DE3821684A1 - Baustoff zur herstellung von schutzraumbauten - Google Patents
Baustoff zur herstellung von schutzraumbautenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Baustoff zur Herstel
lung von Schutzraumbauten in Form von Mörtel oder
Bausteinen.
Im Stande der Technik gilt beim Bau von Schutz
räumen der Grundsatz, daß ein Mehr an Mauerwerk
ein größeres Maß an Schutz bietet, eine Formel,
die sowohl vom Bundesamt für Zivilschutz als auch
in den öffentlichen Bauämtern praktiziert wird.
In diesen Bereichen kommt ebenso wie beim Bau von
Selbstschutzräumen der Streitkräfte kein eigentli
cher Strahlenschutzbaustoff zum Einsatz. Nur für
spezielle und kerntechnische Einsatzzwecke ist ge
läufig, Neutronenabschirmplatten, Bleielemente und
Sandwichbänder einzusetzen, die bereits aus Kosten
gründen für den Bau von Schutzräumen ausscheiden.
Zwar ist es bekannt, als Strahlenschutzbaustoffe
Verbundmaterialien einschließlich Beton, Zement,
gebundenen Mörtel mit bleihaltigem Spezialglas
oder Blei und porenhaltigen natürlichen Materalien
als Zuschlag zu verwenden, die jedoch weder in
großen Mengen zu wirtschaftlichen Preisen zur Ver
fügung stehen, noch auf herkömmliche Art und Weise
als Fertigmörtel verarbeitbar sind. Daneben ver
bietet sich aus Kostengründen die von der Verwen
dung im Siedewasserreaktorbau her bekannten Mine
ralzuschlagstoffe.
Hiervon ausgehend hat sich die Erfindung die Schaf
fung eines Baustoffes zur Aufgabe gemacht, der sich
in Verarbeitung und Preis nicht wesentlich von her
kömmlichen Baustoffen unterscheidet und für eine
breite Anwendung zur Verfügung steht.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ei
nen Baustoff, der sich im trockenen Zustand aus
folgenden, in Gewichtsprozent angegebenen Bestand
teilen zusammensetzt:
15-35% Metallspäne und/oder -granulat, insbeson
dere aus Eisen, in einer Korngröße von
vorzugsweise 0,1 bis 3 mm
5-25% Graphitpulver in einer Körnung von vor
zugsweise 0,1 bis 2 mm.
Bekannt ist, daß die bei atomaren Unfällen oder
Explosionen frei werdende Alpha- und Betastrahlung
durch nahezu jeden Baustoff fast vollständig abge
schirmt werden. Die Qualität des Baustoffes im
Hinblick auf Schutzzwecke wird deshalb in ent
scheidender Weise bestimmt durch die Fähigkeit
zur Abschirmung gegen Gamma-, Röntgen-, Neutro
nonen- und thermische Strahlung.
Die Aufgabe der im Baustoff enthaltenen Metall
partikel in Form von Spänen oder Granulaten, die
insbesondere aus Eisen bestehen können, haben im
wesentlichen zur Aufgabe, Röntgen- und Gammastrah
lung abzuschirmen. Zwar weisen die Eisenmetallpar
tikel gegenüber der an sich bekannten Verwendung
von Blei eine etwa doppelt so hohe Halbwertsdicke
auf, besitzen dem gegenüber jedoch eine Vielzahl
entscheidender Vorzüge. So stehen Metallpartikel
in Form industrieller Spanabfälle nicht nur in
großerem Maßstab und in verschiedenen, also z.B.
