автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Технологические факторы легких жаростойких бетонов при применении в шахте ядерных реакторов нового поколения

На правах рукописи

ХАДЖИШАЛАПОВ Гаджимагомед Нурмагомедович

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ЛЕГКИХ ЖАРОСТОЙКИХ БЕТОНОВ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ В ШАХТЕ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

05.23.05 - «Строительные материалы и изделия»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Ростов-на-Дону, 2006

Работа выполнена в «Научно-исследовательском, проектно-конструкторском и технологическом институте бетона и железобетона» («НИИЖБ») филиала ФГУП «НИЦ Строительства» Росстроя РФ и в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Дагестанский государственный технический университет» Министерства образования и науки РФ

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки РФ, действительный член РААСН, Крылов Борис Александрович

доктор технических наук, профессор, член-корреспондент РААСН, Батдалов Мухтаритдин Магомедович

доктор технических наук, профессор, заслуженный работник ВШ Ахматов Муса Ахматович

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский

институт противопожарной обороны (ФГУ ВНИИПО МЧС России)

Защита состоится 4 октября 2006 г. в 13 часов на заседании Диссертационного совета Д.212.207.02 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора технических наук в Ростовском государственном строительном университете по адресу:

344022, Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162, РГСУ, ауд. 232. Тел. (факс) 863 263 50 70

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ростовского государственного строительного университета.

Автореферат разослан «2» августа 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук

Л.В.Моргун

Актуальность. Создание нового вида экологически безопасного и экономически эффективного атомного реактора, разрабатываемого в рамках Федеральных научно-технических программ «Экологически чистые АЭС нового поколения», «Ядерная энергетика повышенной безопасности» и «Фундаментальные и поисковые исследования в обеспечении разработки перспективных проектов ядерных энергетических установок (ЯЭУ) нового поколения» во исполнении распоряжения Правительства РФ от 05.07.01 №886-Р (реализация инициативы Президента РФ В.В. Путина по комплексному решению политических, экономических и экологических проблем, связанных с обеспечением человечества энергией), невозможно без использования жаростойких бетонов в конструкции шахты реактора, которая находится в сложных условиях эксплуатации при воздействии высокой температуры, радиации, статических и динамических нагрузок и должна обеспечить безопасность реактора в случае протечек теплоносителя.

Сложность создания нового вида ядерного реактора также связана с решением задачи, включающей помимо проблем ядерной энергетики, проблемы его строительства и в первую очередь шахты реактора.

Требования к материалам шахты реактора определены на основании опыта проектирования подобных агрегатов с учетом мнения специалистов в определенных областях физики, химии и строительства, так как физико-механические, теплофизические и физико-химические процессы, которые могут наблюдаться в материалах и конструкциях шахты при ее разогреве, эксплуатации и аварийном режиме имеют важное значение для безопасности эксплуатации ядерного реактора.

Для использования жаростойких бетонов в реакторостроении необходимо проанализировать большое количество уже существующих видов жаростойких бетонов и оценить, удовлетворяют ли их свойства при нагреве достаточно специфическим требованиям, предъявляемым к материалам, применяемым в шахте реактора. Это могут быть требования по прочности, деформативности, температурным деформациям, теплопроводности, стойкости в условиях радиационного воздействия, стойкости в теплоносителе-расплавленном свинце.

Данная диссертация является частью общей работы, выполненной ФГУП НИКИЭТ им. Доллежая Агентства атомной энергетики Российской Федерации, ОАО «КБСМ», ГУП «НИИЖБ» и Дагестанского государственного технического университета Министерства образования и науки Российской Федерации, которая кроме исследований по жаростойкому бетону, устройства футеровки, сушки и первого нагрева, включает в себя теплотехнический расчет, расчет термонапряженного состояния, а также конструирование шахты и технологию производства работ при ее строительстве.

Цель и задачи. Основная цель диссертации заключается в изучении существующих, разработке и исследовании новых жаростойких бетонов, исследовании способа (метода) устройства футеровки, исследовании режима сушки и первого нагрева, теплотехническом расчете и расчете тер-

монапряженного состояния для шахты реакторной установки типа «БРЕСТ ОД-ЗОО» со следующими свойствами.

Для зон шахты, примыкающих к внутренним лайнерам легкого жаростойкого бетона класса по температуре применения не менее И60, с физико-механическими свойствами при рабочей температуре теплоносителя 450°С : теплопроводностью X, не более 0,5 Вт/м- "С, коэффициентом линейного температурного расширения а не менее (10-11) -10 "6 град классом по прочности при сжатии не менее В 12,5 и хорошей совместимостью с расплавом свинца.

Для зон шахты, не примыкающих к лайнерам легкого жаростойкого бетона класса И60, с физико-механическими свойствами при температуре 450°С: X не более 0,6 Вт/м -0С, а не менее 9.10 "6 град'1 и класса по прочности при сжатии не менее В20.

Требования обусловлены: по температуре применения 600°С (класс ИбО); максимальной температурой при аварии реактора, температурой 450°С (рабочая температура теплоносителя), а -совместной работой бетона с металлом лайнера, Л -теплотехническим расчетом шахты с целью уменьшения теплопотерь и предотвращения перегрева обычного бетона, классом бетона по прочности при сжатии, расчетом на прочность шахты при землетрясении.

В процессе выполнения работы решались следующие задачи: -анализ существующих данных о жаростойких бетонах и экспериментальная проверка некоторых из них с целью выбора и обоснования их возможности применения в шахте реактора;

-анализ существующих данных по материалам для жаростойких бетонов с целью их применения для разработки новых видов жаростойких бетонов с требованиями, предъявляемыми для шахты реактора;

-разработка новых жаростойких бетонов с требуемыми свойствами, изучение этих свойств при тепловом воздействии;

-исследования стойкости разработанных жаростойких бетонов расплава свинца;

-моделирование протечки теплоносителя; -исследования радиационно-термической стойкости; -теплотехнический расчет и расчет термонапряженного состояния шахты реактора;

-разработка и исследования технологии устройства шахты реактора на примере БРЕСТ ОД-ЗОО;

-разработка технологии устройства футеровки лайнеров реакторной установки;

-разработка и исследования режима сушки и первого нагрева шахты реактора;

-разработка рекомендаций по жаростойким бетонам для шахты реактора;

-выпуск опытной партии изделий из разработанных бетонов с целью проверки технологии изготовления и работоспособности при высоких температурах.

Научная новизна

Научно обоснована и экспериментально подтверждена возможность получения жаростойких бетонов с требуемыми для шахты реактора свойствами.

Разработаны и впервые изучены жаростойкие бетоны на высокоглиноземистом цементе с заполнителем из шлаковой пемзы (патент на изобретение №2247093), керамзита и шамота относительно их применения в шахте реактора. Использование высокоглиноземистого цемента обеспечило наилучшую стойкость жаростойкого бетона в расплаве свинца.

Исследованы закономерности изменения теплопроводности, коэффициента линейного температурного расширения, деформации под нагрузкой 0,2 МПа, ползучесть, усадка и физико-механические характеристики жаростойких бетонов на высокоглиноземистом цементе со шлаковым, керамзитовым и шамотным заполнителем при воздействии высоких температур.

Исследованы физико-химические свойства разработанных бетонов.

Смоделирована схема воздействия расплавленного свинца на разработанные жаростойкие бетоны.

Проведены радиационно-термические исследования разработанных жаростойких бетонов.

Впервые проведены расчет термонапряженного состояния и теплотехнический расчет шахты реактора с применением разработанных жаростойких бетонов.

Разработан и исследован метод футеровки, сушки и первого нагрева шахты реактора (патент №2276764).

Разработана технологическая последовательность строительства шахты реактора с использованием монолитной футеровки и футеровки из сборных блоков (патенты №№ 38347, 39902).

Достоверность научных результатов обеспечена анализом экспериментальных и теоретических данных и сравнением их с результатами проведенных исследований, проверкой результатов лабораторных испытаний в производственных условиях.

Практическая значимость

Разработаны и впервые изучены жаростойкие бетоны на высокоглиноземистом цементе с заполнителями из шлаковой пемзы, керамзита и шамота относительно их применения в шахте реактора нового поколения.

Проведены исследования стойкости в жидком свинце жаростойкого бетона на высокоглиноземистом цементе с заполнителем из шлаковой пемзы, а также исследования радиационно-термической стойкости жаростойкого бетона с заполнителем из керамзита.

Разработаны режимы, технология сушки и первого разогрева для шахты реактора нового поколения.

Разработаны основные принципы компоновки и эскизный вариант проекта шахты реактора.

Разработана технология устройства шахты реактора из сборных блоков и монолитного бетона.

Разработаны рекомендации по технологии изготовления теплоизоляционного жаростойкого бетона для шахты реактора.

Кроме того, уже в настоящее время эти жаростойкие бетоны можно применять в тепловых агрегатах нефтехимии и промышленности строительных материалов. Особенно в том случае, когда требуется быстрый набор прочности бетона, коррозионной стойкости за счет применения высокоглиноземистого цемента и обеспечение стойкости жаростойкого бетона в расплаве металла.

Внедрение результатов работы

Результаты исследования внедрены в рабочий проект шахты реакторной установки «Р.У.БРЕСТ-ОД-ЗОО», разработанный ФГУП «НИКИ-ЭТ» им.Доллежая и ОАО «КБСМ», и эскизный проект шахты, разработанный ГУП «НИИЖБ» (1999-2004гг.).

Разработанный состав жаростойких бетонов на ВГЦ рекомендован для облицовки железобетонной обделки транспортного тоннеля участка Краснопресненского проспекта от проспекта маршала Жукова до МКАД Научно-исследовательским институтом противопожарной обороны «НИИПО» МЧС Российской федерации (2004г.).

Из разработанного жаростойкого бетона произведена футеровка участка дымовой трубы №3 высотой 100 метров цеха обжига цемента ОАО «Осколцемент» г. Старый Оскол (2002г.).

К настоящему времени выпущена опытная партия блоков из жаростойкого шлакопемзобетона на основе высокоглиноземистого цемента в Центральной строительной лаборатории Дагестанского базового экспертного центра Министерства строительства Республики Дагестан. Блоками была выполнена футеровка газопламенной печи литейно-кузнечного цеха ОАО «Машиностроительный завод им. М. Гаджиева», г. Махачкала и выполнена часть футеровки зоны обжига тоннельной печи ООО «Кирпичный» г. Каспийска.

Опытная футеровка эксплуатируется в течение трех лет без видимых дефектов.

На защиту выносятся:

- экспериментальное подтверждение возможности получения жаростойкого бетона с физико-механическими, теплофизическими и физико-химическими свойствами, которые соответствуют требованиям, предъявляемым к жаростойким бетонам по температуре применения, теплопроводности, прочности, тепловому расширению и стойкости с теплоносителем;

- результаты разработки новых видов жаростойких бетонов на высокоглиноземистом цементе с заполнителями из шлаковой пемзы, керамзита и шамота, экспериментальное исследование закономерностей изме-

нения их физико-механических, физико-химических и теплофизических свойств;

- результаты исследования на воздействие расплава свинца и радиа-ционно-термического излучения;

- результаты расчета термонапряженного состояния и теплотехнического расчета шахты реактора;

- результаты исследования сушки и первого разогрева тепловой изоляции шахты реактора;

- технологическая последовательность возведения шахты реактора из монолитного бетона и сборных блоков;

- технология устройства футеровки лайнера ядерного реактора из монолитного бетона и сборных блоков;

- результаты опытно-экспериментальной проверки жаростойких бетонов из керамзита, шлаковой пемзы и шамота применительно к их использованию для работы при высоких температурах;

- рекомендации по изготовлению и применению жаростойких бетонов в шахте реактора;

Апробация и публикация работы. Основные положения и результаты работы доложены на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Дагестанского государственного технического университета Министерства образования и науки РФ (г. Махачкала, 1999-2004гг.), на III Международной научно-практической конференции «Проблемы строительства, инженерного обеспечения и экологии городов» (г. Пенза, 2001г.), на секции технологии бетона НТС ГУП «НИИЖБ» Госстроя РФ (Москва, 2003г.), научно-техническом заседании конструкторского отдела ОАО «Конструкторское бюро специального машиностроения» (г. Санкт-Петербург, 2003-2004гг.), на научно-техническом совещании ОАО «Осколцемент»(г. Старый Оскол, 2004г.), научно-технической секции Научно-исследовательского института противопожарной обороны МЧС Российской Федерации (Москва, 2004г.), на Всероссийском совещании «Сейсмобезопасность территории России» (г.Махачкала, 2004г.), на 4-м российско-японском семинаре «Перспективные технологии и оборудование для материаловедения, микро- и наноэлектроники» (г. Астрахань, 2004г.), на 4-й Международной научной конференции «Бетон и железобетон в третьем тысячелетии» (г. Ростов-на-Дону, 2006г.).

Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано 43 печатных работы, общим объемом 19 печатных листов, в том числе без соавторов 10 работ. Новизна решений подтверждена пятью патентами РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения, списка использованной литературы и приложения: содержит 385 страниц основного текста, включая 167 рисунков и 61 таблицу, список литературы из 196 наименований.

Научный консультант — доктор технических наук, профессор В.В. Жуков (НИИЖБ).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении освещены актуальность проблемы, цель, научная новизна, а именно научно обоснованы и экспериментально подтверждены возможность получения легких жаростойких бетонов с требуемыми для шахты реактора свойствами, практическая значимость работы.

В первой главе рассмотрены виды шахты реакторов, влияние конструктивного решения ядерного реактора на выбор материалов, применяемых для его строительства, даны анализ существующих видов жаростойких бетонов и оценка возможности их использования в шахте ядерных реакторов.

В существующих ядерных реакторах, строительные конструкции которых весьма многообразны, строительные материалы выполняют роль тепловой или биологической защиты, воспринимают статические и динамические нагрузки. Для тепловой защиты, в которой гасится энергия и поглощаются тепловые нейтроны, используют сталь, чугун или свинец, для биологической — специальный или обычный тяжелый бетон. Толщина тепловой защиты составляет 10-15 см и в редких случаях 25 см, что позволяет получить на поверхности биологической защиты температуру не более 100°С. Толщина биологической защиты достигает несколько метров и в основном зависит от интенсивности у - излучений и средней плотности бетона. В некоторых случаях для уменьшения воздействия тепловых нейтронов и у - излучений используют водяную защиту.

В биологической защите применяют обычный тяжелый бетон, бетоны с заполнителями из лимонитовых, магнетитовых, гематитовых и баритовых руд, бетоны с железным скрапом и борными добавками. Основная задача при разработке этих бетонов - получить бетоны с наибольшей средней плотностью (не менее 3500-4000 кг/м3) и наибольшим содержанием воды, которая не испаряется при температуре 100°С. От средней плотности бетона и количества воды (фактически водорода) зависит толщина биологической защиты. Основные исследования этих видов бетонов в нашей стране были проведены в НИИЖБе (б. ЦНИИПС) А.Е. Десовым, С.А. Мироновым и К.К. Пономаревым Установлено, что все перечисленные виды бетонов можно применять в реакторах при температуре не более 100°С.

При использовании бетона одновременно в качестве тепловой и биологической защиты его температура за счет нейтронного облучения может значительно превышать 1000°С. В.П. Поспеловым и другие провели исследования по разработке жаростойких бетонов с гематитовым, маг-нетитовым, хромомагнезитовым, хромитовым заполнителями на портландцементе и жидком стекле. В качестве тонкомолотых добавок использовались добавки из тех же материалов, что и заполнители. Были сделаны выводы о целесообразности использования указанных видов бетона в ре-акторостроении при температурах до 1000°С. Основной задачей при разработке жаростойких бетонов было достижение их наибольшей средней плотности и стойкости при высоких температурах.

В настоящее время в связи с проектированием новых экологически безопасных реакторов, в которых роль тепловой и биологической защиты отводится теплоносителю-расплавленному свинцу, коренным образом меняется назначение бетонов: жаростойкие бетоны должны выполнять роль теплоизоляции, позволяющей уменьшить температуру нагрева обычного тяжелого бетона с 450 (температура расплавленного свинца) до 100°С. Обычный тяжелый бетон должен обеспечить геометрическую неизменяемость шахты реактора и воспринимать статические и динамические нагрузки.

Остановимся более детально на конструктивном решении новых реакторов, на примере реактора БРЕСТ ОД -300 с теплоносителем из расплавленного свинца, чтобы конкретизировать требования к жаростойким бетонам в этом типе реакторов.

Шахта реактора выполняется в виде железобетонного корпуса с полостями (боксами) для реактора и четырех теплообменников с трубопроводами. Разрез шахты в эскизном варианте представлен на рис.1.

Реактор размещается внутри центральной полости корпуса в емкости, образуемой "внутренним несущим лайнером", выполненным из нержавеющей стали толщиной 30-40 мм, имеющим цилиндрическую форму с переменным сечением (0 6000 и 6800 мм), высотой 14770 мм и днище заданной кривизны. Масса лайнера составляет 91,7 т.

Внутренний лайнер по существу является корпусом реактора. Реактор непосредственно загружается в лайнер и после соответствующей наладки оборудования полость лайнера заполняется расплавленным свинцом (при заливке температура +420°С).

