автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Особо тяжелые асфальтовые бетоны для радиационной защиты

На правах рукописи

Свечникова Татьяна Тимофеевна гиУ^

ОСОБО ТЯЖЕЛЫЕ АСФАЛЬТОВЫЕ БЕТОНЫ ДЛЯ РАДИАЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ

Специальность 05.23.05 "'Строительные материалы и тделил

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саратов -1998

Работа выполнена в Пензенской государственной архитектурно -строительной академии.

-член-корреспондент РААСН, заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор А.П. Прошии -академик РААСН, заслуженный деятель науки РФ, заслуженный строитель РФ., доктор технических наук, профессор В.И. Соломитов Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор В.Г. Хозин кандидат технических наук, А.А. Суриин

Ведущая организация - АООТ "Пензапромстрой"

Защита состоится «ЛО* 1998 года в (£_ часок на за-

седании диссертационного совета К 063.58.02 в Саратовском государственном техническом университете но присуждению ученой степени кандидата технических наук но адресу: 440054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. ___

Автореферат разослан

1998 г.

Совет направляет Вам для ознакомления данный автореферат и просит Ваши отзывы и замечания в двух экземплярах, заверенных печатью, направлять по адресу: 440054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77.

Научный руководитель

Научный консультант

Ученый секретарь диссертационного совета К 063.58.02, доктор технических наук, профессор

В.В.Кузнецов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Развитие атомной энергетики и радиационных технологий неизбежно вызывает рост числа разнообразных источников ионизирующих излучений и объема радиоактивных продуктов. Соответственно увеличивается и объем весьма опасных радиоактивных отходов. Обостряется сложная социально - экологическая проблема устройства захоронений этих отходов и защитных экранов для промышленных источников излучений. Нужны надежные конструктивные решения, базирующиеся на эффективных материалах: дешевых, доступных в производстве, с высокими показателями защитных свойств и соответственной радиационной стойкостью.

Цементные бетоны - основной конструкционный материал в строительстве - используется в конструкциях защиты от радиации. Его защитные свойства обеспечиваются, в первую очередь, применением в качестве заполнителей тяжелых, чаще всего железосодержащих горных пород (лимонита, сер-пентита), железного скрапа и др. Плотность их довольно высока (2800-4000 кг/м3), однако такие цементные бетоны все же недостаточно долговечны в условиях радиационного облучения, довольно дороги. Поиск и разработка новых радиаци-онно-защитных строительных материалов остается актуальной проблемой, причем, кроме этого основного функционального параметра, они должны обладать хорошими технологическими и эксплуатационными показателями и, безусловно, экономичностью.

В этом смысле привлекательным становится другой крупнотоннажный тип строительного композита- асфальтобетон. Однако, в конструкциях радиационной защиты он не применяется, в первую очередь, ввиду низкой плотности (2200 кг/м3), хотя радиационная стойкость песчаного асфальтобетона, по некоторым данным, удовлетворительна. В связи с этим, главной проблемой превращения асфальтового бетона в радиационно-защитный материал является значительное увеличение его плотности, что можно достичь поиском особо тяжелых заполнителей (притом экономичных) в сочетании с высокой структурной плотностью (упаковкой) всех элементов композита. Выбор особо тяжелого заполнителя пал на отходы производства оптического стекла с высоким содержанием оксида свинца - тяжелого флинта ТФ-110. В связи с этим, цель настоящей диссертационной работы состояла в следующем.

Цель и задачи исследования. Разработка нового особо тяжелого асфальтового бетона (ОТАБ) с высокими показателями радиационной стойкости и других эксплуатационно-технических свойств, пригодного для устройства защиты хранилищ радиоактивных отходов.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать структуру и свойства асфальтового бетона на основе дорожного нефтяного битума и заполнителя из отходов производства оптического стекла ТФ-110.

2. Исследовать модифицирующие способности гидрофобизи-рующей жидкости и серы в особо тяжелом асфальтовом бетоне.

3. Разработать оптимальные составы ОТАБ, исследовать его структуру, свойства и закономерности их изменения при длительных эксплуатационных воздействиях деградирующих (агрессивных) факторов.

