Бетон для защиты от радиоактивного излучения, свойства, особенности технологии. Металлический бетон, свойства, сырьевые материалы, технология

Основным материалом для одновременной защиты от у- и нейтронного излучения являются особо тяжелые и гидратные бетоны.

1оскольку гидраты, задерживающие поток нейтронов, содержатся в цементном камне, основное назначение тяжелых заполнителей — поглощение у-лучей.В качестве заполнителей применяются барит, железные руды, металлолом.

Барит — сернокислый барий (BaS04) — весьма распространенный в природе минерал белого цвета. Его плотность — около 4500 кг/м3, предел прочности при сжатии — около 50 МПа. Плотность бетона на баритовом заполнителе достигает 3800 кг/м3.

Магнетит, или магнитный железняк,— слабоокисленная железная руда (Fe304) с плотностью около 4500... 5000 кг/м3 и пределом прочности при сжатии до 200 МПа. Плотность бетона на песке и щебне из магнетита составляет около 4000 кг/м3.

Гематитовые руды содержат красный железняк (Fe203). Плотность гематита — до 4300 кг/м3, а бетона на его основе — до 3500 кг/м3.Лимонит, или бурый железняк, содержит гидроксид железа 2Fe203-3H20), т. е. может быть средством защиты как от у-лучей, так и от нейтронов. Плотность лимонита — около 3500 кг/м3, лимо-штового бетона — 2600... 2800 кг/м3, т. е. лимонитовый бетон лишь немного тяжелее обычного, однако связанной воды в нем может быть вдвое больше.

Для получения особо тяжелых бетонов плотностью 5000...'000 кг/м3 применяют чугун (плотность около 7500 кг/м3) в виде

Дроби, крошки и скрапа (крупного лома), а также сталь (плотностьоколо 7800 кг/м3) в виде обрезков, отходов от штамповки, дробленой стружки.Необходимо учитывать воздействие нейтронного излучения на свойства заполнителей. Во-первых, при поглощении нейтронов ядрами атомов возможно вторичное у-излучение. Это особенно характерно для железа. Поэтому железный лом и руды не всегда могут быть использованы. В этом отношении предпочтителен барит, не дающий вторичного у-излучения. Во-вторых, нейтроны при столкновении с ядрами атомов могут нарушить их равновесное положение в кристаллической решетке. При этом возможно изменение объема и свойств заполнителей. Например, при облучении кварца нейтронами происходит его аморфизация, сопровождающаяся значительным анизотропным расширением, что может привести к разрушению бетона. Данное явление следует учитывать не только при проектировании составов защитных бетонов, но также обычных конструкционных, жаростойких и теплоизоляционных бетонов, применяемых при строительстве ядерных установок.

Крупность заполнителей для защитных бетонов определяется массивностью бетонируемой конструкции и принимается максимально возможной. Зерновой состав заполнителей подбирают с таким расчетом, чтобы как можно больше насытить бетон тяжелым заполнителем; чем тяжелее получится бетон, тем меньшей может быть толщина ограждения. В этом случае предпочтительны прерывистые зерновые составы заполнителей, позволяющие получить бетон наибольшей плотности.

Бетонные смеси на особо тяжелых заполнителях в значительной степени подвержены сегрегации, расслоению. Поэтому большое значение имеет плотность и вязкость растворной части бетона. При прерывистом зерновом составе заполнителя иногда применяют раздельное бетонирование методом восходящего раствора.

Марины

38.