Вокруг реактора расположены крестообразно на расстоянии 7600 мм от его оси теплообменники, каждый в своем боксе корпуса. Внутренние лайнеры боксов теплообменников выполнены также из нержавеющей стали толщиной 30 мм. Лайнеры теплообменников имеют цилиндрическую форму с внутренними диаметрами 4500 и 4800 мм (в верхней части) и криволинейное днище заданной формы. Общая высота лайнеров составляет 10130 мм. Масса одного лайнера порядка 40,1 т. Внутренние лайнеры реактора и теплообменников скрепляются герметично "вставками" из той же стали. Компоновка лайнеров реактора и теплообменников определяет всю геометрию шахты. Из приведенного рис.1 видно, что теплоизоляция толщиной порядка 1300-1500мм из жаростойкого бетона (3) работает в условиях неравномерного нагрева. Ёе внутренние слои, примыкающие к металлическим лайнерам будут, нагреваться до рабочей температуры 450°С (т.1), а внешние, примыкающие к обычному тяжелому бетону (т.2), - до 100°С. Учитывая, что после выхода реактора на стационарный режим на поверхности обычного бетона в т.2 температура может быть выше 100°С, предусматривают воздушное охлаждение по контуру жаростойкого бетона.

Рис. 1. Разрез шахты реактора:

1 - бокс реактора; 2 - боксы теплообменников; 3 - теплоизоляция из жаростойкого бетона; 4 - корпус обычного тяжелого бетона; 5- металлобетонное перекрытие; б- фундаментная плита из обычного тяжелого бетона

К теплоизоляции из жаростойкого бетона, расположенного у внутренних лайнеров, предъявляется требование о его совместимости с расплавленным свинцом на случай появления трещин в металле лайнеров и протечек свинца. Это требование диктуется безопасностью работы реактора. К жаростойкому бетону, расположенному у поверхности обычного бетона, не предъявляется таких требований. ,

Следует отметить, что теплоизоляция из жаростойкого бетона может быть выполнена из нескольких слоев.

Исследования, связанные с разработкой жаростойких бетонов впервые были начаты в 1933-34г. в Центральном научно-исследовательском институте промышленных сооружений, в дальнейшем получили широкое развитие в НИИЖБе и других институтах, как в нашей стране, так и за рубежом.

Были созданы новые виды жаростойких бетонов, изучены их свойства, технология изготовления и применения. Основной вклад в развитие науки о жаростойких бетонах и создание нормативной базы для их использования в строительстве внесли К.Д. Некрасов, В.И. Мурашев, А.Ф. Мило-

ванов, В.В. Жуков, Ю.П.Горлов, А.П. Тарасова, Н.П. Жданова, М.Г. Масленникова, Ф.И.Мельников, А.Н. Абызов, В.Н. Самойленко, Б.А. Альт-шуллер и др.

Все разработанные виды жаростойких бетонов за исключением исследованных В.П. Поспеловым, не предназначались для атомных реакторов, а только — для тепловых агрегатов различных отраслей промышленности: строительных материалов, нефтехимии, металлургии. В связи с этим были проанализированы имеющиеся жаростойкие бетоны с целью оценки возможности их использования в ядерных реакторах. Для анализа выбраны следующие критерии:

- степень научной и практической проработки различных видов жаростойких бетонов;

- стойкость бетонов к высоким температурам;

- изменение их прочности, структуры и состава при тепловом воздействии;

- долговечность - возможности длительной эксплуатации при высоких температурах, исходя из опыта их использования в тепловых агрегатах различного назначения;

- наличия исходных материалов и производственной базы для изготовления жаростойких бетонов в России.

В области технологии жаростойких бетонов выполнены обширные исследования, изучены физико-химические процессы в структуре жаростойких бетонов при их твердении и нагреве до высоких температур, установлена возможность их применения в широком диапазоне температур (300 - 1800°С). Созданы принципы расчета и конструирования тепловых агрегатов из жаростойких бетонов. Разработаны режимы их сушки и вывода на рабочий режим.

Следовательно, в целом жаростойкие бетоны достаточно хорошо научно проработаны и могут быть рассмотрены как материалы с большими возможностями для применения в ядерной энергетике.

Алюминатные цементы в России выпускаются в виде глиноземистого цемента (содержание А120з<50%), отработана технология получения особо чистого высокоглиноземистого цемента (А12Оз >50%), и высокоглиноземистого цемента алюмотермического производства.

Граница между глиноземистым и высокоглиноземистым цементами (50% А1гОг)достаточно условна и требует дополнительных исследований и теоретического обоснования, т.к. глиноземистый цемент очень чувствителен к температуре внешней среды при его изготовлении, а высокоглиноземистый цемент можно подвергать тепловой обработке.

На основе глиноземистых цементов при соответствующих огнеупорных заполнителях (например, шамотных) можно изготовить жаростойкие бетоны с температурой применения 1300-1400°С без тонкомолотых добавок. В то же время нежелательно использовать этот вид бетона при температурах 600-700°С из-за его низкой прочности в этом интервале температур.

Кроме того, необходимо учитывать, что при изготовлении изделий на этом виде вяжущего необходим строгий контроль температуры бетонной смеси при ее твердении: если температура будет выше 40°С, то в результате перекристаллизации гидроалюминатов кальция бетон потеряет свою прочность.

Бетоны на высокоглиноземистом цементе с содержанием А12Оэ от 60 до 70% и более обладают по сравнению с бетонами на глиноземистом вяжущем существенными преимуществами: температура их применения до 1800 С, они имеют повышенную термостойкость и прочность в температурном интервале 300-1800°С. Их физико-механические свойства близки по своим показателям к соответствующим обожженным огнеупорным изделиям. Существует достаточное количество примеров хорошей службы бетонов на высокоглиноземистом цементе в промышленности.

Для повышения огнеупорности глиноземистого вяжущего можно в его состав вводить тонкодисперсные материалы (тонкость помола не менее, чем у цемента) с огнеупорностью не ниже, чем температура применения бетона, или материалы, которые при нагреве в результате реакций в твердой фазе с вяжущим образуют высокоогнеупорные соединения без легкоплавких эвтектик. Например, оксид магния, связывающий кремнезем цемента в фостерит и шпинели, огнеупорную глину. Связку можно пори-зовать введением материалов, которые выгорают при высокой температуре.

Следовательно, жаростойкий бетон на высокоглиноземистом цементе наиболее целесообразно применять при строительстве атомных реакторов, т.к. на его основе достаточно просто получить бетон требуемой прочности как при обычной температуре, так и при высокой, даже при использовании пористых заполнителей невысокой прочности.

Этот вид бетона имеет наибольшую совместимость с оксидами свинца, что позволяет строить безопасные в эксплуатации реакторы, где в качестве теплоносителя используется расплавленный свинец.

Недостатком высокоглиноземистого цемента является его высокая стоимость и большие тепловыделения при гидратации.

Следует отметить, что при анализе целесообразности использования жаростойких бетонов в реакторостроении критерии оценки являются значительно более жесткими, чем для при использовании жаростойких бетонов в тепловых агрегатах других отраслей промышленности. Атомные реакторы должны обладать высокой степенью надежности при сроке их эксплуатации не менее 60 лет по сравнению с 10-15 годами для тепловых агрегатов.

Во второй главе обоснованы требования предъявляемые к жаростойким бетонам для шахты ядерного реактора с теплоносителем из жидкого свинца, дан анализ и оценка исходным материалам, которые можно использовать для жаростойкого бетона шахты реактора и подбору состава бетонов на высокоглиноземистом цементе. Конструкторами — разработчи-

ками РУ «ЕРЕСТ-ОД-ЗОО» ФГУП «Научно-исследовательский и конструкторский институт электротехники» им. Доллежая и ОАО «Конструкторское бюро специального машиностроения» были предъявлены следующие требования к разрабатываемым бетонам: класс бетона по пределу прочности на сжатие не менее В 12,5 при рабочей температуре реактора, средняя плотность не более 1600кг/м3, коэффициент линейного температурного расширения а = (10 - 12) • 106 1/ °С (коэффициент линейного температурного расширения металла лайнера 10x9 НСМ а = (10 11) - 1061/ °С), теплопроводность не более 0,5 Вт • м/ °С, стойкость на воздействие расплава свинца, т.к. основная опасность разрушения материалов бетонов — это образование легкоплавких эвтектик между РЬО и оксидами входящими в бетон, а также образование химических соединений разлагающихся при температуре 400-800°С. Анализ результатов и оценка исходных материалов показали, что наиболее технически целесообразным и отвечающим требованиям, предъявляемым конструкторами - разработчиками для применения при строительстве шахты ядерных реакторов в качестве заполнителя являются шлаковая пемза, керамзит и шамот, а в качестве вяжущего - высокоглиноземистый цемент. Жаростойкие бетоны на высокоглиноземистом цементе выдерживают температуру 1800°С, содержат после полной гидротации цемента большое количество химсвязанной влаги (в 1,5-2 раза больше, чем портландцемент) имеют необходимую прочность (до 20-30 МПа бетоны с легким пористым заполнителем и до 60-70 МПа бетоны с плотным заполнителем), теплопроводность и стойкость к воздействию расплава свинца. Предварительный анализ и оценка исходных материалов показывают, что шлаковая пемза Новолипецкого металлургического комбината (ГОСТ 97-60-86) имеет физико-механические и теплофизи-ческие характеристики, которые позволяют получить жаростойкий бетон с характеристиками, удовлетворяющими предъявляемым требованиям. По техническим характеристикам в качестве заполнителей жаростойкого бетона (за исключением коэффициента линейного температурного расширения а = (3 -г- 7) • 10"6 1/ °С) для применения в шахте реактора подходят также керамзит и шамот.

В третьей главе рассмотрены характеристики исходных материалов и методика исследований. В качестве сырьевых материалов для получения легкого жаростойкого бетона для футеровки шахты реактора применены шлаковая пемза Новолипецкого металлургического комбината (ГОСТ 9760-86).

В качестве заполнителя при проведении исследований принят также керамзит Безымянского опытного завода НИИКерамзита марки 400-500 (ГОСТ 9759-76). В качестве вяжущего применялся высокоглиноземистый цемент марки М800 (ТУ21-20-60-84 МПСМ и ТУ 8-03-339-78 МПСМ СССР). Исследования физико-механических свойств бетона производили в соответствии с ГОСТ 310.4-81. Приготовление и уплотнение керамзитобе-тона и шлакопемзобетона, их удобоукладываемость, пористость и расслаи-ваемость определяли по ГОСТ 10.181-2000. Прочность при сжатии и изги-

бе определяли согласно ГОСТ 101.80-90(2003) на прессах типа МС-500 и МС-100. Погрешность измерения не превышала + 2%.

Теплопроводность и коэффициент линейного температурного расширения являются одним из важнейших показателей свойств жаростойкого бетона. Эти показатели зависят от его общей пористости, размеров и форм пор, температуры и вида твердой фазы.

Исследования по определению коэффициента линейного температурного расширения а и теплопроводности X проводили в лаборатории теплофизики института физики Дагестанского научного центра Российской академии наук. Коэффициент линейного расширения определяли на цилиндрических образцах в интервале температур 20-700°С на кварцевом дилатометре.

Теплопроводность определяли при температурах 20, 300, 450, 600°С на цилиндрических образцах диаметром 100 мм и высотой 150 мм.

Теплопроводность вычисляли из уравнения теплового баланса при стационарном режиме. Исследования по определению ползучести, деформации и усадки жаростойких бетонов на высокоглиноземистом цементе были проведены в лаборатории анализа и прогноза ГУП НИИЖБ.

Физико-химические исследования были проведены в лаборатории физико-химического анализа ГУП НИИЖБ. Радиотермические исследования жаростойких бетонов проводили в Институте реакторных материалов (ФГУП «ИРМ») в г.Заречном Свердловской области. Исследования на химическую стойкость с расплавом свинца и РЬО жаростойких бетонов на высокоглиноземистом цементе проводили в Обнинском центре естественных наук и технологий. Для испытаний были изготовлены образцы трех видов бетона в форме куба с ребром 100 мм.

В четвертой главе описаны исследования физико-механических, теп-лофизических, физико-химических характеристик жаростойкого шлако-пемзобетона на высокоглиноземистом цементе, а также радиационно-термической стойкости (совместно с ФГУП «ИРМ») испытания образцов в расплавленном свинце, дана оценка стойкости оксидов, входящих в жаростойкие бетоны, на воздействие расплава свинца. Последнее было выполнено совместно с НИИКИЭТ им. Доллежая.

Проведя пробные замесы, подобрали следующие составы жаростойкого шлакопемзобетона (табл. 1). Средняя плотность бетона состава № 1 в высушенном состоянии-1600 кг/м3, состава № 2 - 1500 кг/м3. Прочность бетонов при сжатии составляла: после 3 суток нормального твердения состава № 1 — 15 и №2 - 28 МПа, а после нагрева до 300°С соответственно 10 и 18,7 МПа, после нагрева до 700°С 7 и 14 МПа.

Таблица 1

Составы жаростойкого шлакопемзобетона на ВГЦ_

№ состава Расход материалов в кг на 1 м3 бетонной смеси В/Ц

ВГЦ шлакопемзовый заполнитель фракций, мм

5-10 0-5

1 250 675 675 0,5

. 2 355 574 574 0,5

Значения коэффициента теплопроводности в зависимости от температуры приведены на рисунке 2. Как видно из графика значения коэффициента теплопроводности в интервале от 450 до 650°С находятся в пределах не более 0,52 Вт/(м-град.) Анализ этих данных позволяет сделать вывод, что жаростойкий шлакопемзобетон на высокоглиноземиетом цементе может быть подобран с коэффициентом теплопроводности не выше 0,5 Вт/м-°С при рабочих температурах реактора.

0,8

Ж 0,7

£ 0,6 &

s °-s

s

а 0,3

J 0,2

O.l

о,о

О 200 400 £00 800

Рис.2. Экспериментальные данные зависимости теплопроводности от температуры жаростойкого бетона на ВГЦ со шлаковой пемзой: 1- бетон с средней плотностью 1600 кг /м3; 2- то же с 1500кг/м3

В температурном интервале 200-650°С (рис.3) коэффициент линейного температурного расширения (KJTTP) изменяется от 8,3 до 10,3-10"6 1/°С для бетона с меньшим расходом цемента и от 9,1 до 11-10'6 1/°С для бетона с большим расходом цемента. Следует отметить, что рассматривается второй нагрев бетона (2), дающий истинные значения KJITP.

Так как КЛТР расширения находится в пределах от 8,3 до 11-10"6 1/°С с меньшим и большим расходом цемента, коэффициент теплопроводности не выше 0,5 Вт/м-°С, а в шахте реактора после расчета и обоснования технической целесообразности необходимо применить сталь 10х9НСМ с КЛТР (10-И1) • 10"6 1/°С и теплопроводность не более 0,5 Вт/(м-град.), следует, что жаростойкий бетон на высокоглиноземистом цементе со шла-

t

---- —*

ковым заполнителем имеет коэффициент теплопроводности КЛТР, близкий к металлу лайнера шахты реактора.

г

О 200 400 600 800

Рис. 3. Экспериментальные данные зависимости КЛТР от температуры для жаростойкого шлакопемзобетона на вгц со средней плотностью 1600 кг/м3: 1,2 - первый и второй нагревы; 3 - охлаждение

Изучение огневой усадки жаростойкого бетона дает возможность регулировать его деформативные свойства, прогнозировать величину усадки, принимать меры по ее снижению и изготавливать конструкции без усадочных трещин. В настоящее время установлено, что огневая усадка бетона в основном вызывается усадкой цементного камня, величина его возрастает с увеличением количества цемента и повышением температурного нагрева.

В результате проведенных исследований и анализа существующих данных исследований Е.В. Зализовского по температурной усадке высокоглиноземистого цемента и разработанного жаростойкого шлакопемзобетона на ВГЦ (рис.4.) установили, что в интервале температур от 20 до 1000°С наибольшая усадка ВГЦ равна 1,4 % , а шлакопемзобетона- 0, 35 %.

Результаты определения деформаций под нагрузкой оформляют в виде диаграммы «температуры-деформации» (рис.5.) для шлаковой пемзы и жаростойкого бетона на шлаковой пемзе, в которой по оси абсцисс откладывают температуру образца в градусах Цельсия, а по оси ординат — величину деформации образца в мм. На диаграмме «температура—деформация» отмечают: температуру начала размягчения, которую определяют по точке НР, лежащей на 3 мм ниже наивысшего положения этой кривой; температуру, соответствующую 4% деформации образца, которую определяют по точке, лежащей на 20 мм ниже наивысшего положения кривой. Температуру, соответствующую 40% деформации образца, которую

У,%

--------- -------- ----

.......

' N 1 ■ )

1 1 1 |

200 400 600 800 1000 1200

Рис. 4. Зависимость усадки, %, от температуры нагрева: 1 — высокоглиноземистого цемента; 2 — шлакопемзобетона на ВГЦ определяют по точке, лежащей на 200 мм ниже наивысшего положения кривой; температуру, при которой произошло внезапное разрушение образца; температурный интервал размягчения, который определяют как разность между температурой, соответствующей 40% деформации образца (или температурой разрушения), и температурой начала размягчения.

Рис.5. Деформация под нагрузкой 0,2 МПа при высокой температуре.