4. Выполнить сравнительную экономическую оценку эффективности ОТАБ в конструкциях радиационной защиты.

Научная новизна работы:

-впервые исследована возможность и эффективность применения оптического свинецсодержащего стекла в качестве заполнителя в асфальтобетоне; выявлены особенности его межфазного взаимодействия с битумом;

-установлены закономерности модифицирующего влияния полиорганосилоксана ГЖ 136-41 и серы на поверхностные свойства тяжелого флинта ТФ-110: смачивание расплавом битума и адгезию. Получены кинетические и концентрационные зависимости усадки асфальтового бетона при его модификации кремнийорганическим соединением и серой.

Практическая ценность диссертации заключается в разработке нового материала для радиационной защиты -особо тяжелого асфальтового бетона с плотностью 4100 - 4300 кг/м3 на заполнителе из отходов свинецсодержащего оптического стекла (ТФ-110), с высокими показателями защитных свойств и радиационной стойкости, климатической долговечности, а также экономической эффективности;

в эффективном способе утилизации отходов оптического производства.

Апробация работы. По результатам исследований сделаны доклады на на XXVIII научно-технической конференции ПГАСИ (27-31 марта 1995г., г.Пенза), XXIX науч-

но-технической конференции (24-28 марта 1997г., Пенза), V Международной научно-практической конференции "Вопросы планировки и застройки городов", 1997г., г.Пенза, Четвертых академических чтениях « Современные проблемы строительного материаловедения» (24-26марта 1998г, г.Пенза).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 5 работ, получен патент N 2102352 МПК С 04В 26/26.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы, содержит 150 страниц машинописного текста, 22 рисунка, 32 таблицы.

Содержание работы.

Во_ введении обосновывается актуальность темы, дается краткая информация о содержании работы, сформулированы цели и задачи исследования, научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

Первая глава, посвящена анализу состояния проблемы создания материалов для радиационной защиты и оценке применимости асфальтобетонов для этих целей. Захоронения радиоактивных отходов - материалоемкие сооружения, одним из главных конструктивных элементов которых являются защитные покрытия, материал которых должен обладать хорошей поглощающей и рассеивающей способностью по отношению к нейтронам и у-квантам, обладающих наибольшей проникающей способностью. Наличие элементов с большой ядерной плот-

ностью (например, свинца) и с

большим атомным номером обеспечивает материалу высокую защитную способность.

Цементные бетоны с железосодержащим заполнителем из рудных пород и скрапа хотя и применяются широко в конструкциях защиты от радиации, однако по технологическим показателям (длительный набор прочности и др.) и радиационной стойкости, а также и экономичности оставляет желать лучшего.

Асфальтовые бетоны по комплексу технологических свойств, водо- и коррозионной стойкости привлекательны для устройства защитных покрытий, однако имеют малую плотность и практически не изучены в этом аспекте. Между тем, анализ разных видов асфальтобетона, возможностей варьирования его составом и модификации битумного вяжущего и поверхности заполнителя указывает на то, что этот тип строительного материала, относительно дешевого, доступного и крупнотоннажного, технологически освоенного в дорожном и гидротехническом строительстве, имеет потенциальные возможности для эффективного применения в защитных конструкциях захоронений радиоактивных отходов. Главный путь решения задачи - поиск тяжелого заполнителя, обеспечение плотной упаковки его зерен в композите и хорошего сцепления битума с их поверхностью.

Для этой цели выбран отход производства тяжелого свинецсодержащего оптического стекла, так называемого тяжелого флинта ТФ-110, как сырья для изготовления заполнителя в радиационно-стойком асфальтобетоне.

В конце обзора сформулированы цель и задачи исследования.

Глава вторая содержит характеристику исходных материалов - объектов исследования и использованных в работе методов испытания и исследования.

Для приготовления ОТАБ в качестве связующего использовали нефтяной дорожный битум марки БНД 60/90. В качестве наполнителя и заполнителя были использованы молотые отходы стекла марки ТФ-110, фракционный состав которых подбирали с использованием методов математического планирования и обработки.

В качестве модифицирующих добавок использовали гидрофобизирующую кремнийорганическую жидкость 13641 (ГОСТ 10834-76), серу и добавку доломитовой муки.

