Дрібнозернисті безусадні бетони на чавунних заповнювачах для захисту від іонізуючого випромінювання

Рукопись диссертации представлена на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.05 - строительные материалы и изделия. Винницкий национальный технический университет Министерства образования и науки Украины, Винница, 2010.

В диссертационной работе разработаны составы эффективных мелкозернистых безусадочных бетонов на чугунных заполнителях, отвечающих современным требованиям их эксплуатации в ядерных объектах, с высокими радиационнозащитными и физико-механическими свойствами.

Исследованы радиационнозащитные свойства данных бетонов при действии полей гамма- и нейтронного излучения. Установлено, что у них показатели толщины слоя половинного ослабления для - излучения изотопа 137Cs c энергией Е=662 кеВ - 3,2-5,29 см, и для нейтронного излучения изотопа 252Cf c энергией E=2,5 МеВ - 5,01-6,17 см. Наведенная активность радиационнозащитных бетонов после их облучения нейтронами на 3-4 порядка ниже сравнительно с естественным хромом и железом.

С помощью физико-механических исследований установлено, что данные бетоны являются радиационностойкими в полях гамма-излучения при дозе 1000 Мрад. Они характеризуются некоторым увеличением прочности на сжатие и стабильными показателями прочности на изгиб, за исключением металлонасыщенного состава на дроби, у которого она изменилась в допустимых пределах.

Комплексом физико-химических исследований установлено, что после гамма-излучения аморфизируется структура продуктов гидратации цементного камня и что AFm- и AFt-фазы, образующиеся в модифицированном вяжущем более стойкие сравнительно с тоберморитовыми соединениями портландцемента.

Подтверждено, что аморфный микрокремнезем модифицирующей добавки связывает оксид кальция, а дисперсная чугунная пыль снижает интенсивность процесса трещинообразования структуры, что обеспечивает высокие прочностные характеристики, а также радиационную и коррозионную стойкость бетонов. Так радиационнозащитные бетоны более стойки к действию различных агрессивных сред сравнительно с рядовым и сульфатостойким портландцементом, а также лучше защищают арматуру от коррозии. Коррозия выщелачивания в среде дистиллированной воды почти отсутствует - 1,5.10-2 мг/см².сутки, а в среде морской воды - 1,7-4,2.10-2 мг/см².сутки.

Разработаны технологические параметры получения данных бетонов: режимы приготовления, укладки смеси, параметры их виброуплотнения и режимы тепловлажностной обработки.

Радиационнозащитные бетоны обладают высокими физико-механическими свойствами: средняя прочность на сжатие 50-55 МПа, класс за водонепроницаемостью - W6, морозостойкостью - F200, класс прочности на растяжение при изгибе Btb4,8-7,2, на осевое растяжение Bt2,4-3,2, водопоглощение данных бетонов 4-9 %, по износостойкости они относятся к материалам средней истираемости, прочность анкеровки арматуры гладкого профиля составляет 4,2-4,66 МПа, а периодического - 4,92-6,5 МПа. Модуль упругости радиационнозащитных бетонов: на чугунной пыли - 26500-29000 МПа, а чугунной дроби - 38500-63000 МПа, их средняя плотность соответственно равна: 2,9-3,14 г/см³ и 3,76-5,1 г/см³.

Исследовано влияние длительной нагрузки и показана возможность управлять процессом ползучести за счет использования: вида цемента (усадочный, безусадочный), величины водоцементного отношения, количества заполнителя и его дисперсности, температуры твердения и получения в результате хороших показателей.

Промышленная апробация радиационнозащитных штукатурок в рентгенкабинете поликлиники нефтеперерабатывающей промышленности г. Киева подтвердила технологичность смесей и их высокие физико-механические характеристики. Проведенное обследование радиационнозащитных штукатурок через 8 лет их эксплуатации показало ее удовлетворительное состояние, соответствие существующим требованиям и перспективность их дальнейшего промышленного производства. Экономический эффект использования разработанного покрытия толщиной 85 мм по сравнению с аналогом - баритовой штукатуркой толщиной 50 мм составляет 20 %.

Ключевые слова: мелкозернистые безусадочные бетоны, портландцемент, чугунный заполнитель, микрокремнезем, ГИР-2, химически связанная вода, радиационнозащитное покрытие, радиационностойкий материал.

Annotation

Nepyivoda A. A. Fine-grained nonshrinking concretes on cast-iron fillers for protection from ionizing radiations. Manuscript.

The thesis manuscript is presented to take an academic degree of candidate of technical sciences on profession 05.23.05 - building materials & products. - The Vinnytsya National Technical University of the Ministry of Education & Science of Ukraine, Vinnytsya, 2010.

In the thesis fine-grained nonshrinking concretes on cast-iron fillers for protection from ionizing radiations are developed. Properties of the concretes are investigated. They have good parameters of thickness of a half layer easing both gamma-, and neutron radiation, the low induced radioactivity after an irradiation neutrons. Concretes are radiation resistance in fields of gamma-radiation at a doze 1000 megarad, have high corrosion resistance and are characterized by high physicomecanical properties. Technological parameters of reception concretes for radiation shielding also are developed.

Key words: fine-grained nonshrinking concretes, portland cement, cast-iron filler, microsilica, GIR-2, chemically connected water, radiation shielding coating, radiation-resistant material.

Размещено на Allbest.ru