СКЛАДЫ ВЯЖУЩИХ МАТЕРИАЛОВ

Хранение на предприятиях цемента и гипса осуществляют, как правило, в складах силосного типа. Банки (силосы) могут быть расположены в один или два ряда. Диаметр банок 3-6 м; емкость одной банки 300-500 т и более. Для хранения небольших запасов (объемом до 200-300 т) устраивают склады бункерного типа. Каждый отсек такого склада должен вмещать не менее одного вагона вяжущего. Количество отсеков в складах для хранения цемента определяется исходя из требования не допускать одновременного хранения в одном отсеке цементов различного вида, различных марок и разных заводов-поставщиков. На складах, куда цемент поступает в саморазгружающихся (в том числе люковых) вагонах, оборудуют соответствующие приемные устройства; над приемными бункерами устраивают закрытое помещение для ввода вагонов. Для выгрузки цемента из несаморазгружающихся железнодорожных вагонов наиболее рациональным является применение пневматических транспортных установок. Подачу цемента из приемных бункеров в силосы осуществляют при помощи системы шнеков и элеваторов. Для транспортирования цемента применяют также аэрожелоба, представляющие собой трубопровод прямоугольного сечения с внутренней микропористой перегородкой из многослойной ткани. На складах предусматривают возможность механизированной выдачи цемента в транспортные приборы сторонних потребителей. Для упрощения транспортной схемы склады цемента обычно располагают в одном комплексе с главными потребителями цемента. Склады комовой негашеной извести при известегасильных установках на территории производственных предприятий устаивают обычно емкостью 200-300 т, каждый из них оборудуют скрепером или электротельфером с грейферным ковшом 0,5м3, что позволяет создавать отвалы извести значительной высоты. Ковш используют не только для складирования, но и для подачи извести к гасильной машине или дробилке. Управление грейфером организуют из помещения, изолированного от склада отстекленной перегородкой, что весьма важно в целях охраны труда. Выгрузку извести из крытых вагонов осуществляют механическими лопатами или электроразгрузчиками. На установках для изготовления молотой извести-кипелки устраивают склады бункерного типа с подачей в них комовой извести от железнодорожных вагонов системой ленточных транспортеров. Известковое тесто хранят в чанах, оборудованных средствами механизации для перекачки теста, разжиженного воздухом, на транспортные средства или в растворные цехи.

Цемент и другие вяжущие вещества доставляют на заводы ЖБИ следующими видами транспорта:

железнодорожным — в вагонах-цементовозах, в контейнерах различных конструкций, а также в обычных крытых вагонах навалом или в бумажных мешках;

автомобильным — в автоцементовозах или в контейнерах;

водным — на палубных и трюмных судах.

Ввиду большого количества поступающих на заводы цемента и других материалов склады должны иметь подъездные пути для железнодорожного и автомобильного транспорта. В тех случаях, когда можно использовать для подвоза водный транспорт, на территории предприятия сооружают водные причалы и оборудуют их соответствующими механизмами для разгрузки прибывающих судов.

Способы разгрузки поступающего на склад цемента зависят от вида тары и транспортных средств, в которых он доставляется.

Для перевозки цемента по железной дороге широко применяют цементовозы бункерного типа грузоподъемностью 60 Ту представляющие собой двухсекционный бункер объемом 45,3 м3, установленный на железнодорожных скатах. В донной части бункера имеются люки, через которые цемент самотеком выгружается в приемные устройства склада.

Точность установки вагонов над приемными рукавами достигается автоматическим отключением маневровой лебедки при помощи конечных выключателей. Пневматические цилиндры поднимают приемные рукава до примыкания к разгрузочным люкам бункера. Через открытые затворы цемент поступает в винтовой конвейер с очистной секцией и далее на склад цемента.

Хорошо зарекомендовали себя в работе железнодорожные цементовозы— цистерны грузоподъемностью 60 Г с пневматической разгрузкой, при использовании которых представляется возможным предотвратить потери цемента от распыливания, а также обеспечить при помощи сжатого воздуха разгрузку его в приемные устройства, установленные выше разгружаемого вагона — цементовоза на 10—12 м или отстоящие на расстоянии до 50 м ох него. В данном случае цемент выгружается значительно быстрее и без применения ручного труда, по сравнению с разгрузкой цемента из вагона бункерного типа.

Разгрузка цемента из крытых железнодорожных вагонов осуществляется механическими и пневматическими разгрузчиками.

Механическая лопата представляет собой наиболее простой тип разгрузочной машины для цемента. В комплект этого устройства входят скребок, трос, направляющие блоки и лебедка. Для разгрузки цемента применяют также механические ковшовые разгрузчики различного типа. К недостаткам этого метода выгрузки следует отнести большие потери цемента от распыла, вредные условия труда и сложную систему транспортирования цемента в силосы.

40. Склады заполнителей. Их разновидности и характеристика….

Типы складов характеризуются способом складирования и отгрузки различных заполнителей, формой штабеля, режимом работы (завода ц склада) и вместимостью.

На щебеночных и гравийно-песчаных заводах применяют следующие типы складов.

Конусный склад характеризуется подачей заполнителей ленточным конвейером, точечным сбросом и отгрузкой экскаваторами, погрузчиками или конвейерами. Он обычно применяется на заводах небольшой мощности (до 600 тыс. м3 в год), работающих сезонно или круглогодично.

