Изобретение относится к области изготовления радиационно-защитных кирпичей и может быть использовано в строительстве помещений рентгеновских кабинетов для защиты обслуживающего персонала, пациентов и посетителей от рентгеновского излучения.
Известен способ получения радиационно-защитных строительных блоков из ячеистого бетона с переменной плотностью, изготовление конструкции из армированной фибры, грани которого последовательно армированы сеткой и нетканым материалом, причем в состав бетонной смеси в качестве наполнителя добавлен измельченный баритовый концентрат с размером частиц до 100 мкм в количестве 8% от массы бетонного раствора [1].
Недостатками указанного способа является её низкая прочность на изгиб, эти блоки легко ломаются при неравномерных нагрузках. Кроме того, их высокая водопоглощаемость, может привести к ухудшению теплоизоляционных свойств. Требует дополнительной отделки, для защиты от влаги и механических повреждений, может наблюдаться небольшая усадка материала, что вызывает трещины в кладке.
Также известно применение композиционных защитных конструкций, выполненных из промышленных отходов, содержащих карбонаты магния и кальция, оксидов железа, хрома и кремния. С использованием связующего компонента формируется в опалубках блоков, кирпичей, плит и путем выдерживания получают готовые изделия [2].
Недостатками известного решения следует признать малое количество подобных отходов, слабую степень защиты, необходимость использования связующего компонента, что увеличивает себестоимость конструкций.
Известен радиационно-защитные конструкции на основе гипсосодержащих отходов металлургического производства, с дополнительным содержанием наполнителей. При подготовке гипсосодержащих отходов, они могут быть смешаны с различными наполнителями, а в опалубке может быть установлена арматура [3].
Недостатком аналога является низкие радиационно-защитные свойства.
Известен состав неорганической радиационно-защитной композиции [4], включающий, мас.%: цемент 11-15; железорудный концентрат 38-58; баритовый наполнитель 25-39; пластификатор 0,1-0,2; вода остальное.
Недостатком известного состава неорганической радиационно-защитной композиции является пониженная прочность, недостаточно высокие радиационно-защитные свойства получаемого материала и высокая стоимость композиции.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является бетонная смесь, обладающая радиационно-защитными свойствами, включающая, мас.%: цемент 7-15; крупный заполнитель (магнетит) 44-74; мелкий заполнитель (магнетит) 15-37; пластифицирующую добавку 0,1-0,14; воду остальное [5].
Недостатком данного технического решения является то, что получаемый материал имеет недостаточно высокие прочностные и радиационно-защитные показатели.
Наиболее близким аналогом предлагаемого способа можно признать способ изготовления радиационно-стойких конструкций [5] согласно которому проводят подготовку исходных компонентов, заполнение ими форм, выдержку и извлечение готовых конструкций, причем в качестве исходных компонентов используют гипсосодержащие отходы, которые в процессе подготовки механически активируют до температуры разогрева 70-90°С.
Хотя скорость твердения и увеличивается, но все же недостатком известного способа также следует признать длительность застывания смеси и невысокие механические характеристики.
Задачей изобретения является создание конструкционного строительного экологически чистого материала, обладающего радиационно-защитными свойствами, с использованием дешевого и доступного сырья.
Техническим результатом является утилизация отходов металлургического производства ОАО «Ленинабадского комбината редких металлов» и создание на их основе дешевого радиационно-защитного строительного материала с наличием конструкционных качеств, позволяющих производит такие строительные элементы, как кирпичи, блоки, плитки, панели и прочие.
Техническая задача достигается тем, что в строительном материале, содержашем заполнитель, связующее и вода техническая, в качестве заполнителя использованы магнетитовые концентраты, полученные из отходов производства с помощью процесса магнитной сепарации, а в качестве связующего – суглинка из местных месторождений. Соотношение компонентов заполнителя, связующего и технической воды может составлять, мас.%: магнетит – 80; суглинка – 10; техническая вода – 10.
Сущность предлагаемого способа заключается в использовании смеси суглинки с магнетитом. Для приготовления смеси в емкость объемом 0,2 м3 добавили 8 кг магнетита. Затем заливая в емкость воду объёмом 1 литр при постепенном перемешивании, добавляют 1 кг суглинки. Соотношение воды и смеси поддерживалось постоянным на уровне 1:10 для всех образцов. После добавления воды с помощью механической мешалки в течении 10-20 минут смесь перемешивали. Полученную смесь завернули в пластиковые пленки и оставили на 48 часов. Кирпичи были отформованы в металлической форме с размерами 120х240х70мм. После чего все образцы были высушены при комнатной температуры в течении 14 дней. В последующий период времени проводилось обжигание кирпичей на муфельной печи при температуре 1000оС.
Испытание радиационно-защитных свойств разработанного кирпича проводили при использовании дозиметра ДКС АТ 1121 производства Республики Беларусь, на расстоянии 1 см от рентгеновского аппарата Dental Аi-Ray Devise производства Китая. В ходе испытания дозиметр изолировали свинцовым листом, чтобы исключить попадания остаточных и отраженных излучений. При этом среднее фоновое значение гамма- излучений в рентгеновском кабинете составлял 0,25 мкЗв/час. Мощность дозы источника в ходе испытаний в среднем составляла 9700 мкЗв/час. Полученные результаты обобщены в таблице 1.
Анализ полученных результатов показал, что разработанный образец кирпича имеет самый наименьший (502 мкЗв/час) линейный коэффициент ослабления рентгеновского излучения
Полученный экспериментальным путем оптимальный состав разработанного радиационно-защитного кирпича способствует уменьшению дозовой нагрузки на обслуживающий персонал, пациентов и посетителей на 95% от рентгеновского излучения.
Используемые в настоящее время традиционные материалы имеют низкие радиационно-защитные свойства. Данное изобретение позволяет изготовление радиационно-защитных кирпичей и может быть рекомендовано при строительстве помещений рентгеновских кабинетов для защиты обслуживающего персонала, пациентов и посетителей от рентгеновского излучения.
