La masa, está estructurada a base de cemento de aluminato de calcio,

áridos, agua y aditivos químicos que modifican las características del hormigón. Dicha masa utiliza como árido magnetita, hematita o granalla de acero, con una granulometría muy continua para conseguir una perfecta homogeneidad en la masa (curva de Fuller), acompañada de una alta densidad, determinantes de un óptimo efecto barrera frente a las radiaciones, pudiendo soportar altas temperaturas sin que exista perdida estructural y por lo tanto manteniendo el efecto barrera. La masa resulta idónea para la obtención de hormigón vertido, hormigón para ladrillos, y mortero, utilizables en la edificación de recintos radioactivos en los que se manejen energías superiores a los 450 KeV, etc.

Por otra parte bloques prefabricados de masa mixta, la de alta densidad con gran capacidad de acumulación térmica y otra con el efecto contrario, es decir de baja capacidad y baja conductividad, permiten que los prefabricados emitan la energía térmica por las mismas caras por las que la absorben

Masa pesada refractaria para la ejecución de barreras de radioprotección y de acumulación térmica.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a una masa pesada, especialmente concebida para constituir una barrera de alta capacidad de radioprotección para energías superiores a los 450 KeV con y capacidades de resistencia térmicas que superan los 1200ºC sin pérdida de capacidades estructurales, y manteniendo la compacidad de la masa.

Una consecuencia obtenida en el proceso de esta invención, es un producto de muy alta capacidad y conductividad térmica.

El objeto de la invención es, por una parte, el proporcionar una masa para la construcción de blindajes que aseguren su estabilidad estructural ante altas temperaturas, y por otra, la construcción de módulos o unidades con capacidad de acumular energía térmica y dirigir su descarga.

Antecedentes de la invención

Los hormigones con capacidad de radio-protección, tienen, a parte de los componentes habituales de cemento, agua y aditivos químicos que varían en función de las características que se pretendan para el mismo, tales como resistencia, tiempo de fraguado, protección frente a la congelación, aseguramiento de la ausencia de fisuración, ambiente marítimo, etc., un árido que los diferencia de los hormigones convencionales y que tiene que ser pesado, es decir de alta densidad específica, y que la estructura atómica del componente principal del árido, sea eficaz a las partículas atómicas generadas por el foco radiactivo que se presente confinar o aislar.

En este sentido se utiliza fundamentalmente áridos naturales con alto contenido de hierro, como es la magnetita o la hematita.

Sin embargo este tipo de masas pesadas están obtenidas, habitualmente, a partir de cemento Pórtland, de modo que con dicha composición no aguantan elevadas temperaturas, de forma reiterada y repetitiva, de manera que acaban por resquebrajarse y fisurarse, perdiendo su capacidad estructural, y por lo tanto la capacidad de barrera de aislamiento a las radiaciones.

Así pues, el solicitante no tiene conocimiento de la existencia de una masa pesada que constituya una barrera de alta capacidad de radioprotección para energías superiores a los 450 KeV y con capacidades de resistencia térmicas que superan los 1200ºC sin pérdida de capacidades estructurales, así como que mantenga la compacidad de la masa, todo ello merced a la estructuración que a continuación se describe.

Descripción de la invención

La masa pesada que la invención propone resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta, en los diferentes aspectos comentados.

Para ello, y a partir de la composición anteriormente citada para hormigones de radioprotección, en la que participan áridos con alto contenido en hierro, como es la magnetita o la hematita, la masa de la invención centra sus características en el hecho de incorporar cementos a base de aluminatos de calcio, lo que permite superar los 1200ºC sin pérdida estructural.

De forma más concreta, en cada fracción granulométrica, se ha de intentar conseguir una curva lo más similar posible a la de FULLER, para conseguir una gran compacidad.

Opcionalmente podrá utilizarse, de forma adicional, granalla metálica de hierro, en el caso de poder disponer una curva granulométrica similar a la comentada. En caso contrario, y debido a la aminoración de la homogeneidad de la masa, no se plantea su utilización.

Es muy importante cuidar las curvas granulométricas al formato a crear, para evitar que las distintas dilataciones generen tensiones suficientes como para generar roturas estructurales.

