Jaká tloušťka betonu chrání před zářením?
Arena LLC
Iževsk, sv. Majakovskogo 13
Email: Tato emailová adresa je chráněna před spamboty, abyste ji viděli, povolte JavaScript.
Telefon: (3412) 51-22 73-
Fax: (3412) 51 22–73
Poznámka
Normy a standardy pro betonové stavby v Evropě zažívají zlom. Během přechodného období fungují staré i nové normy paralelně. Tato specifikace vychází ze standardu.
Text psaný kurzívou v této specifikaci označuje změny identifikované v nové generaci kódů a norem.
Podle DIN 1045 se těžký beton (hustota za sucha > 2,8 kg/m2,6 nebo hustota vysušená v peci > 3 kg/dmXNUMX) používá pro:
— radiační ochrana (lék, detekce závad, cla, výzkum, jaderné elektrárny),
— závaží (stavební vozidla, lodě, ochrana základů před vztlakovými silami, potrubí),
– trezory a
– odhlučnění
Za účelem ochrany před ozářením zákonodárci stanovili maximální hodnoty přípustných dávek záření. Radiační bariérový beton (také nazývaný stínící beton) slouží ke snížení účinků nebezpečného záření. Tabulka 1 ukazuje účinek ochrany poskytované betonem. Potvrzení útlumu záření není úkolem betonového inženýra; Specialista na radiační ochranu musí poskytnout potřebné parametry pro návrh betonu s ohledem na konstrukční vlastnosti (například tloušťku stavebního prvku):
– hustota tuhého betonu,
— obsah chemicky vázané vody,
Tabulka 1: Vliv betonu na radiační ochranu
zdroje
záření
(příklady)
Požadavky na kvalitu betonu pro radiační ochranu
Rentgenové přístroje, lineární urychlovač
– obyčejný beton s pR ≥ 2,4 kg/dm 3 a tloušťce cca 300 mm
alfa-
záření
beta záření
– tloušťka betonu by měla být v mm
nukleární
reaktory,
radionuklidy,
nukleární
výbuchy
– vysoká hustota a/nebo
– vysoký obsah chemicky vázané vody
— přísady ve formě boru, kadmia nebo hafnia
Tabulka 2: Kamenivo (zrnité kamenivo) a příměsi v těžkém betonu a betonu s radiační ochranou
Skupiny látek (dostupné velikosti zrn)
Plotn
páteř
zrna
kg/dm 3
Obsahuje
Ing
železa
hmotnost
procento
Krystalizace
národní
voda
hmotnost
procento
Obsahuje
Ing
bora
hmotnost
procento
Chemické
Prvky
(Základní
komponenty)
Orientační cena Běžný příplatek = 1
(běžné zrnité kamenivo)
Těžké přírodní kamenivo
(přírodní těžké zrnité kamenivo)
Baryt (těžký nosník)
Ilmenit (titanová železná ruda)
Magnetit (magnetická železná ruda)
Hematit (červená železná ruda)
Těžké umělé kamenivo (komerčně vyráběné těžké granulované kamenivo)
Strusky těžkých kovů 1)
Ocelové broky (0,2 mm)
Kamenivo (zrnité kamenivo) s
zvýšené
obsah
krystalizace
voda
Limonit (4. 16 mm) Serpentin
Fe, O, H
Si, Mg, O, H
1) Obsah těžkých kovů může kolísat.
Tabulka 3: Křivky distribuce velikosti částic podle Fullerovy křivky velikosti částic
Obsah podsítového produktu v % objemu pro velikost ok síta (mm)
Tabulka 4: Přibližné údaje o obsahu soudržné vody (vodík) wzs zohledněny v suchém cementovém kameni
Provozní teplota ve °C
s pokračující hydratací 1)
0,14. 0,19
po 28 dnech stárnutí
1) Stavební prvky chráněné před vysycháním a pevné konstrukce staré minimálně 3 měsíce
2) Vysoké hodnoty se získají s poměrem voda-cement > 0,5 pro
– rychle tvrdnoucí cement
– cement s vysokým obsahem C3S a většími jemnými suspendovanými látkami
— množství přísad s vysokou pravděpodobností záchytu neutronů,
— chemické a mineralogické složení plniv (granulovaná plniva)
Jiné požadavky na beton mohou vyplynout z
– tepelné zatížení,
— mechanické a chemické ničení,
— ekonomická omezení
K ochraně před zářením se používá těžký beton o suché hustotě 2,8 až 6,0 kg/dm3 (od 2,6 do 6,0 3 “-* kg/dm2), stejně jako běžný beton, a ve zdravotnických zařízeních musí mít konstrukční prvky tloušťka až XNUMX m.