Штабельный эстакадно-траншейный склад отличается подачей заполнителей ленточными конвейерами, расположенными на эстакаде и оборудованными передвижной сбрасывающей тележкой, и отгрузкой также ленточными конвейерами, расположенными в подштабельной траншее. Заполнители над общей под-штабельной траншеей хранятся между разделительными стенками пофракционно, при этом учитывается угол естественного откоса складируемого материала, зависящий от его влажностного состояния. Для щебня и гравия он составляет 35 ... 45° (меньшие значения для влажного материала), для сухого песка — 25 ...35° в зависимости от крупности. Для влажного песка угол естественного откоса увеличивается в соответствии с его крупностью до 30 ...40°, а для мокрого уменьшается до 15 ... 27°. В целях предупреждения сепарации — неравномерного распределения зерен заполнителя по крупности, высота свободного падения в штабель ограничивается 5 ... 6 м. Люки, через которые материал поступает на конвейер в подштабельной траншее, располагаются друг от друга на расстоянии 3 ... 3,5 м, что позволяет свести к минимуму объем «мертвых» зон в штабелях. Этот тип склада широко распространен на заводах средней и большой мощности.

Штабельно-эстакадный склад отличается от рассмотренного выше отсутствием подштабельной траншеи, строительство которой бывает невозможно из-за неблагоприятных гидрологических, климатических и других условий. Поэтому отгрузку продукции производят экскаваторами и погрузчиками.

Для гравийно-песчаных и песчаных заводов с гидромеханизированным способом добычи сырья, работающих сезопио, предусматривают склады с круглогодичной отгрузкой заполнителей.

При мощности заводов до 1,2 млн. м3 в год применяют штабельный склад с подачей заполнителей передвижным штабелеукладчиком, а для более мощных заводов — штабельно-кольцевой (см. 5.40), образуемый радиалыю-передвигающимся консоль-но-поворотным конвейером и отвалообразователем.

Склады располагают на плотном основании из хранимого материала.

Отгрузку заполнителей со всех складов производят экскаваторами и погрузчиками.

На складах необходимо принимать меры против смерзания заполнителей, которое зависит от определенной величины их влажности. Заполнители должны сохранять сыпучее состояние, позволяющее без осложнений производить погрузочно-разгрузочные работы.

Выше указывалось, что для повышения качества заполнителей а завершающей стадии технологического процесса переработки применяют операции промывки и классификации. Однако оборудование для обезвоживания механическим путем не удаляет влагу з готового продукта до такой степени, чтобы предотвратить его мерзание. Влажность песка после операции обогащения может составлять 19 ... 30%. Простым способом дальнейшего обезвоживания является свободное дренирование, при котором вода фильтруется через промежутки между твердыми частицами под действием силы тяжести. Обезвоживание песка продолжается около месяца. За это время его влажность уменьшается до 3 ... 5%.

Обезвоживание щебня и гравия на вибрационных грохотах позволяет снизить влажность до безопасных для смерзания пределов, в основном, лишь для крупных фракций (свыше 20 мм).

Наиболее полного удаления влаги из заполнителей можно добиться сушкой как теплым, так и холодным воздухом (метод сублимации). Но эти методы дорогостоящи и не решают проблемы смерзания в периоды атмосферных осадков и колебания температуры около 0°С.

Эффективным и дешевым является способ естественного промораживания, обеспечивающий сыпучесть материала. Он заключается в том, что заполнители на складе периодически перелопачивают экскаваторами, перемешивают специальными рыхлителями или перемещают послойно смерзающийся материал в отдельный штабель.

Одним из перспективных способов, предотвращающих смерзание влажных заполнителей, является гидрофобизация поверхности зерен. Добавки против смерзания можно вводить в сыпучую массу путем распыления сжатым воздухом из форсунок. Так, по предложению треста «Оргтехстрой» Главприокскстроя песок обрабатывают щелочным стоком от производства капролактама (ЩСПК), который является пластифицирующе-воздухововлекаю-щей добавкой для бетона. В результате — песок зимой не теряет сыпучие свойства.

Итак, применение добавок, предохраняющих заполнители от смерзания, не должно оказывать отрицательного влияния на требуемые свойства бетонной смеси и бегона. Желательно, чтобы эти добавки, как в вышеприведенном примере, обладали кроме противоморозного действия полезными свойствами, повышающими качество бетона. В этом случае повышается экономическая эффективность их применения.