La masa descrita, además posee unos parámetros térmicos muy importantes, como su alta capacidad calorífica y su alta conductividad térmica.

Si bien, y como ya se ha apuntado con anterioridad, el objeto principal de la invención es la obtención de blindajes atómicos, la masa de la invención resulta sumamente útil en otras aplicaciones, como son, en el área industrial, los acumuladores térmicos para calefacciones, hornos tanto en el ámbito de la cerámica tanto profesional ó industrial como artesanal, así como los de aplicación hostelera ó alimentaria, por la ausencia de toxicidad de sus componentes, y otras aplicaciones similares.

Como una optimización de estas funciones, en lo que se refiere a conseguir un bloque que emita su energía térmica acumulada por la misma cara por la que la toma, se ha conseguido que en una misma masa, una parte tenga la función de acumulación térmica, con los minerales pesados descritos anteriormente, y otra parte del mismo bloque, el árido que compone dicha masa es una roca volcánica vítrea, con una muy baja conductividad térmica, por lo que su efecto de aislamiento térmico es óptimo, además de ser "no toxico" y químicamente inerte, pudiendo efectuar su función de aislamiento hasta los 1100ºC sin pérdidas estructurales, esta peculiaridad hace que la rentabilidad y eficiencia de los hornos u otros elementos fabricados con estos sistemas sea muy superior a los sistemas actuales.

De la situación anterior se han obtenido respuestas que hacen de esta masa refractaria de alta densidad, con densidades de hasta 4,15 Kg/dm³, tenga muy alta capacidad de radio protección, tanto respecto a las partículas gamma como a los neutrones, como una alta capacidad calorífica y conductividad térmica.

Por otra parte la obtención de masas de hormigón ejecutadas con el mismo tipo de cemento a base de aluminatos de calcio, con el único objetivo de controlar la descarga de la energía térmica absorbida y acumulada de una masa compacta. En esta preparación se ha utilizado la PERLITA con dos perfiles granulométricos, uno de 0 a 1,5 mm y el otro de 0 a 5 mm. Obteniéndose unos coeficientes de conductividad térmica (?) muy bajos, en el intervalo de 0,065 y 0,12 W/mºK, en cuanto a su capacidad calorífica, también es muy baja, debido a la forma de obtención de este árido, mediante expansión térmica, ya que es un vidrio natural con un 95% de poros por volumen. Estos dos parámetros hacen de este material, un componente idóneo para la aplicación que se pretende.

El proceso de efectuar una masa compacta que ofrezca la función de absorber energía térmica, acumularla y emitirla por las mismas superficies por las que fue absorbida, es la parte delicada, por una parte porque la masa que se debe obtener debe ser compacta y continua estructuralmente, y por otra se ha de tener en cuenta la diferencia de densidad, por una parte entre la magnetita, hematita o acero por encima de los 4,7 Kg/dm³, y la Perlita por debajo de los 0,11 Kg/dm³, y por otra, quizás más delicada, la dureza de dichos áridos, la magnetita y/ó hematita, minerales compactos, con unas durezas entre 5,5 y 6,5 en la escala de Mohs, respecto a otro material, la Perlita, que es un vidrio expandido térmicamente, en donde el 95% de su volumen son poros, por lo que su dureza versus fragilidad es muy alta, esta última hace del proceso de amasado una labor muy delicada para evitar la rotura del árido

Esta situación se soluciona, cuidando dos aspectos muy importantes en la producción.

En el caso de obtención de masas pesadas, la mezcla de la masa pesada se ha de ejecutar de manera que la mezcla granulométrica debe ser la adecuada, asemejándose lo máximo posible a la curva de Fuller, y con una relación a/c baja, generando una masa más bien seca, y sobre todo efectuando un vibrado externo de muy alta frecuencia.

Cuando se pretenda obtener masas ligeras, la mezcla de la masa ligera se ha de ejecutar de manera que sobre una mezcla de cemento de aluminato de calcio, agua y aireante, con una relación A/C approx 0,85 se vierta lentamente el árido de perlita. Esta masa se debe mover lentamente hasta homogeneizarla, manteniendo lo mejor posible la integridad física del árido. No conviene efectuar vibrado alguno y de hacerlo deberá ser leve y en baja o muy baja frecuencia, y nunca interno mediante aguja de vibrado. No se deberá utilizar la vibro-compresión.