Исследования свойств ОТАБ проводили с применением физико-механических и современных физико-химических и математических методов. Механические характеристики определяли по методам соответствующих ГОСТов.

Смачиваемость битумом поверхности заполнителя определяли по геометрическим параметрам капли связующего на его горизонтальной поверхности.

Линейную усадку исследовали на горизонтальном оптическом компараторе ИЗА-2. Удельную поверхность измеряли на приборе ПСХ-2. Деформативные показатели измеряли на консистометре Гепплера.

Радиационную стойкость покрытий оценивали по коэффициенту ослабления рентгеновского излучения с помо-

щью стационарного рентгенодефектоскопического аппарата типа РАП 150/300-13.

Водостойкость оценивали по изменению предела прочности композитов, находящихся в дистиллированной воде и в сухих условиях. Водопоглощение определяли на аналитических весах по изменению массы композитов после экспозиции в воде.

Морозостойкость определяли согласно ГОСТ 10060.095-ГОСТ 10060.4-95 (Бетоны. Методы определения морозостойкости) методом циклических испытаний.

Климатическую стойкость оценивали по изменению предела прочности композитов, подвергавшихся воздействию атмосферных факторов.

Эксперименты проводили с использованием методов математического планирования. Обработку результатов испытаний проводили статистическим методом с использованием IBM - 486.

В третьей главе приводятся результаты подбора состава особо тяжелого асфальтового бетона на заполнителе из отходов ТФ-110 и исследования его основных эксплуатационно-технических свойств. Особенностью заполнителя из дробленого тяжелого флинта является остроугольность зерен, широкий фракционный состав. Подобраны и испытаны мелкозернистые асфальтобетоны на 16 гранулометрических составах тяжелого заполнителя с крупностью зерен от 2.5мм до тонкой пыли(«дна» < 0.14 мм) и битума БНД 60/90.

При выборе оптимального состава ОТАБ критерием на первом этапе служило максимальное значение плотно-

сти. Кроме высокой плотности, материал также должен удовлетворять требованиям высокой механической прочности и водостойкости. Установлено, что наибольшая прочность бетона достигается при условии максимальной прочности минерального остова и содержания оптимального количества вяжущего.

Определены структурные характеристики ОТАБ: средняя плотность асфальтобетона р^ =4315 кг/м3'средняя плотность минеральной части асфальтобетона р° =4150 кг/м3; пористость минерального остова П0=18.6%; истинная плотность асфальтового бетона ра=4435 кг/м3; остаточная пористость асфальтового бетона Пост— 3.04%.

Проведено сравнение полученных характеристик с требованиями ГОСТа 9128-84 «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон», которое показало, что разработанный ОТАБ полностью им соответствует.

Сравнительные исследования свойств ОТАБ и обычного асфальтового бетона, приготовленного из традиционных материалов, представлены в табл.1, из которой видно, что новый материал превосходит традиционный не только по плотности, но и по прочности и водостойкости.

Прочность асфальтового бетона в сильной степени зависит от вида заполнителя. При использовании в качестве заполнителя кварцевого песка предел прочности при сжатии составил 1.27 МПа, при использовании мраморной крошки - 3.3 МПа, гранита - 3.1 МПа, ТФ-110 - 3.3 МПа. Как видно из приведенных данных, максимальное значение прочности достигается при использовании мраморной крошки и ТФ-110, т.е. отходы производства тяжелого

флинта вполне целесообразно применять в качестве заполнителя в особо тяжелом асфальтовом бетоне.

Таблица 1.

Свойства асфальтовых бетонов

Вид Плот Водо К20, ' Кр, Ф. Сила

мате ность насы МПа МПа МПа град сцеп

риала кг/м3 щение % лелия с, МПа

ОТАБ 4300 0.5 1.1 3.2 1.42 22.6 1.066

асфаль

товый 2200 3.8 0.6 2.2 0.7 32.8 0.88

бетон

Особенностью разрушения асфальтобетона, в том числе и ОТАБ, является резко выраженная зависимость прочности от температуры, которая была получена путем математической обработки данных методом наименьших квадратов и описывается следующим уравнением : У=А+В1+Б12,

где А=5.8, В=-0.155, 0=0.001 -числовые коэффициенты.

