Структура и свойства сверхтяжелых серных бетонов для защиты от радиации

• Автор: Болтышев, Сергей Алексеевич
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 198 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

ГЛАВА 1. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТРАДЦАЦИИ

1.1. Традиционные радиационно-защитные материалы

1.1.1. Металлические материалы

1.1.2. Полимерные материалы

1.1.3. Композиционные строительные материалы

1.2. Серные радиационно-защитные материалы

1.2.1. Радиационно-защитные свойства серы

1.2.2. Свойства особо тяжелых серных бетоно

Выводы
ГЛАВА 2. ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Цель и задачи исследования
2.2. Применяемые материалы и их характеристики
2.3. Методы исследования и аппаратура
2.4. Статистическая оценка измерений и
методы математического планирования эксперимента
2.4.1. Оценка погрешности в косвенных измерениях
2.4.2. Аппроксимация экспериментальных данных
2.4.3. Методы математического планирования эксперимента....64 ГЛАВА 3. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА РАДИАЦИОННО-ЗАЩИТНЬ1Х
СЕРНЫХ МАСТИК
3.1. Исследование структуры серных композитов
3.2. Реологические свойства
3.3. Средняя плотность и пористость
3.4. Прочность
3.5. Теплофизические свойства
Выводы
ГЛАВА 4. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА СВЕРХТЯЖЕЛЫХ СЕРНЫХ
БЕТОНОВ
4.1. Выбор параметра оптимизации на уровне микроструктуры
4.2. Структура радиационно-защитного серного бетона
4.3. Проектирование состава радиационно-защитного
серного бетона
4.4. Средняя плотность и пористость
4.5. Прочность
Выводы
ГЛАВА 5. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА
РАДИАЦИОННО-ЗАЩИТНЫХ СЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ
5.1. Химическая стойкость
5.2. Атмосферостойкость
5.3. Морозостойкость
5.4. Термостойкость
5.5. Радиационно-защитные свойства
Выводы
ГЛАВА 6. ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ
СВЕРХГЯЖЕЛОГО СЕРНОГО БЕТОНА
6.1. Принципиальная технологическая схема изготовления
6.2. Меры безопасности при изготовлении и проведении работ
6.3. Промышленное внедрение
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Развитие атомной энергетики, имеющей приоритетное значение для сохранения и развития современной цивилизации, невозможно без дальнейшего совершенствования структуры, свойств и технологии изготовления радиационно-защитных материалов. Искусственно созданные радиоактивные материалы и отходы представляют серьезную экологическую опасность для окружающей среды как в настоящее время, так и в отдаленном будущем. Для обеспечения радиационной безопасности на объектах атомной энергетики и других отраслей промышленности широкое применение получили металлические, полимерные и композиционные строительные материалы. Накопленный практический опыт свидетельствует, что наиболее рационально применение композиционных материалов, свойства которых можно регулировать в широком диапазоне значений. Стойкость таких материалов к воздействию ионизирующих излучений определяется, в основном, устойчивостью компонентов и в большей степени стойкостью вяжущего вещества.
Проведенные на кафедре «Строительные материалы» Пензенского государственного университета архитектуры и строительства исследования показали, что для изготовления радиационно-защитных материалов перспективным вяжущим веществом является серное связующее. По защитным характеристикам сера не уступает традиционным видам вяжущих веществ, применяемых для изготовления радиационно-защитных материалов, а по некоторым показателям имеет более высокие значения. Исследования, проведенные Ю.И. Орловским, показали, что облучение может быть использовано для модификации серного связующего с целью получения композиционных материалов с заданными свойствами.
Американскими исследователями модифицированное серное вяжущее было предложено использовать для капсулирования радиоактивных и высокотоксичных отходов. Проведенные исследования показывают, что полученный материал обладает достаточной прочностью, высокой стойкостью к
составляющей путем добавления золы-уноса. Эта добавка не оказывает отрицательного влияния на прочность и долговечность бетона [25].
В работе [65] рассматриваются технология и особенности применения в бетонах добавки МЛ-1, суперпластификаторов С-3 и «Дофен» и приводятся сведения об их технико-экономической эффективности при возведении монолитных строительных конструкций Запорожской, Южно-Украинской, Ро-венской, Хмельницкой и Балаковской АЭС.
Исследование влияния высоких доз гамма-излучения (5,1... 17,3 МГр) на меламиновые и нафталиновые суперпластификаторы и бетоны, полученные с их применением, показало, что облучение ускоряет процесс полимеризации смол, причем эффект ускорения полимеризации для водных растворов добавок проявляется сильнее, чем для порошкообразных. Внешний вид и прочность образцов в процессе облучения не изменялись [64].
Для увеличения сроков схватывания бетона на основе быстросхваты-вающегося гипсоглиноземистого цемента и улучшения его защитных свойств в бетон добавляют 0,2...0,3% буры [55].
Введение добавок следует проводить в соответствии с техническими условиями, а способ и время хранения определять в зависимости от условий производства, либо от требований, изложенных в инструкции [31].
Операции приготовления, транспортирования и укладки особо тяжелых бетонов и растворов производятся аналогично этим же операциям для обычных бетонов и растворов, однако для радиационно-защитных бетонов существует ряд технологических особенностей.
Технологии изготовления особо тяжелых бетонов. Для приготовления особо тяжелой бетонной смеси можно использовать обычное оборудование. Но при этом необходимо учитывать более сильное механическое воздействие на лопасти и корпус бетономешалок тяжелых заполнителей бетона, имеющих обычно более острые, чем у традиционных заполнителей грани. Для этого объем загрузки бетономешалки сокращают. Так, например, при сооружении бетонной защиты реактора атомной электростанции Академии наук СССР с плотностью специального тяжелого бетона 4300 кг/м3 объем замеса прини-