1- шлаковой пемзы, 2- жаростойкого бетона на шлаковой пемзе.

Начало размягчения -1000°С; 4%-1100°С; 40% сжатия или разрушения -1180°С; Линейная температурная усадка в % после нагревания до температуры применения составляет 4%, для жаростойких бетонов крупность зерен не более 20 мм.

В диссертации также проанализированы исследования на ползучесть жаростойкого шамотного бетона на глиноземистом цементе, выполненные В.А. Харламовым.

Установлено, что увеличение деформативности бетона отмечалось при температуре 450°С (рис; 6), образец с нагрузкой 0,7 гпрд имел полные деформации, равные 3,5-10"3 уже на 21 сутки. В первые 10-12 суток пластические деформации сильно увеличиваются. В дальнейшем наблюдается равномерное изменение деформаций с постоянной скоростью ползучести.

Эффект упругого последствия наблюдался у образца с нагрузкой 0,33 Гпр.ь после того как его на 34 сутки разгрузили и выдерживали при постоянной температуре 6 суток. При 650 С (рис. 7) даже при нагрузке 0,32 гПрд полные деформации бетона на 24 сутки достигли 3,5-10"3. Упругие деформации составляют уже небольшую часть полных.

Е=10

Рис.6. Деформация ползучести жаростойкого бетона на глиноземистом цементе (ВГЦ) при температуре 450°С

Рис.7. Деформация ползучести жаростойкого бетона на глиноземистом цементе (ВГЦ) при температуре 650°С

Необходимость проведения исследований на радиационно-термическую стойкость жаростойкого керамзитобетона и шлакопемзобе-тона на ВГЦ продиктованы тем, что под действием температуры, нейтронного и гамма-излучений происходит газовыделение из бетона, потеря массы, изменения модуля упругости, коэффициента теплопроводности, уменьшения прочности на сжатие и растяжение.

Основными составляющими радиационно-термического газовыделения из бетонов являются пары воды, водород, углекислый газ, а также могут быть и другие газы (в том числе токсичные). Состав и количество выделяющегося газа зависят от состава бетона, технологии его изготовления и условий эксплуатации. Выделение водорода при воздействии на бетон температуры и радиации может приводить к образованию взрывоопасной «гремучей смеси» и поэтому требует тщательного исследования радиационно-термического газовыделения, поскольку оно может приводить к инцидентам в период пуска РУ и эксплуатации (к пожароопасным или взрывоопасным ситуациям). Кроме того, сложный химический состав бетонов может приводить к выделению токсичных газов в концентрациях, опасных для человека. В связи с тем, что жаростойкий бетон на основе (керамзитобетона, шлакопемзобетона) в условиях высоких температур (от 400 до 600°С) и гамма и нейтронного воздействия не эксплуатировали и не испытывали, было принято решение о проведении радиационно-термических испытаний образцов жаростойкого бетона различных составов в два этапа.

Для этого совместно со специалистами Уральского научно-исследовательского и проектного института строительных материалов (ОАО «УралНИИстройпроект» г. Челябинск) были изготовлены образцы керамзитобетона и шлакопемзобетона, разработанные автором в ГУП НИ-ИЖБ и «С-Сервис» при ГУП НИИЖБ по согласованию с ФГУП «НИКИ-ЭТ» им. Доллежая.

Испытания жаростойкого керамзитобетона на ВГЦ следующего состава: высокоглиноземистый цемент (ВГЦ) - 650-600 кг/м3; керамзит фракции 5-10 мм-750-800 кг/м3; ЛСТ-1,5л/м3; вода - 250-300 л/м3.

Керамзитобетон для испытания имел свойства, приведенные в табл.2.

Испытания жаростойкого керамзитобетона и шлакопемзобетона на ВГЦ были проведены на базе Института реакторных материалов (ФГУП «ИРМ», г. Заречный, Свердловской области):

- на первом этапе проводили тестовые испытания - образцы жаростойкого бетона на ВГЦ испытывают при температуре 450°С до флюенса тепловых нейтронов 1-Ю19 нейтр./см2. По результатам тестовых испытаний отбирают перспективные и наиболее эффективные составы жаростойкого бетона на ВГЦ;

- на втором этапе отобранные составы жаростойкого бетона на ВГЦ испытывают на радиационное газовыделение и прочность при облучении в ИР до флюенса нейтронов, соответствующего 30-летнему сроку эксплуатации РУ «БРЕСТ ОД-ЗОО».

Таблица 2

Свойства керамзитобетона__

Средняя плотность (кг/см3) Прочность при сжатии (МПа)

После пропари-вания После сушки при 110°С После нагревания при 450°С После пропари-вания После сушки при 110°С После нагревания при 450°С

1510 1450 1380 18,3 20,5 17,6

Результаты МС-анализа проб газа радиационно-термических испытаний приведены в табл. 3. Небольшие количества водорода при термических испытаниях регистрировали только в пробах, отобранных в течение первых 4-5 суток для ИУ ТГБ-2,3.

Следует отметить, что если при термическом воздействии водород и метан регистрировали в отдельных пробах в первые часы (100 - 150 ч.) испытаний, то при облучении газовыделение водорода, метана и углекислого газа регистрировали в течение всего периода облучения.

Таблица 3

Количество водорода, метана и углекислого газа, выделяющихся при __испытаниях образцов_

Наименование ИУ иОУ Количество газа (н ' см^г)

Водород | Метан | Углекислый газ

Термические испытания

ТГБ-1 0 0 0

ТГБ-2 0,031 0 0,02

ТГБ-3 0,015 0 0,04

ТГБ-4 0,017 0 0,01

ТГЦ 0,64 0,005 0,118

ТГПЦ 1,03 0,194 0,031

Среднее значение 0,29 0,033 0,0265

Радиационно-термические испытания

РТГБ-1 0,49 0,03 0,02

РТГБ-2 0,55 0,05 0,003

РТГБ-3 0,48 0,02 0,06

РТГБ-4 0,25 0 0,01

РТГЦ 0,28 0,04 0,04

РГПЦ 0,002 0,003 0,004

Среднее значение 0,342 0,0238 0,0228

На рис. 8 показаны зависимости газовыделения, водорода, метана, углекислого газа при облучении ОУ РТГБ-1,2,3,4 от времени облучения. Эти зависимости получены суммированием количества соответствующей компоненты газа в пробе МС-анализа с количеством, определенным в предшествующей пробе.

Рис. 8. Газовыделение при облучении ОУ РТГБ-3

Видно, что выделение водорода, метана, углекислого газа практически прекращается после 200 часов облучения.

Физико-химические исследования жаростойкого шлакопемзобетона на высокоглиноземистом цементе показали, что рентгенографически в образце шлакопемзобетона наблюдается в основном фаза СА2 в двух модификациях, отличающихся по параметрам элементарной ячейки. В образце присутствуют также моноалюминат кальция и небольшое количество акерманита (Са2К^5Ю7)

Для испытания в расплавленном свинце были изготовлены образцы из жаростойкого шлакопемзобетона на высокоглиноземистом цементе.

Образцы -кубы размером 100x100x100 мм были предварительно высушены при 450°С. Далее распилены на кубы 40x40x40 мм и испытаны.

Условия испытания бетонов: контакт с окисленным свинцом и воздухом; контакт с раскисленным теплоносителем и водородом; контакт с инертным газом; контакт со свинцом и газовыми атмосферами осуществлялся в следующих температурных режимах: подъем температуры от комнатной до 450°С в течение 4 часов, выдержка при 1=450°С - 40 часов, подъем температуры до 600°С в течение 1 часа, выдержка при 600°С в течение 3 часов, снижение температуры в течение 1 часа до 450°С, выдержка при 450°С - 15 часов, охлаждение до комнатной температуры в течение 3 часов.

Исследования показали, что в процессе испытания происходит выделение влаги из бетона при температуре 450°С и наиболее интенсивно при 600°С. Это естественно, так как после сушки образцов и их хранения на воздухе влага абсорбировалась в мелких порах и капиллярах бетона. При 600°С из бетона выделялась также химически связанная вода.

Во всех экспериментах в пробах газа фиксировано наличие СО и С02. С02 выделялся в первые 10-20 часов испытаний, а следы СО присутствовали в пробах газа всегда. Очевидно, в бетоне на высокоглиноземистом цементе разлагался алюминат кальция.

Внешний вид образцов бетона после испытаний очень мало изменился. Появилось некоторое дополнительное количество мелких трещин. Следы свинца на поверхности образцов отсутствуют. Обнаружены мелкие капельки свинца в больших и глубоких порах.

Образцы после испытаний в раскисленном расплаве свинца имеют закопченность поверхностей, находящихся выше поверхности свинца. Особенно сильны следы закопченности на бетоне, основой которого является портландцемент.

Изменение геометрических размеров образцов после испытаний не обнаружено. Зафиксированы потеря массы образцов после испытаний. Прочность образцов на сжатие после испытаний, измеренная по стандартной методике, составляет не менее 10 МПа.

Следовательно, жаростойкий бетон на высокоглиноземистом цементе со шлакопемзовым заполнителем имеет коэффициент линейного температурного расширения, близкий к металлу лайнеров шахты.

В пятой главе даются режимы и технологии сушки и первого разогрева жаростойких бетонов для шахты реактора. Режим и технология сушки и первого разогрева жаростойких бетонов для футеровки лайнера имеет большое значение, так как неправильный режим сушки и первого разогрева может привести к разрушению теплоизоляции лайнера реактора в виде взрыва. В связи с этим, автором совместно с научным консультантом доктором технических наук, проф. В.В. Жуковым, были проанализированы исследования, проведенные в области режима сушки и первого нагрева тепловых агрегатов, относительно их применения при выборе режима сушки и первого нагрева футеровки лайнера реакторной установки «БРЕСТ-ОД-300».

Кроме анализа режима и технологии сушки и первого разогрева автором разработан режим сушки корпуса шахты запроектированного ОАО «Конструкторское бюро специального машиностроения» Санкт-Петербурга.

При сушке и первом нагреве влажный бетон подвергается интенсивному нестационарному нагреву со стороны рабочего пространства теплового агрегата. Температура на нагреваемой поверхности Тгп и внутри бетонных элементов быстро поднимается свыше 100°С.

По толщине элементов появляются взаимосвязанные поля температуры, порового давления и влажности, которые приведены на рис. 9. Определяемые законами переноса тепла и массы (воды и пара) в бетоне как капиллярно-пористом теле. В процессе теплопереноса тепло расходуется как на нагрев составляющих бетон твердых материалов (скелета бетона), так и воды, содержащейся в нем. При этом вода превращается в пар, и значительное количество тепла тратится на фазовый переход влаги. Например, для 1м3 бетона (В/Ц=0,5; Ц=350кг/м3, возраст 5 мес. и \|У|05В =в%) расходуется на фазовый переход механически связанной влаги 135072 кДж тепла и на фазовый переход химически связанной влаги - 173342 кДж, В то же время тепло, необходимое на нагрев воды в 1м3 бетона от 20 до 100°С скелета бетона на 100° соответственно равно 20160 и 158760 кДж. Незначительное количество тепла (всего несколько процентов от количества тепла, необходимого для нагрева скелета 1м3 бетона) тратится на перегрев пара, фильтрующегося к «горячей» поверхности элемента. Кроме того, тепло в бетоне переносится фильтрующимся паром и жидкостью к «холодной» поверхности бетона. При этом пар, перемещаясь из более нагретых слоев бетона в менее нагретые, конденсируется и отдает тепло скелету бетона. Наибольшее влияние на процессы теплопереноса оказывает конденсация пара. Например, количество тепла, содержащегося в 1м3 бетона, при увеличении его влажности на 2% за счет конденсации пара, увеличится на 45024 кДж, при перемещении такого количества воды (2%), нагретой до 80°С, в зону бетона с температурой 40°С — только на 3360 кДж.

Перенос тепла паром и жидкостью

----- г "" -.........| -------R га X ------g §

\ ----- ------- -----------

ч

Рг____ --- ---------- ----------- -------

1-- t- ■ - -*f I

5 6 7 8

Фильтрация жидкости

10 11

12

Nv . ... 1 !

-------

Wn

Рис. 9. Распределение температуры, порового давления и суммарной влажности Wla00B (количество влаги, кг, на 1 кг бетона, определяемой при нагреве бетона до 1000°С) по толщине бетонного элемента при его одностороннем нагреве:

I — зона фазового перехода химически связанной влаги; II — то же, фазового перехода механически связанной влаги; III — повышенной влажности; IV — начальной влажности

Следовательно, при анализе и расчете температурных полей в жаростойком бетоне необходимо учитывать затраченное тепло не только на нагрев скелета бетона, но и на фазовый переход влаги (воды в пар и пара в воду). При этом следует принимать во внимание влияние влажности на теплопроводность бетона при Т < 100-120°С.

При фазовом переходе жидкости в пар парциальное давление последнего в парах бетона («поровое» давление) становится больше барометрического давления воздуха в окружающей (наружной) среде и давления газа в рабочем пространстве теплового агрегата. Возникает градиент давления (Рх - Ргп) х (Рх - Р*п) (Ь — х), под давлением которого происходит фильтрационный перенос пара и жидкости из бетонного тепла к нагреваемой и «холодной» поверхностям.

Градиент давления релаксируется вследствие фильтрации пара по системе открытых переходных капилляров, но из-за наличия гидродинамического сопротивления скелета и интенсивного парообразования при первом нагреве в теле жаростойкого бетона градиент давления остается больше нуля. Это явление впервые для жаростойких бетонов экспериментально подтверждено В.В. Жуковым и В.В. Перегудовым, а также В.В. Петровым-Денисовым.

Для жаростойких шлакопемзовых, керамзитовых и шамотных бетонов на глиноземистом и высокоглиноземистом цементе в процессе его нагрева не развиваются опасные для его прочности трещиностойкости напряжения, так как уже при температуре 80°С он размягчается и обладает небольшими вязкостью и модулем упругости. Возраст бетона оказывает влияние только в температурном интервале до 80-100°С. Для этих видов бетона во всем интервале от 20 до 600°С характерны высокие скорости нагрева.

Режим сушки и первого нагрева тепловых агрегатов принимается по результатам экспериментальных и теоретических исследований.

Для жаростойких бетонов на глиноземистом и высокоглиноземистом цементе скорости нагрева от начальной температуры до 125°С не более 25°С/4; от 120 до 700°С - не более 50°С/4 и от700° и выше не более 100°С/4.

При расчете режима сушки и первого разогрева тепловой изоляции лайнера из жаростойкого шлакопемзобетона на ВГЦ необходимо учитывать его индивидуальные особенности: конструктивное решение, связанное с наличием металлических элементов, замкнутости его пространства; вид бетона, его большую пористость и высокую начальную влажность, те-плофизические параметры бетона, проницаемость, среднюю плотность; возможность подвода тепла к бетону; вид теплоносителя - перегретый пар или масло; ограничение путей ухода пара из теплоизоляции во время сушки бетона. Следует иметь в виду, что обычно рассматривается сушка бетона путем углубления фронта испарения и эвакуации пара через открытую поверхность изделия.

Рассматриваемый случай сушки является существенно нестандартным и требует изыскания новых путей удаления влаги из бетона.

Анализ конструктивной схемы агрегата и условий его работы позволяют прийти к выводу, что необходима предварительная сушка жаростойкого бетона с целью удаления из него механически связанной воды (80% всей воды).

Если не высушить жаростойкий бетон, то в процессе вывода на рабочий режим или при эксплуатации реактора возможно деформирование лайнера под действием давления паровоздушной смеси, находящейся в бетоне. Давление в данной системе, когда исключена возможность удаления паров воды из бетона в рабочее пространство, будет изменяться как давление пара по линии насыщения.

Для определения максимальной температуры нагрева при сушке теплоизоляции лайнера реактора необходимо найти гибкость стенки лайнера У, по гибкости стенки на основании графика зависимости (Р)кр кг/см2 от гибкости У находим сперва избыточное давление на лайнер реактора и по избыточному давлению максимальную температуру сушки.

Итак, при радиусе лайнера 11=3000 мм и толщине стенки лайнера

Ь=30 мм гибкость У = - = — = 100. (1)

к 30

По графику зависимости давления от гибкости для неравномерного нагрева поверхности лайнера избыточное давление Р=10 кгс/см2. Соответственно при давлении Р=10,22 кг/см2 (прил. 3 в книге Михайлова Ю.А. Сушка нагретым паром. - М.: Энергия, 1967 г. - 187 с.) максимальная температура сушки равна 180°С. Следовательно, для сушки бетона теплоизоляции лайнера ядерного реактора не допустима температура выше 180°С.

Сушить бетон можно было бы в процессе вывода агрегата на рабочий режим, если в металлической внешней оболочке теплоизоляции лайнера сделать многочисленные отверстия, через которые мог бы выходить пар, не создавая тем самым на этой оболочке избыточного давления. К недостаткам этой технологической схемы сушки жаростойкого бетона следует отнести необходимость устройства отверстий с достаточно большой площадью, т.е. при разогреве агрегата со скоростью 25-50°С/4 площадь отверстий должна быть равной площади пор на поверхности бетона, т.е. 40%; при разогреве со скоростью 5-10°С/4 - 10-15%.

Кроме того, пар из бетона будет выходить в рабочее пространство агрегата и его нужно из него удалять.