Исследование влияния содержания вяжущего на прочностные свойства ОТАБ показало, что максимальные значения Я2о и Я5о достигаются при содержании битума 3.74% (по массе), в то время как прочность традиционных дорожных бетонов достигает максимума при большем содержании битума (7-12%).

Установлена зависимость прочности ОТАБ от давления прессования, оптимальное давление составило 40 МПа, что соответствует требованиям ГОСТ 9128-84.

Приведена сравнительная водостойкость асфальтового бетона, применяемого на дорогах Пензенской области, и раз-

работанного нами ОТАБ, которую оценивали по изменению величины коэффициента водостойкости во времени. Исследования показали:

для обычного асфальтового бетона - кв=0.91, Кдл.в =0-8 для предлагаемого ОТАБ - кв=0.98 Кд, в =0.91

Определена зависимость морозостойкости ОТАБ от количества вяжущего в нем. Экспериментальные данные показали, что с увеличением содержания вяжущего возрастает количество циклов замораживания-оттаивания, которое выдерживает материал без видимых разрушений и больших потерь массы.

Морозостойкость материала оценивали также коэффициентом снижения прочности после определенного цикла замораживания и оттаивания насыщенных водой образцов. Количество циклов испытания для асфальтобетона принимали не менее пяти.

Результаты исследования морозостойкости образцов ОТАБ приведены в табл.2.

Таблица 2.

Коэффициент морозостойкости ОТАБ в зависимости от количества циклов замораживания -оттаивания

Количество циклов замораживания-оттаивания Коэффициент морозостойкости

ОТАБ Асфальтовый бетон

25 1,13 1,03

50 0,97 0,92

100 0,76 0,73

150 0,54 0,43

Как видно из табл. 2, после 25 циклов замораживания-оттаивания наблюдается некоторый рост прочности образцов ОТАБ, который, по-видимому, связан с релаксацией внутренних напряжений в материале. Однако, далее процесс "расшатывания структуры" становится превалирующим и прочность постепенно уменьшается. После 150 циклов коэффициент морозостойкости составляет всего 0.54.

Проведены исследования климатической стойкости ОТАБ, оцениваемой по изменению свойств материала после следующих циклических испытаний:

а) облучение образцов при температуре "черной панели" 50-55°С в течение 4 ч; б) замачивание образцов в дистиллированной воде в течение 2 ч; в) замораживание образцов при -18-20°С в течение 2ч ; г) выдержка образцов при 20°С в течение 3 ч.

Определяли влияние атмосферных факторов на прочность асфальтовых материалов.

Результаты исследований показали, что коэффициент климатической стойкости, равный отношению предела прочности подвергнутого испытанию материала к прочности контрольного образца после 20 циклов воздействия, равен 1.04 и, постепенно снижаясь, после 60 циклов составляет всего 0.7.

Проведено исследование радиационно-защитных свойств композиции. Установлено, что коэффициент линейного ослабления рентгеновского излучения с энергией 0.20 МэВ предлагаемого покрытия в 2.3 раза больше, чем традиционного строительного материала, используемого для защиты от радиации - цементного бетона (р=2350 кг/м3). В табл.3 приведены экспериментально полученные данные линейных

коэффициентов ослабления рентгеновского излучения разработанного материала и цементного бетона.

Таблица 3.

Сравнение линейных коэффициентов ослабления рентгеновского излучения различных составов, см*1

Материал Плот ность, кг/м3 Энергия облучения, МэВ

0,200 0,250 0,280

Цемент 2350 0,180 - 0,153

ный бетон

Предлагав 4300 0,422 0,412

мый состав

Известно, что материал, подвергаемый действию ионизирующих излучений, изменяет свою структуру и, как следствие, свои физико-механические свойства - прочность, водостойкость. Для того, чтобы оценить радиационную стойкость ОТАБ, в качестве количественных характеристик выбраны прочность и водонасыщение. Результаты испытаний приведены в таблице 4.