Por último cabe la posibilidad de obtener una yuxtaposición de las dos masas (pesada y ligera), en cuyo caso se vierte la masa ligera sobre la mezcla pesada anterior y se efectúa un vibrado externo de muy bajas frecuencia y corto, todo ello sin realizar vibro-compresión.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto...

1. Masa pesada para la fabricación de productos con alta capacidad de radio-protección y de acumulación térmica, tales como cerramientos para recintos radiactivos, contenedores y similares, en forma de hormigón vertido, ladrillos, losetas, o mortero seco, del tipo de las que incorporan cemento, áridos, agua y aditivos químicos que varían en función de las características que se requieran para dicha masa tales como resistencia, tiempo de fraguado, protección ante la congelación y otros, se caracteriza porque el cemento que participa en el mismo es cemento a base de aluminato de calcio, habiéndose previsto que como árido participen en la misma magnetita, hematita u otros minerales de alto contenido de hierro, así como opcionalmente granalla de acero, para aumentar la densidad general de la masa, habiéndose previsto una granulometría muy continua para dichos áridos, lo mas parecida posible a la curva de Fuller, en orden a obtener una óptima homogeneidad en la masa.

2. Masa pesada para la fabricación de productos con alta capacidad de radio-protección y de acumulación térmica, según reivindicación 1ª, caracterizada porque cuando la misma está destinada a la obtención de masas de alta densidad, en ésta se utilizan unas granulometrías distintas con una proporción del árido denso de entre el 70 y el 80% en volumen del total de la mezcla, y con un tamaño máximo del grano de entre la mitad y un tercio de la cota más pequeña del prefabricado, de manera que la curva granulométrica deberá ser lo más cercana posible a la curva de Fuller en el margen de trabajo que la aplicación final indique y la cantidad de cemento de Aluminato de Calcio, estará comprendida entre los 320 y 420 Kg./m³ de masa pesada total y una relación A/C de entre 0,28 y 0,45 en función de la aplicación final.

3. Masa pesada para la fabricación de productos con alta capacidad de radio-protección y de acumulación térmica, según reivindicaciones 1ª y 2ª, caracterizada porque en función de la aplicación final, la masa incluye aditivos plastificantes reductores de agua, que actúen como desfloculantes para este tipo de cementos a base de derivados del polietilenglicol, o similares.

4. Masa pesada para la fabricación de productos con alta capacidad de radio-protección y de acumulación térmica, según reivindicación 1ª, caracterizada porque cuando la misma está destinada a la obtención de masas de baja densidad, en la misma participa una mezcla de cemento de aluminato de calcio, agua y aireante en una proporción adecuada, en función del tipo de éste que se utilice, con una relación A/C approx 0,85 sobre la que se adiciona árido de perlita comprendido entre un 70 y 80% del volumen total de la mezcla.

5. Masa pesada para la fabricación de productos con alta capacidad de radio-protección y de acumulación térmica, según reivindicaciones 3ª y 4ª, caracterizada porque está obtenida mediante la yuxtaposición de las masas pesada y ligera de las citadas reivindicaciones 3ª y 4ª.

6. Masa pesada para la fabricación de productos con alta capacidad de radio-protección y de acumulación térmica, según reivindicación 1ª, caracterizada porque si la misma está destinada a la obtención de hormigones vertidos, para muros de espesor mayor de 10 centímetros, su granulometría estará comprendida entre 0 y 22 mm.

7. Masa pesada para la fabricación de productos con alta capacidad de radio-protección y de acumulación térmica, según reivindicación 1ª, caracterizada porque si la misma está destinada a la obtención de prefabricados, su granulometría será lo más similar posible a la curva de Fuller, con la limitación de que el límite superior de la curva debe ser menor que la mitad de la cota más pequeña del prefabricado.

8. Masa pesada para la fabricación de productos con alta capacidad de radio-protección y de acumulación térmica, según reivindicación 1ª, caracterizada porque si la misma está destinada a la obtención de morteros, su granulometría estará comprendida entre 0 y 1,8 mm, con un tamaño máximo del árido de 1,2 a 1,3 mm para morteros proyectados.