Сушку бетона целесообразно произвести после заливки всего объема бетона, так как это упрощает технологию бетонирования в части производства этих работ. В то же время возникает опасность появления большого (выше допустимого) давления пара из-за большой высоты слоя бетона.

Возможна послойная заливка бетоном и последовательная сушка каждого слоя высотой 1-1,5 м. В этом случае уменьшается опасность возникновения высокого давления пара в структуре бетона из-за наличия относительно большой «открытой» поверхности бетона.

Влага может быть удалена из бетона также давлением воздуха в 1 атм. в замкнутом пространстве над бетоном. При этом влага будет удаляться через ненужные дренажные отверстия или отверстия-муфты на поверхности обшивки. Контроль за величиной давления, а также за количеством удаляемой из бетона воды легко осуществим. С целью уменьшения вязкости воды можно произвести подогрев массива бетона до температуры менее 100°С, что облегчит фильтрацию и выход влаги из структуры бетона.

Итак, для теплоизоляции лайнера реактора с внешней металлической обшивкой из жаростойкого шлакопемзобетона на ВГЦ целесообразно рассмотреть следующие методы:

а) высокотемпературную сушку целиком забетонированного массива теплоизоляции;

б) высокотемпературную сушку при послойном бетонировании.

а. Схема высокотемпературной сушки целиком забетонированной облицовки.

Предполагается сушка уже затвердевшего бетона путем его нагрева через полости вокруг лайнеров.

Первоначально осуществляется нагрев полости до Тф.=100°С с выходом на стационарный режим с целью уменьшения температурных напряжений в оболочках. Расчет распределения температур в стационарном режиме выполняется при Тф=100°С, >^=0,6 ккал/ч м °С для трех значений теплового потока (теплопотерь) на внутренней оболочке (Вт/см2): q=0,03,

4=0,06 и я=0,12.

На 1 см2 внутренней поверхности оболочки приходится объем бетона в 1.100 см3. Энергозатраты на разогрев влажного бетона от 20 до 100 °С приблизительно:

О = ср-80, (2)

при С=(0,24+0,24.1 )=0,48 (ккал/кг °С),

р=1800 кг/м3,

получим 0=7,09 ккал=33-103 Дж.

Принимая, что теплопотери в стационарном режиме я=0,06 Вт/см2-с и на разогрев шел вдвое меньший поток тепла, получим оценку для времени разогрева

зз-ю3 / .

/ =-г = 10 (сут).

З-КГ2 4 ' '

После выхода на стационарный режим с температурой в полости Тф=100°С осуществляем медленный подъем температуры в ней с тем, чтобы образовать лайнерами зону с высушенной водой. В дальнейшем через этот сухой бетон пар будет выходить к верхней поверхности бетона, а фронты испарений будут двигаться к внутренней оболочке лайнера. Оценим время, за которое фронт испарения дойдет до более дальней внутренней оболочки. Для этого воспользуемся одномерной схемой движения

фронта, приняв, что при Х=0 Т=Тф на фронте испарения Х0 Т=ТИ, где Ти -температура фазового перехода воды в пар.

Поскольку затраты тепла на испарение воды при (Тф-Ти) <ТИ много больше, чем на нагрев бетона, будем учитывать лишь их. В исходном состоянии бетон вместе с водой нагрет до ТИ=180°С.

Скорость движения фронта испарения —, тогда за 1 с испаряется

воды (г):

где б — площадь фронта; р - плотность воды; п — пористость.

Тепловой поток к фронту испарения в квазистационарных условиях дТ «Тф — Т

= Л —(4) дх х0

целиком идет на испарение воды (последующим нагревом пара пренебрегаем)

А^Ь-^рПЬ, ■ (5)

х0 Ж

где Ь — скрытая теплота парообразования.

Разделяя переменные в этом дифференциальном уравнении

(б) (7)

можно определить момент времени г., когда фронт будет на расстоянии 1:

г. = рПЬ ■ (8)

2 ЩФ-Т„)

Оценим времена для нашего случая, приближенно понимая, что Тф поддерживается у внешней оболочке при

р=1 г/см3, = 103 кг/м3, П=0,4, Х(+105°-150°)=0,5 ккал/м.ч.°С, Ь=539 ккал/кг, 10^4±539 =

2-0,5 Тф-Т,

Приняв ТИ=100°С, /=1,5 м (так как расстояние до наружной поверхности больше, чем до внутренней), получим формулу для времени полного испарения

1,45-104 2 0212,5 , ч

К = ----— (сут).

7\-100 Г*-100 '

При Тф =120°С 221,25 (сут.)

При Тф =150°С 1.« 404,25 (сут.)

При Тф =180°С 1.« 27,6 (сут.)

Окончательные стационарные распределения температур в высушенном бетоне с >.=0,5 ккал/ч.м.°С произойдет через 360 сут.

Основным недостатком рассмотренной схемы сушки является то, что при повышении температур выше 100°С трудно технологически гарантировать отсутствие местных перегревов более 20°С в глубоко расположенных участках. А как было показано, из-за отсутствия путей ухода образующегося при подобных перегревах пара возможно повышение давления.

Этого недостатка можно избежать используя сушку через специально просверленные в бетоне трубы — продухи (они могут быть расположены в необходимом количестве у наружной оболочки лайнера. Первоначальный подогрев до Т<100°С всего бетона может осуществляться через полости, в которых и в дальнейшем поддерживается температура Тф<100°С. Перегрев выше 100°С осуществляется в этих полостях, например электронагревателями, либо ненасыщенным паром, который может и нагревать бетон и отбирать выделяющийся из бетона пар. Тогда образующийся при высыхании окружающего трубы бетона пар может выходить через отверстия.

Теплотехнические расчеты и оценки времени сушки здесь выполнен для первой схемы.

б) Схема высокотемпературной сушки при послойном бетонировании.

После укладки первого слоя бетона высотой около 0,5-1 м осуществляется его прогрев до Т<100°С. Последующий перегрев пара в полостях следует осуществлять в верхней части с тем, чтобы он распространялся по металлу до места их входа в бетон и там, у свободной поверхности испарялась вода. После образования зоны высушенного бетона вокруг температура может быть повышена и время последующей сушки слоя может быть оценена по схеме одномерного движения фронта испарения к внешней оболочке (см. расчеты в ранее рассмотренной схеме).

После остывания высушенного слоя до 15-20°С возможно бетонирование следующего слоя и аналогичная его сушка. Эта сушка будет происходить несколько быстрее за счет дополнительного притока тепла к фронту испарения через нижние высушенные слои.

К недостаткам этого способа сушки можно отнести сложности послойного бетонирования, возможная неоднородность прогрева металлических частей лайнера по высоте, большие затраты времени на многократные разогревы и охлаждения бака и бетона.

Во всех способах высокотемпературной сушки, связанных с испарением влаги, велики энергозатраты на это испарение. Должен быть предусмотрен уход образующегося пара из верхней части лайнера, причем пути этого ухода также должны быть прогреты во избежании конденсации пара и стекания влаги в бак.

Обязательно должна быть осуществлена теплоизоляция внутренней оболочки лайнера с тем, чтобы уменьшить уходящий из бетона тепловой поток.

В шестой главе приводятся основные принципы компоновки шахты реактора «БРЕСТ-ОД-ЗОО» и описание эскизного варианта шахты реактора. Принципы компоновки разработаны на основании анализа данных эскизного проекта шахты реактора, отчетов по материалам для шахты, технологии производства строительных работ, теплотехнических и прочностных расчетов, а также других совместных с ФГУП НИКИЭТ работ.

В данной работе предложена схема монтажа лайнеров и возведения шахты реактора с предварительной установкой внутренних лайнеров на монтажный металлический каркас, последующим устройством теплоизоляции и затем бетонированием шахты.

В седьмой главе приводится технология устройства шахты реактора, а именно технологическая последовательность устройства шахты реактора, технология устройства тепловой изоляции шахты реактора из сборных блоков и технология возведения шахты реактора из монолитного бетона. В соответствии с принятой концепцией технологии устройства шахты реактора и производства работ необходимо вести работы с разбивкой ее на участки и блоки. Количество участков и блоков зависит от конструктивного решения шахты реактора, вида применяемых материалов и технических средств.

В связи с этим возведение шахты реактора осуществляется разбивкой ее в зависимости от конструктивной схемы на 5 участков. Работы по устройству шахты ведутся с последовательностью, которая не будет отрицательно влиять на общую несущую способность корпуса. Следует отметить, что предложенная технология устройства теплоизоляции из сборных блоков позволяет снять деформации, возникающие при вертикальном перемещении лайнера в период ее разогрева в аварийном режиме и являющиеся наиболее опасными для целостности шахты реактора, так как они могут вызвать раскрытие швов в теплоизоляции и сжимающие вертикальные напряжения в лайнерах. Предложенные компенсирующие устройства (демпфирующий раствор и катки-шарниры) позволяют устранить нежелательные явления от вертикальных перемещений лайнеров при разогреве и работе шахты реактора.

В восьмой главе даются рекомендации по технологии изготовления теплоизоляционного жаростойкого бетона. Приводятся требования к исходным материалам, краткие данные о технологии изготовления изделий, виды вяжущих для теплоизоляционного жаростойкого бетона, виды отвер-дителей для обеспечения процесса твердения жаростойких бетонов и требования к ним, виды заполнителей и требования к воде для затворения бетонной смеси.

В рекомендации даны составы и основные свойства теплоизоляционных жаростойких бетонов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

В результате выполненной данной научно-исследовательской работы было изучено влияние конструктивного решения шахты ядерного реактора на выбор материалов, применяемых для его строительства, сделана предварительная оценка возможности применения существующих жаростойких бетонов в новых ядерных реакторах, выполнены теоретические исследования для обоснования требований к жаростойкому бетону и оценки физико-механических свойств исходных материалов, разработаны и исследованы новые виды легких теплоизоляционных жаростойких бетонов на высокоглиноземистом цементе с заполнителями из шлаковой пемзы, керамзита, исследован шамотный жаростойкий бетон относительно его применения в шахте ядерного реактора. Проведены исследования по определению радиационно-термической стойкости и стойкости разработанного жаростойкого бетона в расплаве свинца, разработаны технология сушки и первого разогрева; принципы компоновки и эскизный проект шахты реактора; технология устройства сборной и монолитной футеровки лайнера ядерного реактора. Дополнительно изучены легкие теплоизоляционные жаростойкие бетоны на портландцементе с заполнителями из шлаковой пемзы и керамзита, подготовлены рекомендации по технологии изготовления теплоизоляционных жаростойких бетонов для шахты реактора, проведена опытно-экспериментальная проверка разработанных видов жаростойких бетонов.

Выполненные исследования позволили сделать следующие основные выводы:

1. Для нового вида ядерного реактора с теплоносителем из жидкого свинца следует применять жаростойкие бетоны на гидравлических вяжущих: на высокоглиноземистом цементе. Но при этом необходимо разработать новый вид жаростойкого бетона на высокоглиноземистом цементе с заполнителями из шлаковой пемзы или керамзита с целью удовлетворения предъявляемым комплексным требованиям по совместимости с теплоносителем, прочности, теплопроводности и температурным деформациям. Необходимо исследовать жаростойкие бетоны на портландцементе с керамзитовым и из шлаковой пемзы заполнителями с целью уточнения соответствия их свойств требованиям, предъявляемым к бетону ядерных реакторов.

2. Для жаростойких бетонов, которые можно применять в реакторе с теплоносителем из жидкого свинца обоснованы следующие требования:

- для бетона на высокоглиноземистом цементе с шлакопемзовым или керамзитовым заполнителем класс бетона по прочности при сжатии при 20°С должен быть не менее В20, кратковременная прочность при сжатии при 600°С - 12 МПа, коэффициент теплопроводности - не более 0,5 Вт/м-°С;

— для бетона на портландцементе с шлакопемзовым или керамзитовым заполнителем класс бетона при 20°С должен быть не менее В 12,5;

кратковременная прочность при сжатии при 600°С - 7 МПа, коэффициент теплопроводности не более 0,5 Вт/м-°С;

- для всех жаростойких бетонов коэффициент их линейного температурного расширения должен быть не менее (10-11)- 10"6 1/°С;

- наилучшей совместимостью с жидким стеклом обладают бетоны на основе высокоглиноземистого цемента, которые следует использовать непосредственно у металлических лайнеров.

3. Для разработки жаростойкого бетона на основе высокоглинозёмистого цемента с требуемыми свойствами можно использовать в качестве заполнителей шлаковую пемзу или керамзит.

4. На высокоглиноземистом цементе «Талюм» марки 800 с заполнителем из шлаковой пемзы разработан легкий теплоизоляционный совместимый с жидким свинцом бетон класса по прочности при сжатии В30 при 20°С со средней плотностью 1600 кг/м3 и с коэффициентом теплопроводности не более 0,5 Вт/м -°С при 450 °С; с коэффициентом линейного температурного расширения 11-Ю"6 1/°С. Этот вид бетона можно применять в шахте реактора непосредственно у внутренних металлических лайнеров.

5. На высокоглиноземистом цементе «Талюм» марки 800 с заполнителем из керамзита разработан легкий теплоизоляционный жаростойкий бетон класса по прочности при 20°С при сжатии В30 и при 450 °С: со средней плотностью 1400 кг/м3 с коэффициентом теплопроводности не более 0,5 Вт/м-°С и с коэффициентом линейного температурного расширения 9-10"6 1/°С. Этот вид бетона можно использовать в шахте реактора на расстоянии 0,5- 0,7 м от внутренних металлических лайнеров.

6. Отработаны составы и технология изготовления легких теплоизоляционных жаростойких бетонов на портландцементе с заполнителями из шлаковой пемзы и керамзита для зон шахты реактора, где не требуется совместимость бетона с расплавленным свинцом.

На цементе марки 400 были получены бетоны со следующими физико- механическими характеристиками, при рабочей температуре шахты реактора (450 °С):

- прочностью при сжатии 30 МПа; теплопроводностью Х=0,6 Вт/мК; при средней плотности бетона 1700 кг/м3; коэффициентом линейного температурного расширения (9+11)-10"6 1/°С.

7. Физико-химический анализ высокоглиноземистого цемента «Талюм», шлаковой пемзы и жаростойкого шлакопемзобетона показал, что основной фазой в исходных материалах и шлакопемзобетоне является САг, что является положительным для совместной работы компонентов шлакопемзобетона.

8. Разработаны технология устройства футеровки лайнера ядерного реактора из сборных блоков двух видов, технология устройства, режим сушки и первого разогрева футеровки лайнера ядерного реактора из монолитного бетона.

9. Разработаны основные принципы компоновки, эскизный проект шахты ядерного реактора на примере «БРЕСТ-ОД-ЗОО» и технологическая последовательность устройства шахты ядерного реактора с применением современных методов производства работ.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

Монографии:

1. Жаростойкий бетон и тяжелый бетон для повышенных температур в реакторостроении/ В.В. Жуков, Г.Н. Хаджишалапов, А.Д. Магомедов, B.C. Цикунов. - Махачкала: Изд-во Министерства информации и внешних связей РД: «Новый день», 2002. - 151 с. Авт. - 75с.

2. Жуков В.В., Хаджишалапов Г.Н. Легкие жаростойкие бетоны для шахты реактора нового поколения. - Махачкала: Типография Дагестанского научного центра РАН, 2006. - 324 с. Авт. — 194с. Ведущие рецензируемые научные издания и журналы:

3. Жуков В.В., Хаджишалапов Г.Н. Жаростойкий шлакопемзо-бетон на высокоглиноземистом цементе. «Строительные материалы», 2004 г., №6. - с. 10-11. Авт. - 1с.

4. Жуков В.В., Хаджишалапов Г.Н., Зверев И.В. и др. Физико-химические исследования жаростойкого шлакопемзобетона на вы-сокоглиноземисом цементе// Вестник ДНЦ РАН. - 2004. №16 — С. 44-47. Авт. - 2с.

5. Жуков В.В., Хаджишалапов Г.Н., Зверев И.В. и др. Оптические исследования жаростойкого шлакопемзобетона на высоко-глиноземисом цементе// Вестник ДНЦ РАН. - 2004. №17 - С. 3638. Авт.-1,5с.

6. Хаджишалапов Г.Н. Рентгеноструктурные и спектральные исследования жаростойкого шлакопемзобетона на высокоглиноземистом цементе// Вестник ДНЦ РАН. 2005. №20 - С. 36-41. Авт. -6с.

Авторские свидетельства и патенты на изобретения:

7. Пат. 1698218 РФ. С04В28/20 Сырьевая смесь для изготовления стеновых строительных изделий/ Б.Д. Тотурбиев, Г.Н.Хаджишалапов, Э.К. Пашабеков и др. //Открытия. Изобретения,-1991. -№46.

8. А. с. .1728435 СССР, Е04 Gl 1/04 Переставная опалубка/ Г.Н.Хаджишалапов, М.Г. Азаев, Г.А. Нурмагомедов и др. (СССР)// Открытия. Изобретения.-1992. -№15.

9. Пат. 2082699. РФ. 8С04 В40/00. 28/24//С04 BI 11:20 Способ изготовления безобжиговых шамотных огнеупоров/ Б.Д. Тотурби-

ев, В.В.Жуков, Г.Н.Хаджишалапов и др. //Открытия. Изобретения.-1997.-№18.