Таблица 4

Изменение механических свойств образцов после облучения рентгеновскими лучами Е-0.25 МэВ

N Мощ Время Доза Плот Проч Водопо

об ность облуч облуч ность, ность, глоще

раз дозы, ения, ения, кг/м3 МПа ние, %

ца Р/ч ч Р

0 - - - 4300 3.64 1.1

1 3600 12 43200 4300 3.31 1.12

2 3600 24 84400 4300 3.13 1.16

3 3600 36 12960 4300 2.96 1.22

Для того, чтобы определить, как будет работать покрытие в реальных условиях эксплуатации, рассчитали эквивалентное время пребывания защитных материалов в эксплуатационных условиях. Результаты экспериментов представлены в табл.5.

Таблица 5

Изменение свойств облученных образцов за эквивалентное время эксплуатации (и=250 кэВ)

N образца 5», % 5*. % Эквивалент ное время, год (Е=0.25 МэВ)

1 9.01 1.8 10.91

2 14.01 5.4 10.65

3 18.68 10.9 10.34

Исходя из результатов экспериментов, разработанный материал можно считать устойчивым к воздействию ионизирующего излучения.

Таким образом, особо тяжелый асфальтовый бетон -ОТАБ, на основе дорожного битума БНД 60/90 и нового заполнителя из дробленого отхода оптического стекла ТФ-110, отличается от традиционных асфальтовых бетонов на традиционном заполнителе комплексом более высоких технологических и эксплуатационных показателей, в частности, большей прочностью, водо- и морозостойкостью и, главное, высокими защитными свойствами и радиационной стойкостью. Исследованный состав ОТАБ принят как базовый для его модификации с целью дальнейшего улучшения его свойств.

В четвертой главе изложены результаты исследования модификации поверхности нового заполнителя гидрофобизи-рующей жидкостью 136-41 и расплавленной серой.

Установлено, что введение модифицирующих добавок способствует повышению смачиваемости поверхности материалов и ускорению этого процесса. Результаты исследований показали, что активация этими добавками поверхности заполнителя способствует ускорению смачивания в 4 раза. Определены оптимальные концентрации добавок -0.1% для жидкости 136-41 и 30% для серы. Механизм модифицирующего действия добавок различен: при применении ГЖ 136-41 проявляется эффект ПАВ, то есть модификация ограничивается только межфазной поверхностью; при использовании серы, обладающей высокой адгезией к поверхности заполнителя, и к тому же хорошо растворяющейся в битуме до значительных концентраций, изменяет-

ся его структура и свойства, то есть модифицируется само битумное вяжущее в граничных слоях.

Исследована адгезия битума к поверхности заполнителя при различных концентрациях добавок. Установлено, что при отсутствии добавок (контрольный состав) работа адгезии \Уа=71.6-10'3 Дж/м2, а при оптимальном содержании жидкости 136-41 \Уа=71.9-10-3 Дж/м2, при модификации поверхности расплавом серы \Уа=72.43-10-3 Дж/м2.

Исследованы усадочные процессы в материале при его твердении, в том числе влияние на них добавок серы, ГЖ. Эксперименты показали, что усадка высоконаполненных асфальтовых материалов интенсивно нарастает лишь в первые три часа после изготовления, после чего практически прекращается. Причина состоит в том, что доминирующий вклад вносит температурная усадка. Показано, что применяемые добавки снижают усадочные деформации. Полученные результаты позволяют сделать вывод о разных механизмах модифицирующего действия добавок.

Пятая глава посвящена разработке оптимальных составов особо тяжелых радиационно-стойких защитных асфальтобетонов на основе результатов исследований, изложенных в предыдущих главах (III и IV). Базовый состав ОТАБ модифицировали полисилоксаном ГЖ 136-41 и серой (обработка заполнителя), с целью усиления в состав битума БНД 60/90 вводили минеральный наполнитель - доломитовая мука. Установлено, что доломитовая мука увеличивает прочность ОТАБ, причем наибольший эффект достигается при введении тонкодисперсного наполнителя (8=200 м2/кг) в количестве 20% от массы битума - прочность повышается

1.7 раза. Зависимость Яго от удельной поверхности доломитового порошка выражается следующей формулой:

К2о=10е+1000(ехр(-х)), где х - удельная поверхность, м2/кг.

