Właściwości ochronne kruszyw żelazofosforowych w betonie ciężkim, narażonym na promieniowanie gamma z cezu-137

• Autorzy: Farokhzad Reza , Dadashi Amir , Sohrabi Ashkan

Identyfikatory

DOI

10.32047/CWB.2021.26.4.4

Warianty tytułu

EN

Ferrophosphorus aggregates shielding properties on heavy concrete exposed to gamma-rays, cesium-137 source

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Celem pracy jest zbadanie liniowego współczynnika tłumienia oraz gęstości próbek wykonanych z żelazofosforu i typowych kruszyw, proszku stalowego oraz proszku nano-krzemionki, w różnych proporcjach. W związku z tym przygotowano 60 próbek betonowych o wymiarach 15×15×15 cm i różnej zawartości wymienionych materiałów. Po pomiarze gęstości wykonano pomiary liniowych współczynników tłumienia próbek poddanych promieniowaniu gamma, emitowanym ze źródła cezu-137. Wyniki badań wykazały, że żelazofosfor był najbardziej efektywnym czynnikiem zwiększającym liniowy współczynnik tłumienia i gęstość betonu. Po żelazofosforze, proszki stali i nano-krzemionki, aczkolwiek w znacznie mniejszym stopniu niż żelazofosfor, zwiększyły gęstość i liniowy współczynnik tłumienia. Największą gęstość – 4395 kg/m3 miała próbka wykonana w 100% z żelazokruszyw i 20% proszku stalowego, bez nano-krzemionki, a najmniejszą gęstość – 2269 kg/m3, próbka wykonana w 100% z kruszywa typowego i 10% proszku stalowego, bez nano-krzemionki. Największy współczynnik tłumienia liniowego – 0,295 cm-1 dotyczył próbki wykonanej z 65% z żelazofosforu, 30% z proszku stalowego i 5% z proszku nano-krzemionki. Najmniejszy współczynnik tłumienia liniowego – 0,151 cm-1 miała próbka wykonana w 8%, z nanokrzemionki, bez dodatku żelazofosforu i proszku stalowego. Wyniki badań wykazały, że gęstość betonu jest bezpośrednio skorelowana z liniowym współczynnikiem tłumienia.

EN

This study aims to investigate the linear attenuation coefficient and density of samples made of ferrophosphorus and typical aggregates, steel powder, and nanosilica powder in different ratios. Therefore, 60 concrete samples with dimensions of 15×15×15 cm and different contents of the mentioned materials were prepared. After the density was measured, the linear attenuation coefficients of the samples were measured by gamma radiation emitted from the cesium-137 source. The results showed that ferrophosphorus was the most effective factor in increasing the linear attenuation coefficient and the density of the concrete. After ferrophosphorus, steel and nanosilica powder – although much less than ferrophosphorus - increased the density and linear attenuation coeffi cient. The sample made of 100% ferrophosphorus aggregate and 20% steel powder without nanosilica powder had the highest density of 4395 kg/m3, and the sample made of 100% typical aggregate and 10% steel powder, without nanosilica powder, had the lowest density equal to 2269 kg/m3. The highest linear attenuation coefficient – 0.295 was related to the sample made of 100% ferrophosphorus, 30% steel powder, and 5% nanosilica powder. The lowest linear attenuation coefficient – 0.151 was related to the sample made of 8% nanosilica, without the ferrophosphorus and steel powder. The results indicated that the concrete density was directly correlated with the linear attenuation coefficient.

Słowa kluczowe

PL

beton ciężki; nanoproszek krzemionkowy; kruszywo żelazofosforowe; współczynnik tłumienia liniowy; promieniowanie gamma

EN

heavy concrete; nanosilica powder; ferrophosphorus aggregate; linear attenuation coefficient; gamma rays

• Wydawca: Fundacja Cement, Wapno, Beton
• Czasopismo: Cement Wapno Beton
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 26, nr 4
• Strony: 307--322
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Farokhzad Reza

• Department of Civil Engineering, Qazvin Branch, Islamic Azad University, Qazvin, Iran

autor

Dadashi Amir

• Department of Civil Engineering, Qazvin Branch, Islamic Azad University, Qazvin, Iran

autor

Sohrabi Ashkan

• Department of Civil Engineering, Qazvin Branch, Islamic Azad University, Qazvin, Iran

Bibliografia

• 1. A. Delnavaz, A. Salavatiha, A. Kalhor, Effective parameters in gamma radiation transmission rate from heavy concrete with iron oxide and barite aggregates. J. Mater. Civil Eng. 29(9) 04017140 (2017).
• 2. H.M. Qadr, Calculation of gamma-ray attenuation parameters for aluminium, iron, zirconium and tungsten. Nucl. Phys. Inv. 74, 60-65 (2020).
• 3. A.S. Ouda, H.S. Abdelgader, Assessing the physical, mechanical properties, and γ-ray attenuation of heavy density concrete for radiation shielding purposes. Geosystem Eng. 22(2), 72-80 (2019).
• 4. A. Sohrabi, R. Farokhzad, Investigating the linear attenuation coefficient and compression strength parameters of heavy concrete with barite aggregates containing bismuth powder and microsilica powder against gamma rays. J. Struct. Constr. Eng. 6(Special Issue 2), 63-80 (2019).
• 5. C.C. Ban et al., Modern Heavyweight Concrete Shielding: Principles, Industrial Applications and Future Challenges; Review. J. Build. Eng. 39, 102290 (2021).
• 6. M.A. Khalaf et al., Engineering and gamma-ray attenuation properties of steel furnace slag heavyweight concrete with nano calcium carbonate and silica. Constr. Build. Mater. 267, 120878 (2021).
• 7. R. Farokhzad, A. Dadashi, A. Sohrabi, The effect of ferrophosphorus aggregate on physical and mechanical properties of heavy-weight concrete. Constr. Build. Mater. 299, 123915 (2021).
• 8. M.S. Kharita, S. Yousef, M. Al Nassar, The effect of carbon powder addition on the properties of hematite radiation shielding concrete. Progr. Nucl. Ener. 51(2), 388-392 (2009).
• 9. A. Sharma et al., Experimental investigations on mechanical and radiation shielding properties of hybrid lead-steel fiber reinforced concrete. Nucl. Eng. Des. 239(7), 1180-1185 (2009).
• 10. F. Demir et al., Radiation transmission of heavyweight and normal-weight concretes containing colemanite for 6 MV and 18 MV X-rays using linear accelerator. Ann. Nucl. Ener. 37(3), 339-344 (2010).
• 11. Y. Ghorbanirad, Evaluation of Iranian building codes and standards provided for steel and concrete structures in industrial buildings in the case of making a contract between Iran and Finland. 2018.
• 12. M.R. Shah-Nazari, Concrete laboratory guidelines according to ASTM regulations. Science and Technology Publishing House 110, 15-60 (2007).
• 13. O. Gencel, W. Brostow, C. Ozel, An investigation on the concrete properties containing colemanite. Int. J. Phys. Sci. 5(3), 216-225 (2010).
• 14. I. Bashter, Fast-neutron flux distribution in ducted light and heavy concrete shields. Ann. Nucl. Ener. 20(8), 547-552 (1993).