rostenden und nichtrostenden Qualitäten zur Ver
fügung, sondern sie sind darüberhinaus auch preis
günstiger und leichter zu verarbeiten als das Ma
terial Blei. Da Herstellung, Verarbeitung, Über
wachung und Entsorgung bei Verwendung bleihalti
ger Materialien kostenintensiver sind, ergibt sich
bei Verwendung eisenhaltiger Baustoffe eine wesent
lich höhere Wirtschaftlichkeit der Gesamtkosten-
Nutzen-Rechnung. Das Handhaben metallischen Bleis
ist deshalb problematisch und schwierig, weil es
zementschädlich ist, weil metallische Bleibei
mengungen bei höheren Temperaturen in Form gesund
heitsschädlicher Dämpfe aus den Baumaterialien ab
gegeben werden können und weil durch das hohe spe
zifische Gewicht von Blei eine ausgeprägte Ent
mischungstendenz bei der Fertigung auftritt. Wei
ter ist es bei der Verwendung von Eisenspänen bei
Zugrundelegen geeigneter Legierungen des span-
oder pulverfömigen Ausgangsmateriales ohne weite
res möglich, die Oxidation und die Poreneffekte
in geeigneter Weise zu steuern und zu beeinflussen.
Aus diesem Grunde wird die Zugabe von Porenbild
nern wie Manganoxid oder von Trübungsmitteln wie
Titanoxid, Rutil, Ilmenit oder Chromoxide unnö
tig.
Sowohl für die soeben beschriebenen Metallpartikel
mit Gültigkeit in gleicher Weise für die weiteren
und im folgenden beschriebenen Zuschlagstoffe gilt,
daß man die Korngröße entsprechend dem späteren
Verwendungszweck wählen wird. Geringe Korngrößen
finden Verwendung als Fugenwerk bzw. Kleinbautei
le, die größeren Durchmesser hingegen für die Her
stellung monolithischer Körper, Wände, Deckungen
udgl. Eine Beeinflussung der mechanischen Festig
keit des Schwindens, aber auch die Geschwindigkeit
des Mauerbaues selbst lassen sich auf diese Weise
beeinflussen. So wird ein zügiger Mauerbau dann
möglich, wenn die Zuschlagstoffe bzw. Metallparti
kel etwa in Fugengröße gewählt werden, da dann be
reits vor dem Abbinden der gesamten Mörtelmasse die
darüberliegenden Mauersteine tragfähig angeordnet
werden können.
Der weitere Zuschlagsstoff Graphit bietet einmal
Schutz gegen Neutronenstrahlung, ist darüberhi
naus jedoch auch von Bedeutung für die Erzeugung
eines in seiner Gesamtheit spezifisch leichten
Gemisches und zur Verbesserung der Mischfähig
keit. Darüberhinaus ergeben sich wesentlich glat
tere Oberflächen, die eine wirksame Flächende
kontamination sowie das schnelle Anbringen reflek
tierender Schutz- oder Hinweisanstriche erlaubt.
Von ausschlaggebender Bedeutung ist, daß das be
kanntermaßen als Gleitmittel wirkende Graphit in
vielen Zustandsformen zu einer erheblichen Vermin
derung der Stabilität beiträgt, die Erfindung dem
gegenüber erkannt hat, daß bei der vorgeschla
genen Zusammensetzung des Gemisches die Druck
belastbarkeit erhalten bleibt. Als weiterer Vor
teil ergibt sich, daß der erfindungsgemäße Bau
stoff von sich aus ohne weiteres und vor allem
ohne zusätzliche Bearbeitungsschritte aushärtet.
Die Anwendung von Preß-, Rüttel- oder Walzver
fahren ist überflüssig. Die Addition langfri
stig gesundheitsbedenklicher Zusätze oder brand
gefährdeter Stoffe wie Benzol-, PVC- oder Asbest
verbindung werden vermieden.
