Особотяжелый бетон

В последние годы бетону найдено новое применение — биологическая защита ядерных реакторов. Так как способность бетона поглощать •у-лучи пропорциональна его объемной массе, толщина защитного экрана может быть уменьшена при применении бетона с большей объемной массой.Проблема защиты в действительности сложнее, так как для ослабления потока нейтронов в защитный экран должно быть включено определенное количество материала с малым атомным весом, как, например, водород. Бетон, как обычный, так и особотяжелый, содержит тяжелые и легкие компоненты, и было установлено, что при десятилетней эксплуатации в потоке 10й нейтрон/см2 максимальная температура и температурный градиент не превысили допускаемые пределы. Для повышения объемной массы бетона часть заполнителя или весь заполнитель заменяется материалом с очень большой удельной массой, обычно более 6,4 г/см3 (а у обычного заполнителя 2,6 г/смг). Применяют естественные и искусственные тяжелые заполнители. Одним из наиболее употребительных естественных заполнителей является барит (сульфат бария) с удельной массой 6,55 г/см3. Он встречается в виде горной породы, содержащей до 95% минерала. Барит не отличается от щебня других пород и назначение состава смеси не вызывает особых трудностей. Барит хрупок и сильно пылит, что следут учитывать при транспортировании и не допускать повторного перемешивания бетонной смеси. Желательно приготовление пробных замесов, так как мелкий баритовый заполнитель замедляет схватывание и твердение. Объемная масса бетона зависит от состава смеси: для смеси 1:4, 6:6,4 при В/Ц = 0,58 она составляет порядка 3670 кг/м3. Прочность такого бетона, определенная на стандартных цилиндрах в возрасте 28 суток, равна 430,9 кгс/см2. При В/Ц=0,9 прочность бетона 246,1 кгс/см2. Кристаллизационная вода, содержащаяся в лимоните, является надежным источником образования водорода для замедления потока нейтронов, при этом температура должна быть не выше 200° С. Применяют также искусственные тяжелые заполнители, большей частью чугун, а иногда и свинец. Чугунная дробь позволяет получать бетон очень большой массы (до 5500 кг/м3), но она в шесть раз дороже природных тяжелых заполнителей. Бетон с чугунной дробью склонен к расслоению из-за несоответствия удельных весов стали (применяемый в качестве крупного заполнителя) и обычного песка (мелкий заполнитель). Применяют также чугунный лом и обрезки стержней, которые несколько дешевле, чем дробь, но возникают дополнительные трудности в перемешивании бетонной смеси из-за формы заполнителя. Следует помнить, что металл должен быть очищен от масла, препятствующего сцеплению. При укладке особотяжелых бетонов применяют метод раздельной укладки бетонной смеси; это уменьшает расслоение, особенно при использовании обычного мелкого заполнителя. Не следует забывать, что кроме защиты от радиации бетон, применяемый в защитных экранах, должен обладать и другими свойствами, необходимыми для эксплуатации при высоких температурах: к ним относятся теплопроводность, усадка, коэффициент термического расширения и ползучесть. Так как эти требования трудновыполнимы, в ряде случаев предпочитают делать толстые защитные экраны из бетона на обычных заполнителях.