10. Пат. 33772. РФ. 7Е46 11/02, 11/22 Крупнощитовая опалубка/ М.Г.Азаев, В.В.Жуков, Г.Н.Хаджишалапов //Открытия. Изобрете-ния.-2003.-№31.

11. Пат. 33773. РФ. 7Е46 11/02, 11/22 Объемно-переставная опалубка/ В.В.Жуков, Г.Н.Хаджишалапов //Открытия. Изобретения,-

2003.-№31.

12. Пат. 38347 РФ. 7Е04С1/00, G21 В1/00 Блок для футеровки лайнера атомного реактора/ В.В.Жуков, Г.Н.Хаджишалапов //Открытия. Изобретения.-2004. - №16.

13. Пат. 39902 РФ. МПК Е04С1/00 Блок для футеровки лайнера реакторной установки/ В.В.Жуков, Г.Н.Хаджишалапов //Открытия. Изобретения.-2004. - №23.

14. Пат. 2247093 РФ. МПК 7С04 В28/06 Сырьевая смесь для изготовления жаростойкого конструкционно-теплоизоляционного бетона/ В.В.Жуков, Г.Н.Хаджишалапов, А.А.Магомедов //Открытия. Изобретения. - 2005. - №6.

15. Пат. 2276764 РФ. МПК F27D1/10, С04В35/66, G21F1/04 Способ устройства футеровки из жаростойкого бетона/ В.В.Жуков, Г.Н.Хаджишалапов, B.C. Циркунов// Открытия. Изобретения. -2006. -№14.

Международные и всероссийские конференции:

16. Тотурбиев Б.Д., Хаджишалапов Г.Н., Мантуров З.А. и др. Местные строительные' материалы, получаемые по ресурсосберегающим, экологически чистым и наукоемким технологиям// Материалы выездной сессии Академии естественных наук. - Махачкала, 1994.-С. 12-15. Авт.-2с.

17. Тотурбиев Б.Д., Хаджишалапов Г.Н., Тотурбиева У.Д. и др. Исследование влияния различных факторов на полноту растворения безводного силикато-натрия при предварительном разогреве композиции// III Межд. научно-практ. конф. Проблемы строительства, инженерного обеспечения и экологии городов. - Пенза, 2001. -С. 137- 142. Авт.-Зс.

18. Хаджишалапов Г.Н., Батырмурзаев Ш.Д. Влияние предваи-тельного разогрева смеси на физико-механические свойства жаростойкого шамотного бетона на сикат-натриевом композиционном вяжущем// IV Межд. научно-практ. конф. Проблемы строительства, инженерного обеспечения и экологии городов. - Пенза, 2002. — С. 162-165. Авт.-2с.

19. Хаджишалапов Г.Н. Система перемещения лайнера реактора по вертикали при нагревании// Материалы 4-го российско-японского семинара Перспективные технологии и оборудование для материаловедения, микро- и наноэлектроники. - Астрахань,

2004. - С. 312 - 313. Авт. - 1с.

20. Хаджишалапов Г.Н., Жуков В.В., Поспелов В.П. Жаростойкий теплоизоляционный бетон и система для перемещения лайнера ядерного ректора при устройстве теплоизоляции// Материалы 4-й Международной научной конференции Бетон и железобетон в третьем тысячелетии. - Ростов-на-Дону, 2006. - С. 516 - 520. Авт. -Зс.

Периодические печатные издания и журналы:

21. Хаджишалапов Г.Н. Жаростойкий шлакопемзобетон на высокоглиноземистом цементе. Госстрой России ВНИИНТПИ// Строительство и архитектура. - 2004. - №2. - С. 37 - 40. Авт. - 4с.

22. Жуков В.В., Хаджишалапов Г.Н. Исследование влияния начальной влажности керамзитобетона на его прочность и трещино-стойкость при нагревании, Госстрой России ВНИИНТПИ// Строительство и архитектура. - 2004. - №3. - С. 48 — 54. Авт. - 4с.

23. Хаджишалапов Г.Н. Исследование радиационно-термической стойкости конструкционно-теплоизоляционного бетона для футеровки лайнера ядерного реактора// Вестник ДГТУ. -2005. -№7.-С. 19-21. Авт.-Зс.

Прочие публикации:

24. Актуальные вопросы строительства/ Ред. коллегия: М.М. Батдалов, Г.М.Муртазалиев, Г.Н.Хаджишалапов и др. - Махачкала: РИО ДГТУ, 1995. - С. 1 - 5, 190 - 195. Авт. - Зс.

25.Тотурбиев Б.Д., Хаджишалапов Г.Н., Батырмурзаев Ш.Д. Влияние предварительного разогрева на физико-механические свойства жаростойкого шамотного бетона на силикат-натриевом композиционном вяжущем// Актуальные вопросы строительства. -Махачкала: РИО ДГТУ, 1995. - С. 22-25. Авт. - Зс.

26. Жуков В.В., Тотурбиев Б.Д., Хаджишалапов Г.Н. и др. Влияние рН-среды в жаростойком шамотном бетоне в процессе перемешивания с предварительным разогревом смеси: Обзорно-аналитический материал// Росинформресурс. Серия Р 67.15.35., 1995.-С. 1-10. Авт.-5с.

27. Жуков В.В., Тотурбиев Б.Д., Хаджишалапов Г.Н. и др. Влияние предварительного разогрева смеси в процессе его перемешивания на кинетику растворения силикат глыбы в силикат-натриевом композиционном вяжущем: Обзорно-аналитический материал// Росинформресурс. Серия Р 67.15.35., 1995. - С. 1 - 15. Авт.-10с.

28. Хаджишалапов Г.Н. Влияние температуры разогрева смеси в процессе перемешивания на прочность жаростойкого бетона на силикат-натриевом композиционном вяжущем: Обзорно-аналитический материал// Росинформресурс. Серия Р 67.15.35., 1995.-С. 1-8. Авт.-9с.

29. Хаджишалапов Г.Н., Казиханов А.Н. Обоснование способов формования жаростойкого шамотного бетона с предварительным

разогревом смеси в процессе перемешивания// Росинформресурс. 1996. №47-96. - С. 1 - 4. Авт. - Зс.

30. Хаджишалапов Г.Н., Батырмурзаев Ш.Д. Влияние разогрева и пластифицирующих добавок на технологию и свойства жаростойких бетонов на силикат-натриевом композиционном вяжущем// Сб. тезисов, докладов XXI НТК. - Махачкала: ДГТУ, 1997. -С. 64 - 67. Авт. - 2с.

31. Хаджишалапов Г.Н., Азаев М.Г. Автоматизированный модуль объемно-переставной опалубки// Материалы XXII НТК пре-подаватлей и сотрудников. - Махачкала: ДГТУ, 1999. - С. 117 -120. Авт.-2с.

32. Хаджишалапов Г.Н., Азаев М.Г. Объемно-переставная опалубка// Росинформресурс. 2001. №19-017. - С. 2 - 5. Авт. - Зс.

33. Жуков В.В., Хаджишалапов Г.Н., Магомедов А,Д. Жаростойкий шлакопемзобетон на высокоглиноземистом цементе. -Деп. ФГУП ВНИИНТПИ Госстроя России, 2002, № 11856. - С. 2 -10. Авт.-4с.

34. Хаджишалапов Г.Н. Технология устройства тепловой изоляции шахты реактора из сборных блоков. - Деп. ФГУП ВНИИНТПИ Госстроя России, 2004, №11924. - С. 2 - 4. Авт. - Зс.

35. Хаджишалапов Г.Н. Сушка и первый разогрев тепловой изоляции шахты реактора из жаростойкого шлакопемзобетона на высокоглиноземистом цементе. - Деп. ФГУП ВНИИНТПИ Госстроя России, 2004. №11925.-С. 2-4. Авт.-Зс.

36. Хаджишалапов Г.Н. Технология возведения шахты реактора из монолитного бетона. - Деп. ФГУП ВНИИНТПИ Госстроя России, 2004. №11926. - С. 2 - 6. Авт. - 5с.

37. Хаджишалапов Г.Н. Температура деформации жаростойких бетонов для шахты реактора. - Деп. ФГУП ВНИИНТПИ Госстроя России, 2004. №11927.-С. 2-6. Авт.-5с.

38. Хаджишалапов Г.Н. Влияние времени перемешивания на физико-механические свойства жаростойкого шлакопемзобетона на высокоглиноземистом цементе. - Деп. ФГУП ВНИИНТПИ Госстроя России, 2004. №11928. - С. 2 - 3. Авт. - 2с.

39. Хаджишалапов Г.Н. Определение теплофизических параметров жаростойкого шлакопемзобетона для шахты реактора нового поколения. - Деп. ФГУП ВНИИНТПИ Госстроя России, 2006. №12015.-С. 2-8. Авт.-7с.

40. Хаджишалапов Г.Н., Ахмедов Р.Н. Установка для моделирования воздействия расплава металла на бетон. - Деп. ФГУП ВНИИНТПИ Госстроя России, 2006. №12016. - С. 2 - 3. Авт. - 1с.

41. Жуков В.В., Хаджишалапов Г.Н., Поспелов В.П. Основные принципы строительства шахты ректора нового поколения. - Деп. ФГУП ВНИИНТПИ Госстроя России, 2006. №12017. - С. 2 - 4. Авт. - 1с.

42. Жуков В.В., Хаджишалапов Г.Н. Строительный блок для устройства теплоизоляции емкости теплоносителя шахты ядерного реактора нового поколения. — Деп. ФГУП ВНИИНТПИ Госстроя России, 2006. №12018. - С. 2 - 4. Авт. - 1с.

43. Жуков В.В., Хаджишалапов Г.Н., Поспелов В.П. Система для перемещения емкостей теплоносителя при строительстве и эксплуатации шахты реактора. - Деп. ФГУП ВНИИНТПИ Госстроя России, 2006. №12019. - С. 2 - 3. Авт. - 1с.

Подписано в печать 06.07.2006 г. Фармат 60x84/16 Бумага офсет. Печать цифровая. Уч.- изд. л. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ 747.

Редакционно-издательский центр Ростовского государственного строительного университета, 344022, Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162.

Отпечатано в КМЦ «КопИцентр» 344006, Ростов-на-Дону, ул. Суворова, 19 тел.: 247-34-88, 250-11-25

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ КОНСТРУКТИВНОГО РЕШЕНИЯ ШАХТЫ РЕАКТОРА.

1.1 .Виды шахты реактора.

1.2 Влияние конструктивного решения шахты ядерного реактора на выбор материалов, применяемых для его строительства.

1.3. Анализ существующих видов жаростойких бетонов с целью оценки возможности их использования в ядерных реакторах.

1.4.Данные о высокоглиноземистом цементе.

1.5. Жаростойкие бетоны на высокоглинозёмистом цементе.

1.6. Гипотеза работы.

1.7. Выводы.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ ТРЕБОВАНИЙ К ЖАРОСТОЙКОМУ БЕТОНУ И ОЦЕНКЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

2.1. Обоснования требований, предъявляемых к жаростойким бетонам для ядерного реактора с теплоносителем из жидкого свинца.

2.2. Анализ и оценка исходных материалов, которые могут быть использованы для жаростойкого бетона шахты реактора.

2.3. Подбор состава жаростойких бетонов на ВГЦ.

2.4. Выводы.

3. ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Характеристика исходных материалов.

3.2. Методика исследований.

3.2.1. Определение физико-механических характеристик.

3.2.2. Определение теплофизических параметров.

3.2.3. Определение физико-химических характеристик.

3.2.4. Определение стойкости жаростойкого бетона в жидком свинце.

3.2.5. Методика радиационно-термических испытаний жаростойкого теплоизоляционного бетона на газовыделение для шахты реактора.

3.2.6. Моделирование протечки теплоносителя.

3.2.7. Методика определения долговечности.

4. ИССЛЕДОВАНИЯ ЖАРОСТОЙКОГО БЕТОНА ДЛЯ ШАХТЫ РЕАКТОРА.

4.1. Исследование жаростойкого шлакопемзобетона на высокоглиноземистом цементе.

4.1.1. Физико-механические исследования.

4.1.2. Теплофизические исследования.

4.1.3. Физико-химические исследования жаростойкого шлакопемзобетона на высокоглиноземистом цементе.

4.1.3.1. Рентгенографический и спектральный анализ.

4.1.3.2. Термографический анализ.

4.2. Исследования жаростойкого керамзитобетона на высокоглиноземистом цементе.

4.2.1. Физико-механические исследования.

4.2.2. Теплофизические исследования.

4.2.3. Физико-химические исследования жаростойкого керамзитобетона на ВГЦ.

4.2.3.1 Оптический анализ.

4.3. Исследование жаростойкого шамотного бетона на высокоглиноземистом цементе.

4.3.1. Физико-механические исследования.

4.3.2. Теплофизические исследования.

4.3.3. Физико-химические исследования жаростойкого шамотного бетона наВГЦ.

4.3.3.1. Оптический анализ.

4.4. Исследования стойкости в жидком свинце жаростойкого бетона на ВГЦ с заполнителем из шлаковой пемзы.

4.5. Исследование радиационно-термической стойкости.

4.6 Анализ моделирования протечки теплоносителя.

4.7. Теплотехнический расчет и расчет термонапряженного состояния шахты реактора.

4.7.1. Исходные данные на теплотехнический расчет шахты реактора БРЕСТ-ОД-ЗОО.

4.7.2.Теплотехнический расчет шахты реактора.

4.7.3. Обзор состояния проблемы по расчету шахтыреактора БРЕСТ - ОД -300.

4.7.5.Расчетная схема и основные предпосылки, принимаемые при численном расчете шахты реактора БРЕСТ-ОД-ЗОО.

4.7.6.Анализ напряженного состояния.

4.7.7. Подбор арматуры.

4.7.8.Расчетные сочетания нагрузок.

4.7.9.0сновные выводы по результатам расчета напряженнодеформированного состояния.

4.7.10 Выводы.

5. РЕЖИМЫ И ТЕХНОЛОГИИ СУШКИ И ПЕРВОГО РАЗОГРЕВА ЖАРОСТОЙКИХ БЕТОНОВ ДЛЯ ШАХТЫ РЕАКТОРА.

5.1. Выбор режима сушки.

5.2. Исследование проницаемости (характер процесса тепла и массопереноса при интенсивном нагреве жаростойких капиллярно-пористых материалов).

5.3.Сушка жаростойкого бетона корпуса шахты реактора, запроектированного КБСМ.

5.4. Сушка и первый разогрев тепловых агрегатов.

5.5. Выводы.

6.ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ КОМПОНОВКИ ШАХТЫ РЕАКТОРА БРЕСТ-ОД-ЗОО.

6.1. Основные принципы компоновки шахты реактора.

6.2. Эскизный вариант шахты реактора.

6.3.Вывод ы.

7. ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА ШАХТЫ РЕАКТОРА.

7.1. Технологическая.последовательность устройства шахты реактора.

7.2. Технология устройства тепловой изоляции шахты реактора из сборных блоков.

7.3. Технологии возведения шахты реактора из монолитного бетона.

7.4. Выводы.

8. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО ЖАРОСТОЙКОГО БЕТОНА ДЛЯ ШАХТЫ РЕАКТОРА.

8.1. Краткие данные о технологии изготовления жаростойкого бетона.

8.2. Составы и основные свойства теплоизоляционных жаростойких бетонов.

Актуальность. Создание нового вида экологически безопасного и экономически эффективного атомного реактора, разрабатываемого в рамках целевых научно-технических программ «Экологически чистые АЭС нового поколения», «Ядерная энергетика повышенной безопасности» и «Фундаментальные и поисковые исследования в обеспечении разработки перспективных проектов ядерных энергетических установок (ЯЭУ) нового поколения» исполнении распоряжения Правительства РФ от 05.07.01 №886-Р (реализация инициативы Президента РФ Путина В.В. по комплексному решению политических, экономических и экологических проблем, связанных с обеспечением человечества энергией) невозможно без использования жаростойких бетонов в конструкции шахты реактора, которая находится в сложных условиях эксплуатации при воздействии высокой температуры, радиации, статических и динамических нагрузок и должна обеспечить безопасность реактора в случае протечек теплоносителя.

Сложность создания нового вида ядерного реактора также связана с решением задачи, включающей помимо проблем ядерной энергетики, проблемы его строительства и в первую очередь шахты реактора.

Требования к материалам шахты реактора определены на основании опыта проектирования подобных агрегатов с учетом мнения специалистов в определенных областях физики, химии и строительства, так как физико-механические, теплофизические и физико-химические процессы, которые могут наблюдаться в материалах и конструкциях шахты при ее разогреве, эксплуатации и аварийном режиме имеют важное значение для безопасности эксплуатации ядерного реактора.

Но для использования жаростойких бетонов в реакторостроении необходимо проанализировать большое количество уже существующих видов жаростойких бетонов и оценить, удовлетворяют ли их свойства при нагреве достаточно специфическим требованиям, предъявляемым к материалам, применяемым в шахте реактора. Это могут быть требования по прочности, деформативности, температурным деформациям, теплопроводности, стойкости в условиях радиационного воздействия, стойкости в теплоносителе-расплавленном свинце.