1. Výchozí materiály
Cement
Cement lze používat v souladu s DIN EN 197-1 a DIN 1164 za předpokladu dodržení pravidel pro použití cementu (DIN 1045-2 specifikuje oblasti použití cementu v závislosti na expozičních třídách stavebních prvků). K vytvoření masivních prvků lze použít cement s normálním počátečním tuhnutím nebo nízkoteplotní cement.
Kamenivo (zrnité kamenivo) a přísady
Přehled kameniva (zrnitého kameniva) a příměsí používaných při výrobě těžkých betonů a betonu radiační ochrany je uveden v tabulce
2. Olovo a kameny obsahující olovo nejsou vhodné pro použití při přípravě betonu, protože mohou způsobit poruchy v procesu tuhnutí bez vytvoření dostatečné adheze k cementovému kameni.
Je výhodné použít zrna kameniva, která mají zploštělý tvar. Pro zpracovatelnost a vysokou hustotu betonu musí být jeho granulometrické složení v zóně křivky A/B. Pokud dodávané zrnité kamenivo neodpovídá kamenivu běžně používanému v betonovém stavitelství, je nutné použít směs se sníženým obsahem jemných suspendovaných látek (tab. 3). Kamenivo (zrnité kamenivo) musí odpovídat požadavkům DIN 4226. Pokud výrobce betonu obdrží těžké kamenivo (těžké zrnité kamenivo) od dodavatele, který nepodléhá kontrole kvality (certifikaci shody) podle DIN 4226, pak musí výrobce doložit složení a homogenity betonové směsi a v případě potřeby analýzy provedené kompetentními laboratořemi.
Je povoleno používat těžké kamenivo, které splňuje následující základní podmínky:
— musí být zajištěno potřebné granulometrické složení, hustota zrna, krystalizační voda a chemické složení,
— vlastnosti kameniva (zrnité kamenivo) by neměly mít negativní dopad na pevnost a hustotu betonu,
– opotřebení způsobené skladováním kameniva (granulovaného kameniva), jakož i mícháním a pokládáním betonové směsi by mělo být zanedbatelné,
— povrchová struktura složek kameniva (zrnité kamenivo) by neměla snižovat přilnavost k maltě, a tedy i betonu,
— kamenivo (granulované kamenivo) by nemělo obsahovat složky, které nepříznivě ovlivňují beton a ničí ocelovou výztuž,
— minimální pevnost v tlaku by měla být 80 N/mm2 (experimentální data).
Mohou být použity standardní nebo schválené přísady.
Aditiva
Musí být použity pouze standardní nebo schválené přísady. Vzhledem k tomu, že nelze vyloučit výskyt chemické reakce mezi přísadami a těžkým kamenivem (těžké zrnité kamenivo), musí být provedeny zkoušky vhodnosti, konkrétně kontrola změn tuhnutí a tvrdnutí.
Chemické reakce vedoucí k poškození betonu, ke kterým dochází mezi přírodním těžkým kamenivem (přírodní těžké zrnité kamenivo) a plastifikátory, ředidly a retardéry, nejsou známy.
Betonářská ocel
Lze použít všechny druhy betonářské oceli v souladu s DIN 488. Při dynamickém zatížení (nárazy, výbuchy) mohou být zvýšeny požadavky na prodloužení a ohyb.
2. Složení betonové směsi
Obsah započítané vázané vody (vodík)
V současné době neexistují obecně uznávané údaje o vazbě vody v cementovém kameni a kamenivu (granulované kamenivo). Tabulka 4 uvádí přibližné údaje o obsahu zohledněné kohezní vody (vodíku) v cementovém kameni za různých podmínek skladování a provozu. Podrobnější údaje vyžadují pracné experimentální studie v souladu s každým jednotlivým případem.
Tabulka 2 uvádí uvažovaný obsah krystalizační vody v kamenivech (zrnité kamenivo) za normálních klimatických podmínek. Při provozních teplotách od 80 °C ztrácí kamenivo (zrnité kamenivo) vlhkost v závislosti na teplotě a době působení. Kamenivo (zrnité kamenivo) obsahující limonit si obecně udrží poměrně vysoký obsah krystalické vody do provozní teploty 150 °C, kamenivo (zrnité kamenivo) obsahující hadec do teploty 350 °C.