Экспериментально определено влияние концентрации добавки серы, ГЖ 136-41 и доломитовой муки на кинетику набора прочности в процессе остывания и последующей выдержки образцов. Обнаружено, что добавки, до определенной концентрации каждой, увеличивают прочность ОТАБ, не меняя характера кинетических кривых (рис. 1), причем наибольшее упрочнение в случае применения ГЖ 136-41 происходит при 0.1%, а серы - 30%.

Кинетика водопоглощения модифицированных ОТАБ

1 - контрольный состав; 2 - состав, модифицированный 0.1% ГЖ; 3- состав, модифицированный 20% доломитовой муки; 4 - состав, модифицированный 30% серы.

Важным показателем долговечности асфальтобетонных покрытий является их водостойкость, связанная с плотностью структурной упаковки материала и прочностью сцепления битума с поверхностью заполнителя. Установлено, что все использованные добавки увеличивают водостойкость асфальтовых бетонов, что видно из кинетических кривых водопоглощения.

Кинетика набора прочности модифицированных ОТАБ

1 - контрольный состав; 2 - состав, модифицированный 0.1% ГЖ; 3- состав, модифицированный 20% доломитовой муки; 4 - состав, модифицированный 30% серы.

Определены другие эксплуатационные свойства ОТАБ - истираемость, морозостойкость, климатическая стойкость (изменение свойств при нагревании, облучении, водонасы-щении, замораживании). Установлено, что модифицированные составы ОТАБ более долговечны при воздействии всех видов внешних агрессивных воздействий, чем немоди-

фицированный. Наибольший положительный эффект оказывает добавка серы.

Исследовано влияние радиационного излучения на процесс деградации оптимальных составов ОТАБ. Установлено, что в процессе облучения все материалы монотонно снижают свои основные эксплуатационные свойства, однако абсолютные количественные показатели модифицированных материалов остаются на весь период эксплуатации выше, чем у немодифицированных, что свидетельствует об их преимуществе по работоспособности в защитных конструкциях.

Проведена сравнительная экономическая оценка ОТАБ в конструкциях радиационной защиты, которая показала, что разработанный ОТАБ обладает не только большой работоспособностью в конструкциях, но и более пригоден но экономическим соображениям.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. С целью разработки особо тяжелого асфальтового бетона, предназначенного для устройства защиты хранилищ радиоактивных отходов, осуществлено обоснование выбора функциональных компонентов композиционного материала (отходов тяжелого флинта ТФ-110 с высоким содержанием оксида свинца, модифицирующих добавок: серы, ГЖ 136-41 и наполнителей). Исследованы закономерности влияния этих компонентов асфальтобетонной смеси на структуру и свойства защитного материала. Разработаны оптимальные составы ОТАБ с комплексом высоких физико-механических и радиационно-защитных свойств.

2. На основе предложенного заполнителя разработан новый тип тяжелого асфальтового бетона, отличающийся от традиционных малой битумоемкостью, высокой структурной плотностью и повышенными показателями водостойкости и физико-механических свойств.

По главному целевому показателю - коэффициенту ослабления ионизирующего излучения -ОТАБ в 2.3 раза превышает применяемый цементный бетон и для равноценной с ним защиты требуется соответственно меньшая толщина слоя.

3. С целью повышения адгезионного взаимодействия битума с поверхностью заполнителя из отходов ТФ-110 ее модифицировали раствором полиорганосилоксана (ГЖ 136-41) и расплавленной серой. Установлено, что ГЖ, обладая свойствами гидрофобизирующего ПАВ, улучшает смачиваемость

поверхности наполнителя и заполнителя битумом и повышает его сцепление с ней. В результате прочность, водостойкость, морозостойкость, климатическая стойкость асфальтового бетона при очень малом (0.1% от массы битума) содержании ГЖ оказывается гораздо выше, чем у немодифицированного ОТАБ. Аналогичный по результатам эффект наблюдается в случае применения серы, однако механизм усиливающего действия серы связан не только с улучшением межфазного взаимодействия, но и с упрочнением самого битумного вяжущего за счет растворения в нем серы. Определена оптимальная концентрация серы в битуме (30%) для улучшения свойств ОТАБ.

