K AUTORSKÉMU OSVĚDČENÍ

Transkript

1 ČESKOSLOVENSKÁ SOCIALISTICKÁ R E P U B L I K A ( 19 ) POPIS VYNÁLEZU K AUTORSKÉMU OSVĚDČENÍ (61) (23) Výstavní pnorita (22) Přihlášeno (21) FV (11) (Bl) (51) lni, Cl? A 21 F 1/04 ÚŘAD PRO VYNÁLEZY A OBJEVY (40) Zveřejnčno (45) Vydáno (75) ŠKVÍRA FRANTIŠEK rndr.cse., PRAHA HALEN SVATOPLUK, PRAHA Autor vynálezu KAREL ing. >praha NOVOTNÍ JAROSLAV ing.cac., PRAHA ZAD/K ZDENĚK ing.csc., KOLÍN ŽEŽULKA JOSEF ing., HODONÍN ( 54 ) Směs pro výrobu těžkých batonů Předmětem vynálezu je směs pro výrobu těžkých betonů. Přesněji řečeno, vynález ae týká práškové aměei, která je vhodná zejména pro přípravu specielních betonů ke stínění škodlivého zářeni v jaderné technice. Nejpoužívanějším materiálem pro stínění jaderného záření je beton, protože jeho fysikální a chemické vlastnosti představují přijatelné vyrovnání protichůdných požadavků na stínění neutronů a na záření gama. Tak například důležitým předpokladem pro účinné zpomalování neutronů v betonu je obsah vodíku, který má být co nejvyšší., i Naproti tomu rozhodující podmínkou pro účinné zachycování a pohlcování záření gama je v prvé řadě hmotnost betonu. K stínění jaderného záření vytvářeného reaktory, urychlovači a silnými zářiči byly původně užívány betony běžného typu o pevnosti 30 až 50 MPa a o objemové hmotnosti až kg/m^. Tak například je znám beton připravený z 0,374 dílu portlandského cementu, 0,637 říčního písku o granulaci v rozmezí 0,15 až 0,6 mm, 1,112 dílu štěrku o zrnění v rozmezí 5 až 10 mm, 0,187 dílu obyčejné vody a 0,075 dílu vody chemicky vázané, vyjádřeno v tunách/m^. Betony tohoto typu vyhovují při ozáření do dávek i t = S.IO 1^ n/cm 2 celého spektra, což odpovídá 6 = ^n/cm 2 v on 2 ig pro energii neutronů E>0,8 MeV. Pro ff t = 1,45.10 n/cm, to jest 3.10 pro