Hustota betonové směsi
Stanovením hustoty čerstvé betonové směsi pb,h (Pc,h) s přihlédnutím k jejímu výrobnímu rozdělení je možné upravit hustotu tuhého betonu pb (pc), která je kritická při jeho návrhu: Pb,h = Pb + 1,645 • s + w – wzs Pro Pro předběžné posouzení můžete použít vzorec s = 0,01 • pb
Pevnost v tlaku
Pomocí jmenovaných kameniv (zrnité kamenivo) je možné získat pevnostní třídy B 25 a B 35 (C 20/25, C 25/30 a C 30/37), požadované pro těžký beton a beton radiační ochrany. Hlavními faktory ovlivňujícími pevnost jsou stejně jako u běžného betonu poměr voda-cement, pevnost cementu a počet zhutňovacích pórů. Při použití umělého kameniva a kameniva obsahujícího krystalizační vodu (zrnité kamenivo) může docházet k odchylkám v procesu tvrdnutí oproti klasickému betonu.
Vlastnosti čerstvě připravené betonové směsi
Objem pórů v čerstvě připravené betonové směsi je i při dobrém zhutnění 1,5 % z celkového objemu a při použití umělého kameniva (průmyslově vyráběného zrnitého kameniva) se objem pórů může zvýšit až na 3 %.
Obsah vody potřebný k získání určité konzistence odpovídá obsahu vody běžného betonu, odchylky mohou nastat při použití umělého kameniva (průmyslově vyráběného zrnitého kameniva). Je nutné udržovat nízký obsah vody, jinak se sníží hustota betonu, zvýší se smršťování, vzniknou trhliny.
Při měkké a tekuté konzistenci a různé hustotě kameniva (hustota zrnitého kameniva) existuje riziko segregace.
Návrh betonové směsi
Při návrhu betonové směsi platí stejné podmínky jako u běžného betonu, ale je třeba počítat s různou hustotou kameniva (hustoty zrnitého kameniva).
Pro objasnění viz následující příklad:
— Požadované vlastnosti: B 25 (C20/25), vnitřní prvek (XC 1) Pb = 3 200 kg/m 3 Konzistence KP (C 2, F 2)
Pórovitost čerstvě připravené betonové směsi p = 2,0 % obj. Provozní teplota < 40 °C
— Dostupné látky:
Cement CEM III/B 32,5N – NW s pz = 3000 kg/m3
Těžké kamenivo s pg1 = 4 200 kg/m2 Běžné kamenivo s pg2 = 700 3 kg/mXNUMX
— Podle diagramu: poměr w/c = 0,59 w = 165 kg/m3 z = 280 kg/m3
— Objemový podíl plniva:
Vg = 1 – z/pz – w/1 000 – p
Vg = (1 – 280/3 000 – 165/1 000 – 0,02) m 3 / m 3 Vg = 0,72 m 3 / m 3
— Hmotnostní podíl plniva s přihlédnutím k hustotě čerstvě připravené betonové směsi:
Pb,h = Pb + 1,645 s + w – wzs
pb,h = 3 200 + 1,645 0,01 • 3 • 200 165 + 0,2 – (280 • 30 + XNUMX)
Pb,h = 3 300 kg/m 3 g = pb,h – z – wg = 3 300 – 280 – 165 g = 2 880 kg/m 3
— Rozložení celkové hmotnosti na oba agregáty s oběma rovnicemi: g = g1 + g2
Vg = g1/Pg,1 + g2/Pg,2 g1 = (Vg • pg,1 • pg,2 -g • pg,1) / (pg,2 – pg,1) g1 = (0,72 • 4 200 • 2 700 – 2 880 • 4 200) / (2 700 – 4 200) g1 = 2 620 kg/m 3 g2 = g-g1 = 2 880 – 2 620 g2 = 260 kg/m 3
Plniva musí být rozdělena do samostatných frakcí podle požadované distribuce velikosti částic.
Přibližné údaje představují také recepturu již vyrobených dílů, tabulka 5.
3 Výroba a pokládka Bednění a lešení
Při zvýšené hustotě čerstvě připravené betonové směsi je nutné určit vhodné rozměry bednění a lešení. Je vhodné použít dočasné potěry prvků bednění, protože obecně je obtížné uzavřít kotevní otvory betonovou maltou pro ochranu před zářením. Je nutné potvrdit vhodnost vazby bednících prvků a distančních podložek.