4. Исследована усадка особо тяжелых асфальтовых бетонов и влияние на нее модифицирующих добавок - ГЖ 136-41 и серы. Полученные экспериментально кинетические и концентрационные зависимости линейной усадки свидетельствуют о том, что, во-первых, во всех случаях она имеет относительно невысокие значения (не выше 0.12%), во-вторых, основная доля усадки (до 90%) реализуется в первые три часа после изготовления образцов, то есть имеет термическую природу. Модификация асфальтового бетона ГЖ 136-41 и серой приводит к некоторому уменьшению абсолютных значений линейной усадки (примерно на 10%), не меняя характера кинетических кривых усадки.

5. Исследовано влияние модифицирующих компонентов особо тяжелого асфальтового бетона, наносимых на поверхность заполнителя (ГЖ 136-41 и сера), и вводимых в битум (доломитовая мука) на основные физико-механические свой-

ства ОТАБ, его водостойкость, морозостойкость, климатическую и радиационную стойкость.

Определена математическая зависимость прочности ОТАБ от удельной поверхности наполнителя. Механизм упрочнения доломитовой мукой связан с переходом мальтено-вой фракции битума в состояние плотных адсорбционных слоев.

6. Обработка поверхности заполнителя из тяжелого стекла серой и ГЖ приводит также к упрочнению асфальтового бетона, что обусловлено увеличением адгезионного взаимодействия битумного вяжущего с заполнителем. Определены математические зависимости прочности ОТАБ от концентрации добавки серы, описывающие экстремальный характер кривых. Показан временной характер набора прочности асфальтового бетона, описываемый «кривыми насыщения», определены оптимальные содержания модифицирующих компонентов ОТАБ (0.1% ГЖ 136-41, 30% серы, 20% доломитовой муки).

7. Подобраны оптимальные составы ОТАБ, определены коэффициенты их водостойкости, морозостойкости, климатической стойкости. Исследовано влияние радиационного облучения на свойства ОТАБ. Определены коэффициенты деградации материалов при действии ионизирующих излучений. Показано, что составы модифицированного ОТАБ при том же характере радиационного старения, что и немодифициро-ванный состав, имеют большие абсолютные показатели, обеспечивающие им повышенную работоспособность в конструкциях радиационной защиты.

8. Выполнена сравнительная экономическая оценка эффективности ОТАБ в конструкциях радиационной защиты, которая показала, что по своим экономическим показателям разработанный материал в 2.3 раза дешевле традиционно применяемого цементного бетона

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Прошин А.П., Свечникова Т.Т. Асфальтобетон повышенной плотности. - Материалы XXVIII Научно-технической конференции. Пенза, 1995, стр.45.

2. Свечникова Т.Т., Прошин А.П. Структурные характеристики особо тяжелого асфальтового материала. - Материалы XXIX Научно-технической конференции. Пенза, 1997, стр.114.

3. Свечникова Т.Т. Особо тяжелые асфальтовые материалы. - Материалы XXIX Научно-технической конференции. Пенза, 1997, стр.115.

4. Свечникова Т.Т. Водостойкость битумных композиций. -Вопросы планировки и застройки городов. IV Международная научно-практическая конференция. Пенза, 1997, стр.177.

5. Свечникова Т.Т. Свойства особо тяжелых асфальтовых материалов. - Современные проблемы строительного материаловедения. IV Академические чтения РААСН. Материалы Международной Научно-технической конферен-

ции, Пенза, 1998, стр.174. 6. Патент N 2102352. МПК С 04 В 26/26. Композиция для защиты от радиации. /А.П.Прошин, Т.Т.Свечникова (РФ)./95121067/13.12.95г.

Свечникова Татьяна Тимофеевна

ОСОБО ТЯЖЕЛЫЕ АСФАЛЬТОВЫЕ БЕТОНЫ ДЛЯ РАДИАЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ

Специальность 05.23.05 "Строительные материалы и изделия"

Подписано в печать Рормат 60x84/16

эумага офсетная N2. Печать офсетная. Гираж 80 экз. Заказ 230

'часток множительной техники

1ензенской государственной архитектурно-строительной кадемии

40028, Пенза, ул. Г.Титова, 28.

Автореферат

Ответственный за выпуск к.т.н., доцент

В.А. Худяков