2 2 energii E> 0,8 MeV se v nich však projevují značné změny mechanických vlastností, a toaneriianí. hustoty o 7 až 10 poklea tepelné vodivosti í, o 30 až 35 zmenšení lineárního součinitele roztažnostiflc5 až 10 kréte, snížení pevnosti v tlaku o 10 až 20 %> a podobně i tg ac. Ukázalo se proto jako účelné, aby tyl vyřešen speciélní druh betonu, který nebude mít nedostatky známých typů, zejména, který bude možno použít pro stínění rychlých reaktorů i při vyšších teplotách v rozmezí 300 až 500 C, přičemž v závislosti na gradientu teploty beton bude vykazovat dostatečnou pevnost. K těmto účelům bylo navrženo použití betonů označených jako "těžké", to jest betonů s objemovou hmotností až cca kg/m^, s dostatečně vysokou absorbcí, vyrobené s příměsí těžkého přírodního nebo syntetického plniva, kterým může například baryt, korund, kovové odpady, limonit, magnetit, aerpentinit a další podobné látky nebo jejich kombinace. Tak například bylo navrženo použití chromitého betonu na basi portlandekého cementu a vodního skla. Byla zkoušena betonová směs, kde přípravě 1 m^ hotového betonu bylo vzato 490 kg cementu, 430 až 640 kg drtě kameniva v rozmezí 8 až 16 mm, 530 až 670 kg drtě laaeniva v rozmezí 16 až 25 mm, 610 až 670 kg štěrkopísku v rozmezí 0 až 8 mm, 172 až vody a 3,4 kg plaatifikátoru. Vlivem záření však u takových betonů docházelo ke změnám pevnosti^ například u 21 2 chromitého betonu při integrální dávce všech neutronů /2,0 až 2,4/.10 n/cm a při neutronech s energií E ^0,7 MeV /6,0 až 7,2/.10 n/cm se pevnost vlivem záření zmenší až na 32 až 40 % a tgog na 66 až 82 % původní hodnoty. Ze zkušeností vyplývajících ze zkoušek se známými těžkými betony vyplynulo, že pro praktické použiti bude optimální těžký beton s dále uvedenými vlastnostmi: - objemovou hmotností vyšší nežli kg/m^, - minimálním obsahem těžkého plniva, - maximálním obsahem vody vázané fysikálně nebo chemicky, - vysokou krátkodobou i konečnou pevností, - manipulační pevností nejméně 1 MPa v době 1 až 3 hodin po zatuhnutí, - dobou tuhnutí v rozmezí jedné nebo několika desítek minut až 2 hodin, - dobrou zpracovatelností při nízkém vodním součiniteli a vysokém obsahu těžkého plniva. Na základě uvedených poznatků byla vyřešena prášková směs pojiva pro výrobu těžkých betonů, sestávající z úzkých frakcí cementu a těžkého pojiva, která uvedeným požadavkům vyhovuje v řadě bodů. V podstatě jde o práškovou směs sestávající z 25 f až 75 hmotnostních % jedné až tří frakcí portlandského cementu o velikosti částic v rozmezí 1 až 40 mikrometrů a ze 75 až 25 hmotnostních % částic těžkého plniva o velikosti Čás tie 1 až 200 mikrometrů například limonitu, kovového prachu, nebo směsi přírodního nerostu a kovového prachu jako je směa barytu a olověného prachu 73/. Dalším výzkumem došlo ae k poznatku, že pro některé případy stínění bude ještě vhodnější látka podle tohoto vynálezu, jehož předmětem je směs pro výrobu těžkých betonů na bazi cementářského slinku, solí lignosulfonových kyselin, těžkého plniva a zéměsové vody.podstatou vynálezu je složení směsi sestávající z 76 až 99,79 hmotnostních % směai cementářského slinku o měrném povrchu 150 až uč/kg obsahujícího Aft A

3 3 laz až 95 hmotnostních % částic o velikosti do 5 mikrometrů a těžkého plniva, v poměru 1 díl cementářského slinku ku více než 1 dílu těžkého plniva, a z 0,1 až 8 hmotnostních % sole lignosulronové kyseliny, počítáno na celkové množství přítomného cementářského slinku. Směs při tom může obsahovat 0,1 až 8 hmotnostních % ve vodě rozpustné sloučeniny boru jako je kyselina boritá, počítáno na celkové množství přítomného cementářského slinku. Směs může také obsahovat 0,01 až 8 hmotnostních % uhličitanu nebo kyselého uhličitanu alkalického kovu, počítáno na celkové množství cementářského slinku, přičemž poměr uhličitanu nebo kyselého uhličitanu alkalického kovu k přítomné soli lignosulronové kyseliny je 1 ku nejméně 1, zejména 1 : 4. Při tom, látkami na basi lignosulfonanů mohou být vhodné sole lignodulíbnových kyselin například lignosulfonany alkalických kovů nebo lignosulfonan amonný. Jako těžkého plniva lze použít nerozpustných sloučenin těžkých prvků například sloučenin mědi, barya, olova, antimonu, železa, kobaltu a niklu nebo vhodných minerálů jako je těživec BaSO^, korund AlgO^, hnědel Fe /OH/.xHgO^ magnetovec FegOy FeO a další. Těžkým plnivem mohou věak být také rozdrobněná například granulovaná anorganická skla obsahující vhodnou příměs těžkých prvků nebo jejich sloučenin o měrné hmotnosti vyšší nežli 6, jako jsou kysličníky wolframičitý W0 2 /12,11/, wolframový WO^/7,16/, cinatý SnO /6,45/, ciničitý /6,95/ a další. Příměsí mohou být také uhličitany nebo kyselé uhličitany alkalických kovů například draslíku, sodíku nebo lithia, popřípadě sloučeniny boru jako je kyselina boritá nebo kysličník boritý. Výhody tohoto řešení jsou zřejmé z následujících příkladů provedení, které objasňují podstatu vynálezu, aniž by ho jakýmkoliv způsobem omezovaly. Ke zkouškám byla na prášek semleta řada vzorků prachovického cementářského slinku až jednotlivé vzorky obsahovaly různé podíly částic o velikosti pod 5 mikrometrů. K jednotlivým vzorkům byly pak přimíšeny odlišné podíly dalších příměsí a různé druhy těžkých plniv v odlišných množstvích. Z takto připravených směsí byla vyrobena tělíska o rozměrech 2 x 2 x 10 resp. 4 x 4 x 16 cm, načež buä byla při teplotě 20 C uložena v prostředí s 90 až 95 % relativní vlhkosti / v tabulce označeno jako uložení "vlhké"/, nebo byla až do doby zkoušek uložena při stejné teplotě ve vodě z vodovodu /v tabulce označeno jako uložení "vodní"/. Výsledky zkoušek jsou uvedeny v následující tabulce.