Der zunächst im Trockenzustand vorliegende Bau
stoff ergibt durch Beigabe von Wasser einen
Frischmörtel, der verwendet werden kann für Fu
gen, für die Herstellung eines Mauerwerkes, das
Herstellen von Bausteinen, Abdeckungen, Wänden
und geschalter Gießbauteile. Die Verwendung be
darf keinerlei besonderer Kenntnisse und kann so
gar von einfachen Helfern bei der Herstellung der
Schutzraumbauten, strahlengeschützter Tierunter
stände usw. verwendet und eingesetzt werden. Es
vereinigen sich einmal Einfachheit der Beschaffung,
Überwachung, Lagerung und Verarbeitung mit einer
hohen Schutzwirkung gegen Auswirkungen atomarer
Unfälle und Explosionen. Dies gilt gleichermaßen
für den Baustoff in trockenem Zustand (Werktrok
kenmörtel) als auch für den zementgebundenen
Frischmörtel. Der Baustoff besitzt eine Poren
bzw. Gammastrahlen- und Neutronenabsorbtionsdich
te, bietet demnach einen hohen Schutz vor atoma
rer Strahlung und zusätzlich eine relativ glatte
Oberfläche, die dem Niederschlagen gefährlicher
Stoffe (zB. B-Waffen) entgegenwirkt sowie die
Dekontamination erleichtert bei gleichzeitig ver
gleichsweise hoher Säurefestigkeit, um Schutz vor
Einwirkung chemischer Substanzen (C-Waffen) zu
erleichtern. Diese Ergebnisse erhält man ohne die
Zugabe faserhaltiger, polymerer oder polyzykli
scher, aromatischer Kohlenwasserstoffverbindungen.
Damit bietet der Baustoff Schutz gegen die Auswir
kungen atomarer, biologischer und chemischer Waffen.
Da dessen Rohdichte nur vergleichsweise geringfügig
nach oben abweicht, kann er wie ein herkömmlicher
Baustoff, d.h. ohne technische Schwierigkeiten auf
der Baustelle verarbeitet werden.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung wird die Bei
gabe von bis zu 25% Naturstein in einer bevorzug
ten Körnung von 3-30 mm, hier insbesondere von
Schwerspat und/oder Granit und/oder Basalt, vorge
schlagen. Ein reduzierter Anteil wasseraufnehmen
der Gesteine wie Sandstein erhöht die Frostsicher
heit, während großstückige Quarzzuschläge mit ihrer
sprunghaften Wärmedehnung oberhalb 575 Grad Celcius
vermieden werden können.
Die Beigabe von vulkanischem Granit-, Basalt und
insbesondere Schwerspatgestein erhöht die Strah
lungsabsorption und die thermomechanische Belast
barkeit des Baustoffes wesentlich, ohne die Kosten
in die Höhe zu treiben. Sie können ohne weiteres
und vorteilhaft als Ersatz der üblichen Zuschlag
stoffe Sand und Kies eingesetzt werden. Insbesonde
re der als bevorzugt anzusehende Schwerspat weist
ähnlich wie die Eisenpartikel eine im Vergleich zu
Blei höhere Halbwertsdicke auf, bietet dafür gerin
ge Endmischungstendenzen bei immer noch ausgepräg
tem Strahlenschutz. Bei den angegebenen Steinmate
rialien handelt es sich um allgemein zur Verfügung
stehende und insbesondere auch in der Bundesre
publik Deutschland in großen Lagerstätten auftre
tende Mineralien. Sie können in Kohlenlagern oder
oberflächlich auftreten und abgebaut werden. Ähn
liches gilt bei Zugabe von Sand hoher Strahlungs
absorption wie z.B. von Schwerspatmehl. Die bis
her beschriebenen Zugaben von Sand und Naturstein
haben zum Ziel die Erhöhung der Absorption von
Gamma- und Röntgenstrahlen.
Zur Unterstützung des der Absorption der Neutro
nen dienenden Graphites wird vorgeschlagen, 0,05
bis 0,5% Bor-Phosphorverbindungen beizufügen.
Hierdurch erhöht sich zusätzlich die Säurefestig
keit verbessert sich das Korrosionsverhalten gegen
über den Stahlarmierungen. Schließlich sind die Wir
kungen als Fließmittel bzw. Betonverflüssiger als
zusätzliche Vorteile zu erwähnen. Unter Bor-Phos
phorverbindungen sind im speziellen zu verstehen:
Bor-Phosphat sowie Bor-Phosphidverbindungen unter
schiedlicher Wertigkeit. In stereometrischer Hin
sicht kann Bor-Phosphat (BP04) das Siliciumdioxid
des Sandes in strukturmäßiger Hinsicht ersetzen.
Als Vorteil ist auch anzusehen, daß bei Verwendung
von Bor-Phosphat als Fließmittel an Stelle von
Kalziumligninsulfonat die langfristige Feucht
festigkeit erhöht wird und zur Korrosion beitra
gende Fäulniserreger, wie z.B. der Hausschwamm,
überhaupt nicht auftreten können, da das zu ihrer
Ernährung erforderliche Lignin nicht mehr zur Ver
fügung steht.
