Особо тяжелые бетоны повсеместно используются на АЭС и объектах, где установлены радиоактивные элементы. Эти цементы без проблем защищают оборудование и людей от опасного излучения, радиоактивного фона. С помощью рассматриваемых материалов устраняется гамма-излучение, способное преодолеть практически любое препятствие.

По мере увеличения удельной плотности бетона, повышаются и его защитные характеристики. Отличительная черта материала – присутствие в составе добавок с химической связанной водой, которая препятствует проникновению опасного излучения.

Улучшение технических и эксплуатационных характеристик цементного состава достигается за счёт применения особых заполнителей, плотность которых варьируется от 5 до 6.4 г/см3. Зачастую речь идёт о таких компонентах, как барит (он же сульфат бария). Это горная порода, в составе которой концентрация вещества достигает 95%. По своим эксплуатационным и техническим характеристикам барит сопоставим с гравием и щебнем. Прочность на сжатие у материала достигает 50 МПа.



Использование мелкодисперсного сульфата бария замедляет скорость затвердевания цементного состава.

Масса одного кубометра бетона не превышает 3.7 тонн, при соотношении вышеперечисленных компонентов 1:4,6:6,4. Оптимальная прочность цемента достигается спустя 28 дней – 430 кг/cм2. Если увеличить пропорцию воды и цемента до 0.9, значение прочности сокращается до 245 кг/см2. Принимая во внимание указанные пропорции, важно придерживаться рекомендуемых долей компонентов. В противном случае качество особо тяжелых бетонов резко падает, что чревато самыми печальными последствиями.

Составные части для таких цементов смешиваются только на узкоспециализированных предприятия, самостоятельно их подготовить практически невозможно. Особо тяжёлые бетоны заводского производства, подготавливаются с применением новых технологий. Человеческий фактор в данном случае исключается полностью. За счёт этого не только выдерживаются идеальные пропорции, но и компоненты вводятся в состав строго дозировано, по времени.

Ценообразование особо тяжелых бетонов

Для особо тяжелых бетонов характерны некоторые особенности в вопросе ценообразования. Если говорить об обычных бетонных смесях, то именно на цемент приходятся наибольшие финансовые затраты. Итоговая стоимость состава пропорциональна количеству цемента в нем. В случае с особо тяжелыми бетонами ситуация несколько иная.



Для подготовки рассматриваемого материала используют специализированные заполнители. Они повышают стоимость готового состава, как и ряд сопутствующих факторов. Цемент по цене практически сопоставим с другими компонентами, использующимися при изготовлении особо тяжелых бетонов. Как следствие, материал на выходе получается дорогостоящим.

Он практически не используется в сегменте обычного строительства, но повсеместно применяется при сооружении специализированных объектов.

Состав особо тяжелых бетонов

Для производства особо тяжелых бетонов используют несколько типов металлических руд, на которых стоит остановиться подробнее.

1. Лимонит – природные минералы, поглощающие как гамма-излучение, так и не менее опасные нейтроны. Плотность его не превышает 3.5 т/м3. Внесение в состав цемента позволяет получить материал весом порядка 2.8 тонн из расчёта на 1 кубометр. Особенность лимонитового бетона – высокая концентрация связанной воды.
2. Гематитовые руды на основе красного железняка. Плотность этого материала составляет порядка 4.3 т/м3. Если воспользоваться этим заполнителем для изготовления бетона, его плотность составит порядка 3.5 т/м3.
3. Магнетит. Речь идёт о железной руде слабокислого типа, плотность которой варьируется от 4.5 до 5 т/м3. Граничное значение прочности на сжатие – 200 МПа. Применение магнетитового щебня способствует повышению плотности бетона до 4 т/м3. Особо тяжелый бетон характеризуется высокими эксплуатационными и прочностными свойствами.

Для возведения некоторых объектов требуется обеспечить плотность выше 5 т/м3. В этом случае специалисты используют крупный чугунный лом или крошку. Производственные отходы из чугуна или стали обеспечивают высокий уровень защиты гамма-лучей, при этом толщина готовых бетонных экранов оказывается гораздо ниже, чем у традиционных материалов.



Проблемы возникают на этапе укладки бетонных изделий, ввиду того, что плотность чугуна наибольшая среди компонентов состава. Не стоит забывать – у мелкой дроби подходящая форма для перемещения в составе под действием силы тяжести. Важно отметить, что гравитация оказывает отрицательное воздействие на особо тяжелые бетоны в жидком состоянии.

Плотные и крупные фракции постепенно опускаются к низу, вследствие чего состав теряет свою однородность. Данное свойство корректирует характеристики бетонного состава в сторону уменьшения его прочности. Малая подвижность особо тяжелых бетонов – залог продолжительной эксплуатации готового объекта.



Использование железного лома имеет и ряд недостатков. В первую очередь это высокая вероятность формирования вторичных источников радиации. Металл накапливает в себе радиоактивные элементы. Что касается барита, то у него нет таких свойств, поэтому его использование гораздо предпочтительнее. Во вторую – физические характеристики и свойства компонентов, облученных нейтронным пучком, изменяются. Вследствие этого прочностные характеристики готовой конструкции уменьшаются.

Область применения

Вне зависимости от уровня тяжести, раствор делят на несколько типов, учитывая предполагаемую область применения.

• специальный;
• промышленный.

Особо тяжелые цементы используют для сооружения железобетонных объектов. Минеральные примеси повышают прочность и срок эксплуатации здания. Дополнительно такие составы подвергают термической обработке.