В зависимости от конструктивного решения шахты ядерного реактора необходима разработка новых видов жаростойких бетонов, разработка нового метода футеровки и сушки тепловой изоляции из разработанных жаростойких бетонов, которые могли бы удовлетворить указанным требованиям. Например, для стойкости в расплаве свинца-теплоносителя, что характеризуется отсутствием химических реакций и легкоплавких эвтектик в системах оксидов свинца и составляющих жаростойкие бетоны минералов, требуется использовать в жаростойком бетоне вяжущее с наибольшим содержанием оксида алюминия, а цементный камень на этом вяжущем (высокоглиноземистом цементе) может выдержать температуру 1800°С, хотя максимально возможная температура теплоносителя в шахте реактора превышает 600°С. Для того, чтобы получить бетон с требуемым коэффициентом теплопроводности X (например, 0,5 вт/м-°С) и коэффициентом линейного температурного расширения а (10-11)-10"6град 4 близким к металлу лайнера ядерного реактора, которые продиктованы конструкторами ФГУП «Научно-исследовательский конструкторский институт энерготехники» (НИКИЭТ) им.Доллежая, необходимо использовать в жаростойком бетоне на высокоглиноземистом цементе пористый заполнитель, керамзит или шлаковую пемзу, хотя и имеющих значительно меньшую, чем цементный камень, предельную температуру применения (1000 и 800°С). Поэтому в ядерной энергетике часто приходится создавать жаростойкие бетоны из материалов, которые раньше для обычных тепловых агрегатов использовать вместе в одном бетоне считалось нецелесообразным (например, из-за разных предельных температур). С созданием новых видов жаростойких бетонов возникает задача разработки шахты реактора, устройства футеровки и сушки тепловой изоляции из разработанных жаростойких бетонов в связи с этим, хотя в области разработки и исследования жаростойких бетонов и работы конструкции при повышенных температурах проведена огромная работа, такими ученными как Мурашев В.И., Некрасов К.Д., Жуков В.В., Милованов В.Ф., Горлов Ю.П., Меркин А.Д., Масленникова JI.B., Тарасова А.Т., Жданова Н.П., Абызов А.Н., Гоберис С.И., Шевченко В.И., Соков В.Н. и др. Однако, проведение данной работы продиктована необходимостью разработки новых видов жаростойких бетонов, технологии устройства футеровки , сушки и первого разогрева, а также влияние действия температуры, нейтронного и гамма-излучения воздействия свинца - теплоносителя на случай протечки для разрабатываемого конструкторами ФГУП им.Доллежая и ОАО «Конструкторского бюро специального машиностроения» (КБСМ) г.Санкт-Петербурга, быстрого реактора естественной безопасности со свинцовым теплоносителем (БРЕСТ ОД-ЗОО).

Диссертационная работа является частью общих исследований, выполненной ФГУП им.Доллежая Агентства атомной энергетики Российской Федерации, ОАО «КБСМ», ГУЛ «НИИЖБ» и Дагестанского государственного технического университета Министерства образования и науки Российской Федерации, которая кроме исследований по жаростойкому бетону, устройства футеровки, сушки и первого нагрева, охватывает теплотехнический расчет, расчет термонапряженного состояния, а также конструирование шахты и технологию производства работ при ее строительстве.

Целью диссертационной работы является изучение существующих, исследование новых жаростойких бетонов, способов (метода) устройства футеровки; исследование режима сушки и первого нагрева; теплотехнический расчет и расчет термонапряженного состояния шахты реакторной установки типа «БРЕСТ ОД-ЗОО» :

- для зон шахты, примыкающих к внутренним лайнерам легкого жаростойкого бетона класса по температуре применения не менее И60, с физико-механическими свойствами при рабочей температуре теплоносителя 450°С : теплопроводностью X, не более 0,5 Вт/м- °С, коэффициентом линейного температурного расширения а не менее (10-11). 10 "6 град классом по прочности при сжатии не менее В 12,5 и хорошей совместимостью с расплавом свинца;

- для зон шахты, не примыкающих к лайнерам легкого жаростойкого бетона класса И60, с физико-механическими свойствами при температуре 450°С: X не более 0,6 Вт/м -°С, а не менее 9.10 *6 град'1 и класса по прочности при сжатии не ниже В20;

Требования обусловлены: по температуре применения 600°С (класс И60) - максимальной температурой при аварии реактора, температура 450°С-рабочей температурой теплоносителя, а -совместной работой бетона с металлом лайнера, Л -теплотехническим расчетом шахты с целью уменьшения теплопотерь и предотвращения перегрева обычного бетона, класс бетона по прочности при сжатии- расчетом на прочность шахты при землетрясении.

В процессе выполнения работы решались следующие задачи: -анализ существующих данных о жаростойких бетонах и экспериментальная проверка некоторых из них с целью выбора и обоснования их возможности применения в шахте реактора;

-анализ существующих данных по материалам для жаростойких бетонов с целью их применения для разработки новых видов жаростойких бетонов с требованиями, предъявляемыми для шахты реактора;

-разработка новых жаростойких бетонов с требуемыми свойствами, изучение физико-технических свойств при тепловом воздействии;

-исследования стойкости разработанных жаростойких бетонов расплава свинца;

-моделирование протечки теплоносителя; -исследования радиационно-термической стойкости;

-теплотехнический расчет и расчет термонапряженного состояния шахты реактора;

-разработка и исследования технологии устройства шахты реактора на примере БРЕСТ ОД-ЗОО;

-разработка технологии устройства футеровки лайнеров реакторной установки;

-разработка и исследования режима сушки и первого нагрева шахты реактора;

-разработка рекомендаций по жаростойким бетонам для шахты реактора;

-выпуск опытной партии изделий из разработанных бетонов с целью проверки технологии изготовления и работоспособности при высоких температурах.

Научная новизна работы:

-Обоснована и экспериментально подтверждена возможность получения жаростойких бетонов с требуемыми для шахты реактора свойствами.

-Разработаны и впервые изучены жаростойкие бетоны для применения в шахте реактора на высокоглиноземистом цементе с заполнителем из шлаковой пемзы (патент на изобретение № 2247093 [123]), керамзита и шамота, что обеспечило наилучшую стойкость жаростойкого бетона в расплаве свинца;

-Исследованы закономерности изменения теплопроводности, коэффициента линейного температурного расширения, деформации под нагрузкой 0,2 МПа; ползучесть, усадка и физико-механические характеристики жаростойких бетонов на высокоглиноземистом цементе со шлаковым, керамзитовым и шамотным заполнителем при воздействии высоких температур;

-Исследованы физико-химические свойства разработанных бетонов;

-Смоделирована схема воздействия расплавленного свинца на разработанные жаростойкие бетоны;

-Проведены радиационно-термические исследования новых видов жаростойких бетонов;

-Впервые проведены расчет термонапряженного состояния и теплотехнический расчет шахты реактора с применением новых видов жаростойких бетонов;

-Разработан и исследован метод футеровки, сушки и первого нагрева шахты реактора (заявка на патент №2276764 [124]);

-Разработана технологическая цепочка и последовательность строительства шахты реактора с использованием монолитной футеровки и футеровки из сборных блоков (патенты №№ 38347,39902 [121,122]).

Достоверность научных результатов обеспечена анализом экспериментальных и теоретических данных и сравнением их с результатами проведенных исследований, проверкой результатов лабораторных испытаний в производственных условиях.

Практическая ценность работы заключается в использовании разработанных жаростойких бетонов на высокоглиноземистом цементе с заполнителями из шлаковой пемзы, керамзита и шамота в рабочем проекте шахты реактора, разработанных ФГУП «Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники» им.Доллежая (НИКИЭТ) г.Москва, ОАО «Конструкторское Бюро специального машиностроения» г.Санкт-Петербург, а также при обделке стометровой трубы ОАО «Осколцемент» и рекомендации для облицовки туннеля при проектировании и строительстве Лефортовского автодорожного тоннеля и тоннеля участка Краснопресненского проспекта от МКАД до проспекта Маршала Жукова.

Полученные новые виды жаростойких бетонов рекомендовано применять в тепловых агрегатах нефтехимии и промышленности строительных материалов, в конструкции которых требуется быстрый набор прочности бетона и стойкость при коррозии за счет применения высокоглиноземистого цемента и жаростойкого бетона в расплаве металла.

Внедрение результатов работы

Результаты исследования соискателя внедрены в рабочий проект шахты реакторной установки «Р.У.БРЕСТ-ОД-ЗОО», разработанный ФГУП «НИКИЭТ» им.Доллежая и ОАО «КБСМ» и эскизный проект шахты, разработанный ГУЛ «НИИЖБ» (2000-2004г.).

Разработанный состав жаростойких бетонов на ВГЦ рекомендован для облицовки железобетонной обделки транспортного тоннеля участка Краснопресненского проспекта от проспекта Маршала Жукова до МКАД (2004г.).

Из разработанного жаростойкого бетона произведена футеровка участка дымовой трубы №3 высотой 100 метров цеха обжига цемента ОАО «Осколцемент» г. Старый Оскол (2002г.).

Центральной строительной лабораторией Дагестанского базового экспертного центра Министерства строительства Республики Дагестан, выпущена опытная партия блоков из жаростойкого шлакопемзобетона на основе высокоглиноземистого цемента, которые использованы для выполнения футеровки газопламенной печи литейно-кузнечного цеха ОАО «Машиностроительный завод им. М Гаджиева» в г. Махачкала и части футеровки зоны обжига тоннельной печи ООО «Кирпичный» в г. Каспийске.

Опытная футеровка на этих объектах эксплуатируется в течение трех лет без видимых дефектов.

На защиту выносятся: экспериментально-теоретическое исследования возможности получения жаростойкого бетона с физико-механическими, теплофизическими и физико-химическими свойствами, которые соответствуют требованиям, предъявляемым к жаростойким бетонам по температуре применения, теплопроводности, прочности, тепловому расширению и стойкости с теплоносителем;

- результаты разработки новых видов жаростойких бетонов на высокоглиноземистом цементе с заполнителями из шлаковой пемзы, керамзита и шамота, экспериментальное подтверждение закономерностей изменения их физико-механических, физико-химических и теплофизических свойств без видимых изменений;

- результаты исследования на воздействие расплава свинца и радиационно-термического излучения; результаты расчета термонапряженного состояния и теплотехнического расчета шахты реактора; результаты исследования сушки и первого разогрева тепловой изоляции шахты реактора; технологическая последовательность возведения шахты реактора из монолитного бетона и сборных блоков; технология устройства футеровки лайнера ядерного реактора из монолитного бетона и сборных блоков; результаты опытно-экспериментальной проверки жаростойких бетонов из керамзита, шлаковой пемзы и шамота применительно к их использованию для работы при высоких температурах; рекомендации по изготовлению и применению жаростойких бетонов в шахте реактора.

Апробация и публикация работы

Основное содержание доложено на:

- научно-технических конференциях и семинарах профессорско-преподавательского состава Дагестанского государственного технического университета Министерства образования и науки РФ (г. Махачкала,2000-2005гг);

- на III Международной научно-практической конференции «Проблемы строительства, инженерного обеспечения и экологии городов» (г. Пенза, 2001г.); на секции технологии бетона НТС ГУП «НИИЖБ» Госстроя РФ (Москва,2003г.); научно-техническом заседании конструкторского отдела ОАО «Конструкторское бюро специального машиностроения» г. Санкт-Петербург (2003-2004гг.); на научно-техническом совещании ОАО «Осколцемент» (г.Старый Оскол 2004г.); научно-технической секции «Научно-исследовательский институт противопожарной обороны МЧС Российской Федерации» (г. Москва, 2004г.); на Всероссийском совещании «Сейсмобезопасность территории России» (г. Махачкала, 2004г.); на IV российско-японском семинаре «Перспективные технологии и оборудование для материаловедения, микро- и наноэлектроники» (г.Астрахань, 2004г.); на IV Международной научной конференции «Бетон и железобетон в третьем тысячилетии» (г.Ростов-на-Дону, 2006г.)

По материалам выполненных исследований опубликовано 43 печатных работы, общим объемом 19 печатных листов, в том числе без соавторов 10 работ. Новизна решений подтверждена пятью патентами РФ.

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, 8 глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 378 страницах машинописного текста, из них 137 рисунка, 61 таблиц, 196 наименования литературы, 8 приложений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

В результате выполненной научно-исследовательской работы было изучено влияние конструктивного решения шахты ядерного реактора на выбор материалов, применяемых для его строительства, сделана предварительная оценка возможности применения существующих жаростойких бетонов в новых ядерных реакторах, выполнены теоретические исследования для обоснования требований к жаростойкому бетону и оценки физико-механических свойств исходных материалов, разработаны и исследованы новые виды легких теплоизоляционных жаростойких бетонов на высокоглиноземистом цементе с заполнителями из шлаковой пемзы, керамзита и исследован шамотный жаростойкий бетон относительно его применения в шахте ядерного реактора. Проведены исследования по определению радиационно-термической стойкости и стойкости разработанного жаростойкого бетона в расплаве свинца, разработана технология сушки и первого разогрева, разработаны принципы компоновки и эскизный проект шахты реактора, разработана технология устройства сборной и монолитной футеровки лайнера ядерного реактора. Дополнительно изучены легкие теплоизоляционные жаростойкие бетоны на портландцементе с заполнителями из шлаковой пемзы и керамзита, подготовлены рекомендации по технологии изготовления теплоизоляционных жаростойких бетонов для шахты реактора, проведена опытно-экспериментальная проверка разработанных видов жаростойких бетонов.

1. Анализ существующих видов жаростойких бетонов позволил сделать вывод о том, что для нового вида ядерного реактора с теплоносителем из жидкого свинца следует применять жаростойкие бетоны на гидравлических вяжущих ( высокоглиноземистом цементе). Разработан новый вид жаростойкого бетона на высокоглиноземистом цементе с заполнителями из шлаковой пемзы и керамзита с целью удовлетворения предъявляемым комплексным требованиям по совместимости с теплоносителем, прочности, теплопроводности и температурным деформациям. Исследованы жаростойкие бетоны на портландцементе с керамзитовым и шлакопемзовым заполнителями с целью уточнения их свойств требованиям, предъявляемым к бетону ядерных реакторов.

2. Для жаростойких бетонов реактора с теплоносителем из жидкого свинца обоснованы следующие требования:

-бетон на высокоглиноземистом цементе с шлакопемзовым и керамзитовым заполнителем по прочности при сжатии при 20°С должен быть не менее В20, кратковременная прочность при сжатии при 600°С 12 МПа должен составлять, а коэффициент теплопроводности - не более 0,5 Вт/м-°С;

- для бетона на портландцементе с шлакопемзовым или керамзитовым заполнителем класс бетона при 20°С должен быть по классу не менее В 12,5; кратковременная прочность при сжатии при 600°С должна составлять 7 МПа, коэффициент теплопроводности - не более 0,5 Вт/м-°С;

-коэффициент линейного температурного расширения для всех жаростойких бетонов должен быть не менее (10-11)- 10"61/°С;

- наилучшей совместимостью с жидким стеклом обладают бетоны на основе высокоглиноземистого цемента, которые следует использовать непосредственно у металлических лайнеров.

3. Установлено, что для разработки жаростойкого бетона на основе высокоглинозёмистого цемента с требуемыми свойствами лучше использовать в качестве заполнителей шлаковую пемзу или керамзит.

4. На высокоглиноземистом цементе «Талюм» марки 800 с заполнителем из шлаковой пемзы разработан легкий теплоизоляционный совместимый с жидким свинцом бетон класса по прочности при сжатии В30 при 20°С со средней плотностью 1600 кг/м3 и с коэффициентами теплопроводности не более 0,5 Вт/м -°С при 450 °С, и линейного температурного расширения 11-10"6 1/°С. Этот вид бетона может применяться в шахте реактора непосредственно у внутренних металлических лайнеров.

5. На высокоглиноземистом цементе «Талюм» марки 800 с заполнителем из керамзита разработан легкий теплоизоляционный жаростойкий бетон класса по прочности при 20°С при сжатии В30 и при 450

0 3

С: со средней плотностью 1400 кг/м с коэффициентами теплопроводности не более 0,5 Вт/м-°С и линейного температурного расширения 9-1 О*6 1/°С. Этот вид бетона может применяться в шахте реактора на расстоянии 0,5- 0,7 м от внутренних металлических лайнеров.

6. Отработаны составы и технология изготовления легких теплоизоляционных жаростойких бетонов на портландцементе с заполнителями из шлаковой пемзы и керамзита для зон шахты реактора, где не требуется совместимость бетона с расплавленным свинцом.

На цементе марки 400 были получены бетоны со следующими физико- механическими характеристиками, при рабочей температуре шахты реактора (450 °С): прочностью при сжатии 30 МПа; теплопроводностью А,=0,6 Вт/мК; при средней плотности бетона 1700 кг/м; коэффициентом линейного температурного расширения (9-И 1)-10"61/°С.

7. Физико-химический анализ высокоглиноземистого цемента «Талюм», шлаковой пемзы и жаростойкого шлакопемзобетона показал, что основной фазой в исходных материалах и шлакопемзобетоне является САг, что является положительным для совместной работы компонентов шлакопемзобетона.

8. Разработана технология устройства футеровки лайнера ядерного реактора из сборных блоков двух видов.