Von besonderem Vorteil ist im Hinblick auf den
Schutz gegen C-Waffen die Verwendung von säurefe
stem Zement mit einem prozentualem Gewichtsanteil
von 5-35%. Hierzu zählen insbesondere der Sul
phadur-Zement.
Eine wesentliche Verbesserung des Schutzes gegen
die Einwirkungen insbesondere chemischer als auch
konventioneller Waffen läßt sich erreichen durch
Verwendung von aluminiumoxidhaltigen Verbindungen,
wie sie beispielsweise in Form des Feuerzements
bekannt sind und auch in Tonerdeverbindungen oder
Feldspat zur Verfügung stehen. Sie erhöhen die
Bindungseigenschaft sowie die Oberflächenfestig
keit, verbessern die Beständigkeit gegenüber Rauch
gasen, Nebelkerzen und Chemikalien in Gas-, Aero
sol-, Tropfen- oder flüssiger Form und insbesondere
die Feuer- und Hitzefestigkeit. Diese Stoffe haben
zum Vorteil, daß sie gesundheitlich völlig unbedenk
lich sind, keine Zementallergie, wie beispielsweise
das Chromoxid, auslösen können, und eine vernachläs
sigbar geringe, kontrollierbare und deshalb spätere
Strahlungsmessungen nicht beeinträchtigende Eigenra
dioaktivität aufweisen. Durch geeignete Wahl von
Kerngrößen und Gewichtsanteilen lassen sich problem
los brauchbare, den Betonnormen entsprechende Sieb
linien erreichen.
Claims (6)
1. Baustoff zur Herstellung von Schutzraumbauten
in Form von Mörtel oder Bausteinen, dadurch
gekennzeichnet, daß er sich im
trockenen Zustand aus folgenden Bestandteilen in
Gewichtsprozent zusammensetzt:
1-35% Metallspäne oder -granulat, insbeson dere aus Eisen, in einer Korngröße von vorzugsweise 0,1 bis 3 mm,
5-25% Graphitpulver in einer Körnung von vorzugsweise 0,1 bis 2 mm.
1-35% Metallspäne oder -granulat, insbeson dere aus Eisen, in einer Korngröße von vorzugsweise 0,1 bis 3 mm,
5-25% Graphitpulver in einer Körnung von vorzugsweise 0,1 bis 2 mm.
2. Baustoff nach Anspruch 1, gekenn
zeichnet durch bis zu 25% Natur
stein, insbesondere Schwerspat, Granit, Basalt
in einer bevorzugten Körnung von 3 bis 30 mm.
3. Baustoff nach Anspruch 1 oder 2, gekenn
zeichnet durch 5 bis 15% Sand ho
her Strahlungsabsorption, z.B. Schwerspatmehl, in
einer Körnung von 0,1 bis 3 mm.
4. Baustoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
gekennzeichnet durch 0,05
bis 0,5% Bor-Phosphor-Verbindungen.
5. Baustoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
gekennzeichnet durch 5 bis
35% säurefesten Zement, wie Sulphadur-Zement.
6. Baustoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
gekennzeichnet durch bis
zu 25% Aluminiumoxid-Verbindungen, wie Feuerze
ment, Tonerde, Feldspat.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3821684A DE3821684A1 (de) | 1988-06-28 | 1988-06-28 | Baustoff zur herstellung von schutzraumbauten |
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DE3821684A DE3821684A1 (de) | 1988-06-28 | 1988-06-28 | Baustoff zur herstellung von schutzraumbauten |
Publications (2)
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DE3821684A1 true DE3821684A1 (de) | 1990-02-08 |
DE3821684C2 DE3821684C2 (de) | 1993-04-29 |
Family
ID=6357370
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3821684A Granted DE3821684A1 (de) | 1988-06-28 | 1988-06-28 | Baustoff zur herstellung von schutzraumbauten |
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DE (1) | DE3821684A1 (de) |
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Also Published As
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