общ. ред. Ю.А. Егорова. М.: Атомиздат, 1973. - 240 с.), содержащая, кг/м: портландцемент - 216; серпентинитовый щебень фракции 5-20 мм - 1281; серпентинитовая галя - 660; вода - 173.
Недостатком композиции является плохая удобоукладываемость, высокое водоотделение и раствороотделение бетонной смеси, в результате чего происходит ее расслоение и как следствие снижение качества бетонного монолита и увеличение срока его сушки.
Задача изобретения состоит в повышении качества бетона в результате улучшения удобоукладываемости и снижения его расслаиваемости в процессе укладки бетонной смеси за счет уменьшения водоотделения и раствороотделения, а также в сокращении сроков сушки бетона.
Технический результат достигается тем, что композиция радиационно-защитного бетона, содержащая минеральное вяжущее, серпентинитовый щебень фракции 5-20 мм, серпентинитовую галю, воду, дополнительно содержит оксиды щелочноземельного металла и суперпластификатор при следующем соотношении компонентов, мас.%: минеральное вяжущее 5,0-20,0; серпентинитовый щебень фракции 5-20 мм 31,0-55,0; серпентинитовая галя 6,0-30,0; оксид кальция, оксид магния, оксид бария или их смеси 8,9-10,0; суперпластификатор 0,1-1,0; вода 4,0-8,0.
Примеры составов радиационно-защитного бетона приведены в таблице. В примерах использовались портландцемент ПЦ-500 ГОСТ 10178-85 без добавок, алюминатный цемент ГОСТ 969-91; серпентинитовый щебень фракции 5-20 мм и серпентинитовая галя ТУ 95.6112-76; оксид кальция ГОСТ 8677-76; оксид магния ГОСТ 4526-75; оксид бария ТУ 6-09-5397-88; суперпластификатор С-3 ТУ 5870-004-46849456-04 на основе сульфированных нафталинформальдегидных соединений, а также суперпластификаторы, основу которых составляют сульфированные меламинформальдегидные соединения, модифицированные лигносульфонаты, водорастворимые карбоксилатные полимеры или их смеси; вода питьевая ГОСТ 2874-82.
Компоненты
Содержание, мас.%
Состав 1
Состав 2
Состав 3
Состав 4
Портландцемент
9,3
12,7
-
20,8
Алюминатный цемент
-
-
11,6
-
Серпентинитовый щебень фракции 5-20 мм
55,0
42,4
43,6
43,3
Серпентинитовая галя (песок)
28,3
28,2
27,6
27,7
Оксид кальция
-
8,9
-
-
Смесь оксидов магния и бария
-
-
10,0
-
Суперпластификатор
-
0,2
0,2
0,2
Вода
7,4
7,6
7,0
8,0
Расслаиваемость бетонной смеси: раствороотделение/водоотделение, %
0,8/0,4
0,4/0,3
0,4/0,3
0,8/0,4
Относительная влажность бетона через 28 суток, %
20,0
5,0
5,0
15,0
Удобоукладываемость, с
80
4
4
40
Как показано в таблице, наилучшие показатели по качеству и срокам сушки бетона по сравнению с известной композицией радиационно-защитного бетона (состав 1) имеют композиции с составами 2 и 3. Кроме того, составы 2 и 3 дополнительно содержат оксиды щелочноземельных металлов, что улучшает ослабление нейтронного и гамма-излучения.
Для приготовления композиции радиационно-защитного бетона сырьевые компоненты дозируют. Серпентинитовый щебень смешивают с минеральным вяжущим (портландцементом, алюминатным цементом, пуццолановым цементом и др.), серпентинитовой галей и оксидами кальция, магния, бария или их смесями. Затем добавляют воду, суперпластификатор и смешивают еще раз. После приготовления не позднее 30-40 минут композицию радиационно-защитного бетона укладывают слоями толщиной 10-30 см в опалубку или формы, а затем виброуплотняют.