9. Разработана технология устройства, режим сушки и первого разогрева футеровки лайнера ядерного реактора из монолитного бетона.

10. Разработаны основные принципы компоновки и эскизный проект шахты ядерного реактора «БРЕСТ-ОД-ЗОО».

11. Разработана технологическая последовательность устройства шахты ядерного реактора с применением современных методов производства работ.

12. Защищена патентами РФ сырьевая смесь для изготовления жаростойкого конструкционно - теплоизоляционного бетона; способ устройства футеровки из жаростойкого бетона; блоки для футеровки лайнера атомного реактора, реакторной установки и опалубки для бетонирования массива шахты реактора.

350

1. Абызов А.Н., Некрасов К.Д. Жаростойкий бетон на основе металлургических шлаков - Обзор, М., ЦИНИС, 1980. Вып.1. 47с.

2. Алексеенко Н.Н., Бледных Е.И., Зырянов А.П. Определение кинетических коэффициентов газовыделения из бетонов. В сб.: Радиационная безопасность и защита АЭС, М., Атомиздат, 1982, Вып.7, с.233-237.

3. Александровский С.В. Расчет бетонных и железобетонных конструкций на температурные и влажностные воздействия (с учетом ползучести). Стройиздат. 1966. 238с.

4. Алтынбеков В.Ж., Садовский В.Г., Горобцов В.М., Микляев А.П., Дармограй А.Ф. Использование вторичных огнеупоров в производстве жаростойких бетонов и изделий из них. «Сталь», 2000, №6. С.12-16.

5. Андреев П.А., Канаев А.А., Федорович Б.Д. Жидкометаллические теплоносители ядерных реакторов. Л., Судпромгиз, 1959. 277с.

6. Арзумамян А.А. Разработка и исследование легких жаростойких бетонов на высокоглиноземистых цементах из отходов промышленности. Автор дисс.канд. техн.наук М, НИИЖБ, 1985. 273с.

7. Атаев С.С. Технология индустриального строительства из монолитного бетона М., Стройиздат, 1989. 335с.

8. Афанасьев А.А. Возведение зданий и сооружений из монолитного железобетона-М., Стройиздат, 1990. 384с.

9. Баженов Ю.М. Технология бетона М.: Высшая школа, 1987. 415 с.

10. Н. Баженов Ю.М. Новому веку новые эффективные бетоны и технологии. «Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века», 2001, №1.С.4-6.

11. Барсанов В.И., Головачев М.Г., Дьяков А.А. и др. Атомный материаловедческий центр СФ НИКИЭТ и его экспериментально-методические возможности. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерная техника и технология. Вып.4, МАЭ РФ, НИКИЭТ 1992. С. 120.

12. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны М: АО «Астра семь», 1998, 768с

13. Бледных Е.И. Радиационное газовыделение из влагосодержащих материалов биологической защиты ядерных реакторов. Дис. канд. физ.-мат. наук п. Белоярский, 1982. 162с.

14. Бледных Е.И., Бондаренко Н.Б., Трубин СБ. и др. Исследование радиолитического газовлаговыделения из материалов биологической защиты реакторов большой мощности. — В сб.; Радиационная безопасность и защита АЭС. М: Атомиздат, 1982. Вып. 7, С.230-233

15. Близгарева Т.И. Пути повышения эффективности жаростойких бетонов на основе высокоглиноземистых цементов. «Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов», 1996. №РЖ 98.5. М107.С.17-18.

16. Богословский В.Н., Ройтман В.М. Теплотехническая задача огнестойкости с учетом процессов влагопереноса. МИТСИ им. Куйбышева, отчет №904, М., 1972. С.27.

17. Бекшишев К.К. Крупноблочная бетонная футеровка вращающихся печей обжига клинкера белого портландцемента. Диссертация на соискание уч. ст. к.т.н. М., 1974, с. 187

18. Бирюков А.И. Интенсификация изготовления изделий из керамзитобетона методом горячего формования. Харьков, Изд-во Высшая школа при ХГУ, 1977. 52 с.

19. Будников П.П., Бережной А.С. и др. Технология керамики и огнеупоров Стройиздат., 1962. С.212.

20. Будников П.П. Химия и технология строительных материалов и керамики-М.: Стройиздат, 1953. С.137.

21. Бутт Ю.М., Сычев М.М., Тимашев В.В. Химическая технология вяжущих материалов. / Под ред. Тимашева В.В. М.: Высшая школа, 1980. 472 с.

22. Бутт ЮМ., Рашкович JI.H. Твердение вяжущих при повышенных температурах. М.: Госстройиздат, 1962. 189 с.

23. Воробьева К.В., Стонроцкая Л.И., Исакова Р.Г. Огнеупорные бетоныдля тепловых агрегатов Оскольского электрометаллургического комбината. // Огнеупорные бетоны. Ленинград (Сб. трудов) ВИО. 1984-С. 36.

24. Гоберис СЮ. и др. Разработка пластифицированного жаростойкого бетона взамен "Гомелита" для футеровки вагонеток. Вильнюс, ВНИИТеплоизоляция, отчет о НИР, 1980- С. 47.

25. Гольденблат Н.И. Расчет конструкций на тепловое воздействие. Изд. "Машиностроение". 1969. 457 с.

26. Горшков B.C., Тимашев В.В., Соловьев В.Г. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ. М.: Высшая школа, 1981. с. 334

27. Горчаков Г.И., Лифанов И.И., Терехин Л.Н. Коэффициенты температурного расширения и температурные деформации строительных материалов. М.: Изд. Комитета стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР, 1969- 167 с.

28. Горчаков Г.И., Ориентлихер Л.П., Косарев В.М. Новые добавки для цементных растворов и бетонов // сб. гр. Л., 1976. Повышение эффективности использования бетона путем введения в него органических и неорганических добавок. С.87.

29. Горяйнов К.Э., Горяйнова С.К. Технология теплоизоляционных материалов и изделий. М: Стройиздат, 1982 -376с.

30. Григорьева А.Д. жаростойкий бетон на шлаковой пемзе // сб. трудов/ М., 1981 - Новое в технологии жаростойких бетонов.С.59-68.

31. Государственные стандарты. Сборник Огнеупоры и огнеупорные изделия. М.: Изд. стандартов, 1975 -672 с.

32. ГОСТ 10180-90 (СТ СЭВ 3978-83) Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. М. Издательство стандартов. 1990. С.18.

33. ГОСТ 20910-90. Бетоны жаростойкие. Технические условия. М. Издательство стандартов. 1991. С.6.

34. ГОСТ 20955-75 и ГОСТ 20956-75. Заполнители и добавки тонкомолотые для жаростойких бетонов. -М. Издательство стандартов. 1976. С.22.

35. Гулевский В.А., Мартынов П.Н., Болтоев Ю.Д., Тепляков Ю.А. Анализ имеющих данных по стойкости неметаллических материалов в жидком свинце. Техническая справка, ГНЦ РФ-ФЭИ, ОЦНТ №3110/229 от 25.05.00 г. 18с.

36. Гулевский В.А., Мартынов П.Н., Болтоев Ю.Д., Чернов М.Е., Асхадуллин Р.Ш., Тепляков Ю.А. Испытание неметаллических материалов применительно к их использованию в условиях БРЕСТ. Техническая справка, ГНЦ РФ-ФЭИ, ОЦНТ №31-10/301 от 20.09.01 г. 17с.

37. Десов А.Е. Тяжелые и гидратные бетоны. М., Стройиздат, 1956. 262с.

38. Дубровский В.Б. Радиационная стойкость строительных материалов М.:Стройиздат, 1977 - 277с.

39. Дымченко В.Г. Петрографический метод контроля качества легких бетонов. // сб. трудов / Востоковедение Владивосток, 1972. - Легкие бетоны на искусственных пористых заполнителях дальнего Востока. 76с.

40. Дымченко В.Г., Лобасова Т.М., Самойлова Л.А. Микроструктура и минерально-фазовый состав легких бетонов // сб. тр. / Востоковедение Владивосток, 1972. - Легкие бетоны на искусственных пористых заполнителях дальнего Востока. С.78-83

41. Жданова Н.П., Мельников Ф.И., Лютикова Т.А. Жаростойкий бетон на особо чистом высокоглиноземистом цементе // сб. трудов/ НИ-ИЖБ М., 1981 - Новое в технологии жаростойких бетонов.С.76-82.

42. Жданова Н.П., Тарасова А.П., Лютикова Т.А., Арзуманян А.А. Экономическая эффективность применения жаростойких бетонов на глиноземистых цементах // Бесцементные жаростойкие бетоны наоснове природного и техногенного сырья. Махачкала, 1988. С. 117.

43. Жуков В.В., Гуляева В.Ф. Исследование процесса образования и развития трещин в жаростойких бетонах при сушке и первом нагреве. -В кн.: Новое в технологии жаростойких бетонов. М., НИИЖБ, 1981, С. 83-89.

44. Жуков В.В. Основы стойкости бетона при действии повышенных и высоких температур. Дис. докт. техн. наук.- М.: 1982 437 с.

45. Жуков В.В., Жданова Н.П. и др. Технология изготовления жаростойких бетонов. Справочное пособие к СНиП. М.: Стройиздат, 1991,65 с.

46. Жуков В.В., Жданова Н.П., Близгарева Т.И. Жаростойкий бетон для футеровки индукционных печей. Тез. докл. конф. «Керамические вяжущие, керамобетоны и перспективы их применения в металлургии». Белгород, 1991.С.54.

47. Жуков В.В., Жданова Н.П., Близгарева Т.И. Жаростойкий мелко зернистый бетон на основе смешанного вяжущего. Материалы XXIII Международной конф. В области бетона и железобетона. М., 1991.С.68.

48. Жуков В.В., Райнхард Б. Режимы нагрева элементов из жаростойких бетонов. Научн.-техн. отчет НИИЖБа, № гос. реч. 10028841. М., 1971.С.130.

49. Жуков В.В., Перегудов В.В. Технология первого нагрева тепловых агрегатов из жаростойкого бетона до рабочей температуры при одностороннем нагреве. В кн.: Жаростойкий бетон и железобетон в строительстве. М., Стройиздат, 1986.С.117-125.

50. Жуков В.В., Райнхард Б. Определение допускаемых скоростей нагрева тепловых агрегатов. «Бетон и железобетон», 1973, №9.

51. Жуков В.В., Райнхард Б. Определение скорости нагрева конструкций из жаростойкого бетона. Труды международной конференции пожаростойкому бетону. Варна, 1972 г.

52. Жуков В.В., Хаджишалапов Г.Н. Жаростойкий шлакопемзобетон на высокоглиноземистом цементе. «Строительные материалы», 2004 г., №6.С.10-11.

53. Жуков В.В., Хаджишалапов Г.Н. Исследование влияния начальной влажности керамзитобетона на его прочность и трещиностойкость при нагревании. Госстрой России ВНИИНТПИ «Строительство и архитектура», 2004 г, №З.С.48-50.

54. Жуков В.В., Хаджишалапов Т.Н., Магомедов А,Д., Жаростойкий шлакопемзобетон на высокоглиноземистом цементе Москва, 2002 - Деп. ФГУП ВНИИНТПИ Госстроя России, № 11856. - С. 2-10

55. Жаростойкий бетон и тяжелый бетон для повышенных температур в реакторостроении./ В.В. Жуков, Г.Н. Хаджишалапов, А.Д. Маго медов, B.C. Цикунов. Махачкала: «Новый день»; 2002г. - 151 с.

56. Жаростойкие бетоны на фасфатных связках // Г.Н. Александров, Г.Д. Салманов // обзор. М., ЦИНИС Госсроя СССР, 1971. 29 с.

57. Журавлев В.Ф. Химия вяжущих веществ. М.: Госкомиздат, 1951. 59с.

58. Залдат Г.И., Кондрашенков А.А. и др. Особенности, составы и свойства высокоглиноземистых цементов на основе алюминотермических шлаков от выплавки ферротитана // Свойства и переработка шлаков в строительные материалы и изделия -Челябинск, 1971- С.28-30.

59. Зализовский Е.В. Высокоглиноземистые цементы алюминотермического производства и бетоны на их основе.

60. Автореф. дисс. канд. техн. наук. — Челябинск, 1975-С.70.

61. Зализовский Е.В. Применение жаростойких бетонов на ВГЦ алюмотермического производства в народном хозяйстве. // Жаростойкие материалы и бетоны. (Сб. труд) Челябинск, УралНИИ стройпроект, 1978. С. 3-6.

62. Зайцев Ю.В. Механика разрушения для строителей. М.: Высшая школа, 1991.-288 с.

63. Инструкция по технологии бетонов СН-156-79. М.: Стройиздат, 1974,-39 с.

64. Инструкция по проектированию изоляции оборудования и трубопроводов промышленных предприятий. СН-542-81 / Госстрой СССР- М.: Стройиздат. 1993. 72 с.

65. Инструкция по технологии приготовления жаростойких бетонов. СН-156-79. М.: Стройиздат, 1979. - 40 с.

66. Инструкция по проектированию бетонных и железобетонных конструкций, предназначенных для работы в условиях воздействия повышенных и высоких температур. СН 432-76. MJI977. 38с.

67. Карнова АЛ. Технология изготовления жаростойкого газобетона на глиноземистом цементе // сб.тр. / НИИЖБ М, 1981 - Новое в технологии жаростойких бетонов. С.96-103.

68. Кириллов А.П. Железобетонные корпуса ядерных реакторов. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 246 с.

69. Комаровский А.Н. Строительные материалы для защиты от излучений ядерных реакторов и ускорителей. М.: Атомиздат, 1958. - 128с.

70. Комаровский А.Н. Строительные конструкции ядерных реакторов. -- М.: Атомиздат, 1958. -161с

71. Кондращенко В.И. Технология и свойства высокопрочного шлакопемзобетона Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Москва, 1982.С.142.

72. Комплексное исследование цементного камня // Сб.тр. НИИЖБ

73. М., 1968 Совершенствование методов исследования цементного камня и бетона. С.291.

74. Кравченко И.В. Глиноземистый цемент. М.: Госстройиздат, 1960 - 175с.

75. Кравченко И.В., Кузнецова Т.В., Власова М.Т. и др. Химия и технология алюминатных цементов М.: Стройиздат, 1979 - 206с.

76. Кузнецова Т.В. Алюминатные и сульфалюминатные цементы. М.: Стройиздат, 1986-209с.

77. Кузнецов Т.В., Кудряшов И.В., Тимашев В.В. Физическая химия вяжущих материалов. М.: Высшая школа, 1959 143с.

78. Кузнецова Т.В. Талабер И. Глиноземистый цемент М.: Стройиздат. 1988,-257 с.

79. Кузнецова Т.В., Лютикова Т.А., Шишлина А.Д. Высокоглиноземистые цементы из промышленных отходов // Труды IV Всесоюзного научно-технического совещания по химии и технологии цемента -М, 1982-98с.

80. Кукуй СМ. Исследование технологии и свойств высокоглиноземистых цементов из алюмотермических шлаков в электродуговой печи. Автореф. дисс.канд. техн. Наук. Челябинск, 1973 - 23с.

81. Кукуй СМ., Галеева А.Х. Получение смешанных вяжущих на основе ВГЦ. // Жаростойкие материалы, изделия и конструкции Челябинск, УралНИИстромпроект, 1987- 21с.

82. Кравченко И.В., Кузнецова Т.В. Власова М.Т. и др. Химия и технология алюминатных цементов М.: Стройиздат, 1979- 206с.

83. Либерман И.И. Жаростойкий бетон на глиноземистом цементе и портландцементе с добавкой суперпластификатора С-3. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. -Москва, 1990.С.8.

84. Лыков А.В. Явления переноса в капиллярнопористых телах. Гостехтеориздат, М., 1954.145с.

85. Легкий жаростойкий бетон на фосфатной связке. К.Д. Некрасов, А.П. Тарасова, Г.Н. Александрова, А.Д. Гаврилова // сб. трудов/ НИИЖБ М., 1975, вып. 25 - Новое в технологии легких бетонов на пористых заполнителях. С. 18-24

86. Масленникова М.Г. Легкие жароупорные бетоны // сб. тр. / НИИЖБ М, Стройиздат, 1962.С.23-34.

87. Мельников Ф.И. Жароупорные растворы на портландцементе для шамотных кладок. Автореф. дисс. Канд. техн. Наук. М.: ЦНИПС, 1952- 16с.

88. Месеняшин Г.В., Зализовский Е.В. и др. Использование керамзита в жаростойком бетоне на ВГЦ в ограждающих конструкциях тепловых агрегатов. // Жаростойкие материалы, изделия и конструкции. -Челябинск, 1987-С. 43.

89. Милованов А.Ф. Расчет жаростойких железобетонных конструкций. Стройиздат, 1975.235с.

90. Милонов В.М. Жаростойкий бетон и железобетон в тепловых агрегатах химической промышленности / Бетон и железобетон. 1972 -№2 32с.

91. Миронов С.А., Пономарев К.К. Бетон для защиты от радиоактивных излучений. Журн. «Бетон и железобетон», №7,1956. 32с.

92. Михайлов К,В., Жуков В.В. Предварительно напряженный бетон в строительстве атомных электростанций во Франции. Бетон и железобетон. -М., 1967, №1, С. 30-34.