4 4 Tabulka Přiklad: Měrný povrch v m z /g dle Blainea: Obsah částic menších než 5 mikrometrů v hmot. % Druh těžkého plniva a jeho poměr k cementářskému slinku Poměr vody k cementárskému slinku , ,8 Pb 4 : 1 3. > ,1 Pb 14 : ,2 Pb 6 : ,2 Pb 5 s ,2 PbSO. 8 Pb 4,3 : 1 0,20 x/ 0,25 0,40 0,20 0,20 0, ,2 Pb + PbSO. 4 : l 4 0, ,2 Cu 1 : 1 0,45 Poznámka : x/ Pb ve formě kuliček, které jsou pouze bodově spojeny pojivem Příklad: Objemová hmotnost v kg/m J z hmotnosti Přísady v % slinku: Druh uložení tělísek: Doba tuhnuti v minutách 1. 5i % NaLig + i % K 2 CO 3 vodní % CaLig + 1,5 % NaC0 3 vodní % NaLig + 2 % K 2 C0 3 vlhké % NaLig vlhké % NaLig=+ i % K 2 co 3 + i % h 3 bo % NaLig + 2 % K 2 C0 3 vlhké % NaLig + i % K 2 CO 3 vlhké % NaLig + i % K 2 CO 3 do 26 dnů vodní Pevnost v tlaku v MPa po: Příklad: 2 hodinách 1 dnu 7 dnech 28 dnech 180 dnech ,0 12,0 13,0 62,0 22,0 14,2 70,0 35,0 15,7

5 5 Pokračování tabulky ,0 3,8 11, ,5 12,0 16, ,8 33,5 48,0 60,0 PŘEDMĚT VYNALEZU 1. Směs pro výrobu těžkých betonů na bazi cementářského slinku, soli lignoaulfonových kyselin, těžkého plniva a záměsové vody, vyznačená tím, Že sestává z 76 až 99,79 o hmotnostních % směsi cementářského slinku o měrném povrchu 150 až m /kg obsahujícího 5 až 95 hmotnostních % částic o velikosti do 5 mikrometrů a těžkého plniva, v poměru 1 díl cementářského slinku ku více nežli 1 dílu těžkého plniva, a z 0,1 až 8 hmotnostních % sole lignosulfoňové kyseliny, počítáno na celkové množství přítomného cementářského slinku. 2. Směs podle bodu 1 vyznačená tím, že obsahuje 0,1 až 8 hmotnostních % ve vodě rozpustné sloučeniny boru jako kyselina boritá, počítáno na celkové množstvícementářského slinku. 3. Směs podle bodu 1 nebo 2 vyznačená tím, že obsahuje 0,01 až 8 hmotnostních % uhličitanu nebo kyselého uhličitanu alkalického kovu, počítáno na celkové množství cementářského slinku. 4. Směs podle bodu 3 vyznačená tím, že poměr uhličitanu nebo kyselého uhličitanu alkalického kovu k přítomné soli lignosulfonové kyseliny je 1 ku nejméně Směs podle bodu 4 vyznačená tím, že poměr uhličitanu nebo kyselého uhličitanu alkalického kovu k přítomné soli lignosulfonové kyseliny je 1 : 4.

6 Vytiskly Moravské tiskařské závody, provoz 12, Leninova 15, Olomouc Cena: 2,40 Kčs