Цементный бетон

Цементный бетон

Реферат

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.