93. Москвин В.М. Кислотостойкий бетон. М.Л.: Госстройиздат, 1935, 98 с.

94. Мчедлов Петросян О.П. Химия неорганических строительных материалов. - М.: Стройиздат, 1971. 382с.

95. Методические рекомендации по комплексному исследованию легких бетонов (физико-механические и физико-химические методы). -М.: НИИЖБ, 1979.38с.

96. Некрасов К.Д. Жароупорный бетон. М.: Промстройиздат, 1957, 283 с.

97. Некрасов К.Д. Состояние и перспективы развития научных исследований жаростойкого бетона. М: Стройиздат, 1981, С. 14-31.

98. Некрасов К.Д. Развитие технологии жаростойких бетонов // сб.трудов / НИИЖБ М., 1981 - Новое в технологии жаростойких бетонов.С.3-12.

99. Некрасов К.Д., Жуков В.В., Шевченко В.И. Исследование крупных блоков из жаростойкого бетона при одностороннем нагреве. Огнеупоры, 1967, N6, С. 21-26.

100. Некрасов К.Д., Жуков В.В., Гуляева В.Ф. Сушка и первый нагрев тепловых агрегатов из жаростойких бетонов. М., Стройиздат, 1976, 96 с.

101. Некрасов К.Д., Масленникова М.Г. Легкие жаростойкие бетоны на пористых заполнителях. М.: Стройиздат, 1982 - 152с.

102. Некрасов К.Д. Масленникова М.Г. Новый вид жаростойкого бетона на заполнителях из отходов углеобогащения. // Строительные материалы из отходов промышленности. Л., 1978- 35с.

103. Некрасов К.Д., Тарасова А.П. Жаростойкий бетон на портландцементе. -М, Стройиздат, 1969.

104. Некрасов К.Д., Жуков В.В., Райнхард Б. Выбор режима нагрева бетона с учетом их деформативности и напряженного состояния. Труды международного симпозиума по жаростойким бетонам. Карловы Вары, 1971. 192с.

105. Некрасов К.Д. Абызов А.Н. Жаростойкие бетоны на основе шлаков ферросплавов // Физико-химические и технологические основы жаростойких бетонов. -3VL: Наука, 1986- 102с.

106. Некрасов К.Д., Гоберис СЮ. Исследования и опыт применения жаростойких бетонов. Обзор по материалам межд. Симпозиума. -ЦИНИС Госстроя СССР, М., 1974 С. 18-27.

107. Некрасов К.Д. Тарасова А.П., Гоберис СЮ. и др. Сухие смеси для жаростойкого бетона. // Бетон и железобетон. 1986, №3 - С. 11-12.

108. Непорожный ПС Строительство тепловых и атомных электростанций. -М.: Стройиздат, 1979, 472 с.

109. Орентлихер Л.П. Бетоны на пористых заполнителях в сборных железобетонных конструкциях. — М.: Стройиздат, 1983, С. 41-70.

110. Обзор «Исследование изменения свойств и газовыделения из материалов при облучении. Термическое и радиационное воздействие на бетон ВИМИБ01629». В сб. РИ 76.15 5092. С.42.

111. Отчет ГУП «НИКИЭТ» 16.10060 т. «Расчетные исследования полей нейтронного и гамма-излучения в радиальном направлении реактора БРЕСТ ОД 300», Москва, 2001. С.38.

112. Петров-Денисов В.Г., Масленников Л.А., Пичков A.M. Исследование процесса сушки жаростойкого бетона. В кн.: Жаростойкие бетон и железобетон в строительстве. М., Стройиздат, 1966. 158с.

113. Петров-Денисов В.Г., Бердюгин Ю.Ф., Кулага А.Е. Расчет температурных полей в фундаментах дымовых труб с подземным вводом газоходов. Известия вузов, серия «Черная металлургия», №6, 1974.34с.

114. Петров П.А. и др. В сб. «Действие ядерных излучений на материалы» М., Изд-во АН СССР, 1962,100с.

115. Подпорнова А.В., Жуков А.Д., Соков В.Н. Эффективная теплоизоляция и теплоизоляционно-конструкционные материалы. «Механизация строительства», 2000, №9.38с.

116. Пономарев К.К., Миронов С.А. Бетон для защиты от радиоактивных излучений. Журн. «Бетон и железобетон», №7, 1956. 32с.

117. Поспелов В.П. Бетон в защите ядерных установок при высокихтемпературах. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М. 1969. 16с.

118. Поспелов В.П. Научно-технический отчет по теме «Разработка технологий производства бетонных работ теплоизоляционного и основного слоев шахты реактора БРЕСТ-ОД-ЗОО. ОАО «Оргэнергострой» М. 1999. 35с.

119. Пат. 2082699. РФ. 8С04 В40/00. 28/24//С04 В111:20 Способ изготовления безобжиговых шамотных огнеупоров./Б.Д. Тотурбиев, В.В.Жуков, Г.Н.Хаджишалапов и др. //Открытия. Изобретения.-1997. -№18.

120. Пат. 33772. РФ. 7Е46 11/02, 11/22 Крупнощитовая опалубка./ М.Г.Азаев,В.В.Жуков, Г.Н.Хаджишалапов //Открытия. Изобретения.-2003. -№31.

121. Пат. 38347 РФ. 7Е04С1/00, G21 В1/00 Блок для футеровки лайнера атомного реактора./ В.В.Жуков, Г.Н.Хаджишалапов //Открытия. Изобретения.-2004. -№16.

122. Пат. 39902 РФ. МПК Е04С1/00 Блок для футеровки лайнера реакторной установки./ В.В.Жуков, Г.Н.Хаджишалапов //Открытия. Изобретения.-2004. -№23.

123. Пат. 2247093 РФ. МПК 7С04 В28/06 Сырьевая смесь для изготовления жаростойкого конструкционно-теплоизоляционного бетона./ В.В.Жуков, Г.Н.Хаджишалапов, А.А.Магомедов //Открытия. Изобретения.-2005. -№6.

124. Пат. 2276764 РФ. МПК F27D 1/10 С04В 35/66 G21F 1/04 Способ устройства футеровки из жаростойкого бетона./ В.В.Жуков, Г.Н.Хаджишалапов, B.C. Цикунов. //Открытия. Изобретения.-2006. -№14.

125. Ройтман В.М. Удельная пароёмкость бетона при его интенсивном нагреве. Совещание по исслед. процессов сушки и первого нагревания жаростойкого бетона и их влияния на прочность и долговечность конструкций, доклад Москва, 1972. С.37-45.

126. Ребиндер Н.А. и др. Физико-химические основы пищевых производств. Пищепромиздат, М., 1952. 210с.

127. Розанов JI.H. Вакуумная техника: Учебник для ВУЗов по специальности «Вакуумная техника» -2-е издание, переработанное и дополненное. М: Высшая школа, 1990. 328с.

128. Рациональное использование шлаков и продуктов шлакопереработки в строительстве. Выпуск 3. - Воронеж, 1982. 167с.

129. Рекомендация по использованию продуктов переработки доменных шлаков г. Липецк в бетонах. Минтяжстрой СССР. - г. Липецк, 1975. 158с.

130. Рекомендации по расчету предела огнестойкости. -М., Стройиздат, 1984. 62с.

131. Рекомендации. Испытание неметаллических материалов применительно к их использованию в условиях. Брест. № 31 16/356 от 17.12.01. Обнинский центр естественных наук и технологий. -Обнинск, 2001. 14с.

132. Руководство по возведению тепловых агрегатов из жаростойкогобетона. М, Стройиздат, 1984, 29с.

133. Руководство по технологии изготовления и применению особо тяжелых бетонов для радиационной защиты атомной электростанции. Оргэнергострой. М., 1980. 114с.

134. Руководство по возведению тепловых агрегатов из жаростойкого бетона-М.: Стройиздат, 1983 , С. 6; 23.

135. Руководство по определению экономической эффективности повышения качества и долговечности строительных конструкций. М.: Стройиздат, 1981- 15с.

136. Руководство по изготовлению изделий из жаростойкого бетона на заводах НИИЖБ, М. 1976. 32с.

137. Салманов Г.Д., Гуляев В.Ф. Влияние высокоглиноземистых добавок на основные свойства бетона на глиноземистом цементе. Вып. «Жаростойкие бетоны» М, Стройиздат, 1966. С.46.

138. Стрелов К.К., Перепелицин В.А. к вопросу исследования структуры огнеупоров под микроскопом //сб. тр. вып.П/ Металлургия Москва 1971. Труды Восточного института огнеупоров. С. 111-118.

139. Серегин Г.В. Реалогия жаростойких бетонных смесей с пластифицирующими добавками. Сб. научн. Ст. по матер. Всерос. научнотехнич. конференции, Иваново, 1996. С.44-52.

140. Соков В.Н. Способ монолитной футеровки тепловых агрегатов -М.: Стройиздат, 1996. 180 с.

141. Сычев A.M. Твердение вяжущих веществ. М.: Стройиздат, 1974 -С. 37.

142. Сычев М.М. Некоторые аспекты химической активизации цементов и бетонов. «Цемент», 1979, № 4, С. 15- 16

143. СН 15667 Инструкция по технологии приготовления и применения жаростойких бетонов. М.: Стройиздат, 1979 -40с.

144. Справочник по химии цемента. Под ред. Волконского Б.В., Судакаса Л.П., Л.: Стройиздат, 1980 105с.

145. Справочное пособие к СНиП 3.03.01-87 Технология изготовления жаростойких бетонов М.: Стройиздат, 1991. - 64 с.

146. СНиП 2.03.01-84 Бетонные и железобетонные конструкции./Госстрой СССР.-М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1989, 80с.

147. СНиП 3.01.01-86 Организация, производство и приемка работ./Госстрой СССР.-М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1989, 56с.

148. СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия./Госстрой СССР.-М.:ЦИТП1. Госстроя СССР, 1987, 38с.

149. СНиП 11-3-79 Строительная теплотехника./Госстрой СССР.

150. М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1982, 40с.

151. СНиП 2.03.04-84 Бетонные и железобетонные конструкции, предназначенные для работы в условиях воздействия повышенных и высоких температур./Госстрой СССР.-М. :ЦИТП Госстроя СССР, 1985,54с.

152. Тарасова А.Т. Жаростойкие вяжущие на жидком стекле и бетоны на их основе. -М: Стройиздат. 1981., 130с.

153. Тарасова А.П., Жданова Н.П. Подбор состава жаростойкого бетона и методы его расчета //сб. трудов/ НИИЖБ М., 1981 - Новое в технологии жаростойких бетонов.С.34-42.

154. Тотурбиев Б .Д. Строительные материалы на основе силикат-натриевых композиций. М. Стройиздат, 1988. 208с

155. Третьяков П.Т., Хмелыциков В.В., Карпечко С.Г. и др. Опыт конструирования исследовательских реакторов. В сб. докладов «Опыт конструирования ядерных реакторов». М.: ГУП НИКИЭТ. 2002. С. 78-86.

156. Технология изготовления жаростойких бетонов. Справочное пособие к СНиП 3.09.01-85 «Производство сборных железобетонных конструкций и изделий». М. 1991. 175с.

157. Техническая справка №31- 10/301а. ЗАО «ОЦНТ» г. Обнинск 2001. 16с.

158. Указания по составам, приготовлению и применению жаростойких бетонов на высокоглиноземистом цементе. НИИЖБ. М., 1968.49с.

159. Хаджишалапов Г.Н., Магомедов А.Д. Жаростойкий шлакопемзобетон на высокоглиноземистом цементе. ФГУП ВНИИНТПИ. Деп. в Госстроя РФ №11856.2002. 49с.

160. Хаджишалапов Г.Н. Технология устройства тепловой изоляции шахты реактора из сборных блоков. -Деп. ФГУП ВНИИНТПИ. Госстрой России, 2004, №11924. С. 2-4. Авт.-Зс.

161. Хаджишалапов Г.Н. Сушка и первый разогрев тепловой изоляции шахты реактора из жаростойкого шлакопемзобетона на высокоглиноземистом цементе. -Деп. ФГУП ВНИИНТПИ. Госстрой России, 2004, №11925.-С. 2-4. Авт.-Зс.

162. Хаджишалапов Г.Н. Технология возведения шахты реактора из монолитного бетона. -Деп. ФГУП ВНИИНТПИ. Госстрой России, 2004, №11926.-С. 2-6. Авт.-5с.

163. Хаджишалапов Г.Н. Температура деформации жаростойких бетонов для шахты реактора. -Деп. ФГУП ВНИИНТПИ. Госстрой России, 2004, №11927. С. 2-6. Авт.-5с.

164. Хаджишалапов Г.Н. Влияние времени перемешивания на физико-механические свойства жаростойкого шлакопемзобетона на высокоглиноземистом цементе. -Деп. ФГУП ВНИИНТПИ. Госстрой России, 2004, №11928. С. 2-3. Авт.-2с.

165. Харламов В.А. Ползучесть жароупорных бетонов при высоких температурах, дисс. на соиск. уч.ст. к.т.н. НИИЖБ, 1960 г. 182с.

166. Хигерович М.И., Меркин А.П. Физико-химические и физические методы исследования строительных материалов. М: Высшая школа, 1968.-190 с.

167. Хуснияров М.Х., Тимохин А.Х. Жаростойкий бетон для монолитной футеровки нагревательной печи. «Известия ВУЗов. Нефть и газ». 1997, №4. С.89-93.

168. Чиркин B.C. Теплофизические свойства материалов ядерной техники. М., атомиздат, 1968. 445с.

169. Шевченко В.И. Трещиностойкость и долговечность жаростойких бетонов: дисс. докт. техн.наук. М., 1987 - 368 с.

170. Шейкин А.Е., Рабинович Ф.Н. Сборник трудов МИИТ, выпуск №266 «Специальные цементы и бетоны». Изд-во «Транспорт», 1968. 152с.

171. Эйтель. Физическая химия силикатов. М: Издат. - воиностр. лит-ры, 1962. 260с.

172. Ярмаковский В.Н., Яскеляин Б.В. Длительная прочность конструкционного шлакопемзобетона // Сб. тр. МАДИ М., 1984 -Сопротивление элементов железобетонных конструкций действию статических и динамических нагрузок, С. 34-39

173. Ярмаковский В.Н., Ухова Т.А., Степанова В.Ф. «Исследования и разработка технологий производства экологически чистых строи тельных материалов с комплексным использованием техногенного сырья» НИИЖБ. Научно-технический отчет. 2002. 82с.

174. Didier Feuerfest Technik Druck Druckhaus Darmstadt Gmbh, Darmstadt, 1974.P.172.

175. Geller R.F., Bunting E.N., № 31, Journal of research of the national Bureau of Standards, 1943, 255- 270p.

176. Harmathy T.Z. Thermal properties of concrete at elevated temperatures. -Research paper № 426 of the division of building resarche. Ottava. 1970. P.47-52.

177. Hobbs D.W. The dependens of bulk modulus, youngs modulus, creep, shrinkage and thermal expansion of concrete upon volume concentration. -Materials and structures, №20, 1971. P. 18-25.

178. Hughes, Gustav 0. Langenohl, Mark С. «Пригодный к перекачиванию жаростойкий бетон и способ его применения» Патент США №5512325, 1998. Р.18.

179. Wolfram Klingsch. Traglastberechnung instationar thermisch belasteter schlanKer stalbetondruckglieder mittels zwei- und dreidimensionaler diskretisierung. Braunschwei2g. ffiSTUB. Heft 33. P.24-27.

180. Ko Y.S. Huang F.J., Chan C.F. Refractoriness under load of alumina-spinel castables. "Unterceram", Германия, №2, 1997. P.12-17.

181. Kohler A. Anzeiger der akagemie der wissenschaften in wien, mathematisch natur wissenschaftliche, Klasse № 13, 1935. P.34-39.

182. Popovich. Fracture mechanism in concrete: How much do we know //j. Ofthe engineering mechanice division, ASCE, Em3, 1969, June, p.531-454.

183. Yuan S. Elementary introduction: Vicissitude of cement in eatables. "Interceram", 1997, т.46, №4. P.54-67.

184. Zhang Chun-yian Nc Wen. Исследование и производство муллитовых теплоизоляционных бетонов. "Kuangwu yanchi", 2000, №1. Р.74-85.

185. Ellench M.F. et all., Effects des rayonnements neutroniques sur les betons speciaux et leurs constituents, seminaire de Tamerican concrete institute sur les betons pour reacteurs nucleaires, Berlin 5 an 9 octobre, 1970. P.60.

186. Van de Voorde M. The effect of nuclear radiation on hoses, CERN, JSP -MAG/68-59, 1968. P.59.

187. Bazant Z.P. and Najjak L.J. NonLinear Water diffussion in non-saturated concrete. «Materials and Structures», 1972, pp.8-10, №25.

188. Marechai T.C. Thermal conductivity and thermal expansion coefficients of concrete as a function of temperature and humidity. Centre experimental de recherchea et dietudes du materiau et des travaux publics a Paris, Paris, 1970. P.180.

189. Prestressed concrete VSL strand system losinger Ltd, contractors and civil Engineers, Berne, Switzerland, 1972. P.243.

190. Maciejonczyk R., Sobolewska A. Materialy ogniotrwle 26, Nr.3, 1974, P.58-61.