Среди разновидностей особо тяжёлых бетонов существует так называемый баритовый бетон, который состоит из минерального вяжущего вещества (цемента) и воды, а в качестве наполнителя там выступает баритовая руда, которая может иметь разную фракцию (песок или щебень). Кроме того, наполнитель может быть смешан с чугунной дробью или вторичным металлом (металлические отходы — скрап).
Ниже мы более подробно поговорим об этом материале, методах его изготовления и применения в строительстве, а кроме того, посмотрим демонстрацию тематического видео в этой статье по этой же теме.
Барит
Сфера применения
Защитное средство в медицинских технологиях
Строительная смесь с BaSO4
- В зависимости от объёмной массы все бетоны, основанные на цементе можно разделить на особо лёгкие — менее 500 кг/м3, лёгкие — от 500 кг/м3 до 1800 кг/м3, тяжёлые — от 1800 кг/м3 до 2500 кг/м3 и особо тяжёлые — более 2500 кг/м3. Последний вариант обычно предназначается для возведения различных сооружений защитного типа, которые препятствуют проникновению радиоактивного излучения.
- В настоящее время (данные ООН), после естественного радиоактивного фона, следующее место занимает облучение в медицинских (лечебно-профилактических) целях, причём не в отдельно взятой стране, а, в общем, на Земном шаре. По статистике на одного жителя планеты приходится 2,8мЭб, где 14% приходится на медицину, а в России эти цифры составляют 3,3мЭб и 31,2% соответственно. (См. также статью Декоративный бетон: особенности.)
- Без оборудования, которое излучает радиоактивный фон, в медицине сегодня обойтись уже невозможно и оно, безусловно, приносит огромную пользу в диагностике и терапевтическом лечении. Но есть и обратная сторона медали — это вредоносное воздействие на организм пациентов, медперсонала и даже посторонних людей, случайно оказавшихся в соне досягаемости. Рентгеновское (ионизирующее) излучение может оказаться причиной лучевой болезни, ожогов, злокачественных опухолей, а также стать причиной мутации живых организмов.
- Поэтому, вполне естественно, что инструкция СанПиН (санитарные правила и нормы) предусматривает не только средства личной защиты и экранирование приборов, но и применение специальных строительных материалов, способных образовывать защитное покрытие. Например, такие нормативные документы предусматривают определённый расчёт уровня защиты (толщину слоя) для пола, потолка и стен процедурных кабинетов данного типа. В этих случаях наиболее приемлемо использование строительных материалов с высокой степенью радиационной защиты (РЗ).
Примечание. Наиболее известная РЗ, это свинцовые листы, но для этой цели применимы разные элементы с высоким атомным номером, к которым, собственно, и относится барит — BaSO4 (греческое значение слова «барис» — тяжёлый).
Это природный сульфат бария, тяжёлый шпат, содержащий в себе 65,7% BaO и 34,3% SO4. Кроме того, там могут присутствовать различные примеси, такие как кальций, стронций и свинец.
- Всероссийским НИИ медицинской техники и оборудования в конце 80-ых годов XX столетия были разработаны способы РЗ без применения свинца на основе оксидов редкоземельных элементов (отходы предприятий Минатома). Преимущества BaSO4 перед свинцом достаточно явные — он безвреден, тогда как материалы, содержащие свинец, токсичны и, кроме того, подвержены быстрому старению. (См. также статью Гидротехнический бетон: особенности.)
Другие отрасли
Примечание. Как мы уже говорили, баритобетон — это очень тяжёлый материал, ведь примерно 80% его состава занимает Ba SO4, следовательно, его нельзя использовать на грунтах с недостаточной несущей способностью (возможна просадка).
Баритовые ЖБК
При заливке и формовании бетонных и железобетонных изделий с применением барита в качестве наполнителя, следует учитывать, что вас ожидает достаточно большой показатель усадки (такое явление приводит к уменьшению объёма ЖБК в результате схватывания, высыхания и твердения).
Для получения монолита раствор с BaSO4 заливают в нужное место для формования (опалубка, литьевая форма), после чего начинается его обработка вибрированием, что позволяет избавиться от пор (воздушных пузырьков), которые непременно остаются в процессе укладки смеси. Для этого используют либо вибростолы, либо переносные вибрационные устройства, этот процесс, а также собственный вес раствора способствует высокому проценту усадки
Баритобетон (ББ) используется не только в качестве радиоактивной защиты, но и как материал с повышенной химической стойкостью для сооружения различных промышленных объектов. Учитывая тот фактор, что цена ББ довольно высока и, к тому же, такие конструкции имеют узкую специализацию в применении, данный материал в наши дни не получил широкого распространения.
Тем не менее, благодаря высоким качествам конструкций, которыми они обладают для радиоактивной и химической защиты, использование ББ плотно заняло собственную нишу в проектировании и строительстве сооружений специального назначения.
Конечно, ББ выдерживает воздействие различных агрессивных химических элементов (щелочей, кислот) и радиации, но для этого существуют и альтернативные способы, с применением других материалов. Но, несмотря на высокую стоимость и отсутствие популярности, существуют направления, где практически невозможно осуществлять строительно-монтажные работы без его применения.
Баритобетонный блок. Фото разлома
Самыми важными характеристиками при определении высокого качества ББ являются несколько параметров, которые мы рассмотрим более детально. Прежде всего, от такой монолитной или сборной конструкции добиваются максимального уровня поглощения радиационного излучения. Это, пожалуй, основной критерий, по которому и определяется необходимость применения ББ на специализированных объектах промышленного или оборонного строительства.
Так, наличие в составе наполнителя баритового бетона металлического скрапа способствуют стопроцентному задержанию частиц альфа и бета излучения.
Таким материалом также поглощается гамма излучение, но здесь уже присутствует некоторый ряд коэффициентов, используя которые можно рассчитать достаточную толщину преграды, чтобы свести радиационный фон до уровня, безопасного для жизни и здоровья обслуживающего персонала, то есть, сделать его естественным для человеческого организма.
Ядерный бункер
Практически невозможно переоценить эффективность ББ при строительстве бункеров — такие стройматериалы в данной сфере можно назвать незаменимыми для создания соответствующих условий нормальной жизнедеятельности и пребывания там людей. Помимо РЗ человека и оборудования такой бункер будет обладать высокими прочностными показателями, поскольку он возводится из ББ, относящегося к классу особо тяжёлых бетонов.
Как и при изготовлении обычных тяжёлых ЖБК, для баритового бетона используют армирующие металлические каркасы, делающие материал ещё прочнее в механическом отношении. При этом, требования, как к сборным, так и к монолитным конструкциям остаются неизменными — металл должен покрываться слоем раствора не менее чем 50 мм.
Радиационно-защитный ровнитель
Также вы можете создать радиационно-защитный слой в какой-либо комнате своими руками, используя для этого необходимые смеси, размешивая их с водой — пропорции и время приготовления указываются заводом-изготовителем.
Если вы хотите оборудовать частный кабинет, то вам следует иметь для этого проектную документацию, составленную по СНиП 3.04.01-87, которая определяет нужную толщину. При создании монолитных ЖБК ориентируются на ГОСТ 52085-2003.
Заключение
Как бы там ни было — используются ли сборные ЖБК или делается монолит непосредственно на стройплощадке с использованием BaSO4 — там будет задействован цемент в качестве вяжущего элемента. Учитывая высокую стоимость создаваемого материала и его особое назначение, там используются только высокие марки свежего и качественного цемента.
