Erinevate betoonisegude radooni ekshalatsioonikiiruse uurimine

Raadiumiga saastunud tseoliidilisandiga betoonist katsekehade radooni pindekshalatsioonikiiruste mõõtmiste käigus ilmnes, et mida suurem on tseoliidi kontsentratsioon katsekehade valmistamisel kasutatud betoonisegus, seda suurem ka nende katsekehade korral radooni ekshalatsioonikiirus. Nii näiteks 0% tseoliidilisandiga betoonist katsekeha korral mõõdeti väikseimad radooni kontsentratsiooni väärtused ekshalatsioonikambris millest tulenes ka radooni pindekshalatsiooni väikseim kiiruse väärtus, võrrelduna 40% tseoliidilisandiga betoonist katsekehaga mõõdetuga. 40% tseoliidilisandiga katsekeha andis mõõtmistel oodatult kõige suuremad radooni kontsentratsiooni väärtused ekshalatsioonikambris ning ka suurimad ekshalatsioonikiiruse väärtused. Katsetamisel käitus erinevalt 10% tseoliidilisandiga valmistatud katsekeha, mille korral mõõdeti kõvenemisprotsessi alguses kõige kõrgem radooni kontsentratsioon ning ka ekshalatsioonikiiruse väärtus. Edasistel mõõteperioodidel muutus selle katsekeha radooni kontsentratsiooni ja ekshalatsioonikiiruse väärtuste käik sarnaseks teiste katsekehade mõõtmisel saadud parameetrite vastava käitumisega. Seda võib selgitada näiteks katsekehade (betoonkuubiku) valmistamisel kasutatud betoonisegudes olevate veehulkade erinevustega. Saadud katsetulemused näitavad, et erinevate tseoliidi lisandiga betoonide korral langeb kõvenemise protsessi jooksul ajas katsekehade ekshalatsioonikiirus suhteliselt lineaarselt. Erandina algselt suurema veelisandiga betoonist valmistatud 10% tseoliidilisandiga katsekeha korral leiti esimesel mõõtmisel üle 1,2 korra kõrgem radooni ekshalatsioonikiiruse väärtus kui 40% tseoliidilisandiga, kuid vähema veega, segust tehtud katsekeha mõõtmisel saadud esimest väärtus. Survetugevuse mõõtmise andmed näitavad, et tseoliidi suuremas mahus (üle 5%) betoonisegusse lisamine vähendab oluliselt betooni tugevust. Omavahel 0% ja 5% tseoliidilisandiga betoonist valmistatud katsekehade survetugevuse mõõtmise tulemuste võrdlemisel on näha, et 5% tseoliidilisandiga katsekeha survetugevus on 3,34% väiksem 0% tseoliidilisandiga katsekeha survetugevusest. Saadud andmed võimaldavad väita, et kuni 5% tseoliidilisand ei mõjuta veel oluliselt uuritud katsekehade survetugevust. Nende survetugevuse katseandmete põhjal saab väita, et kuni 5% tseoliidilisandiga betoonisegu on rahuldavalt kasutatav ehituskonstruktsioonides. Sellist raadiumiga saastunud tseoliiti jääb praegu kasutatava tehnoloogia korral veepuhastusjaamades suures hulgas üle. Sellise saastunud tseoliidi üheks alternatiivseks kasutusvõimaluseks on käesolevas töös pakutud esialgsete andmete põhjal, võimalus selle kasutamiseks vesiehitiste ja väliskonstruktsioonide betoonisegus, kus temast ekshaleeruv radoon ei saa kahjustada inimeste tervist. Pealegi annab selline saastunud tseoliidi kasutamine võimaluse vältida prügilate ülekoormamist. Lisaks on prügilates oht tseoliidi külge absorbeerunud raadiumi leostumiseks pinnavette, mis selliselt betooni seotud tseoliidi korral aga puudub.

The theory of this thesis "Investigation of radon exhalation rate of different concrete mixtures" talks about radon, the danger of radon to human health, radon distribution pathways in the environment, methods of reducing radon concentration in indoor air. In addition, the theory deals with radon emanation and exhalation and methods for determining the corresponding coefficients, factors influencing radon concentrations in air, etc. The experimental part of the thesis describes the experiments in general. The composition of the concrete mix, the pouring process of the concrete test cubes, the tests performed, the equipment used (AlphaGuard DF2000, delay hose, exhalation chamber) are described in more detail and the results obtained are presented on graphs. An analysis of the experiments performed and the results obtained is also presented in the experimental part. Radon concentration measurements and radon exhalation rate studies showed that the higher the zeolite concentration in the concrete mix used to make the test specimens, the higher the radon exhalation rate for these test specimens. For example, for a 0% added zeolite containing concrete test specimen, the lowest radon concentration values in the exhalation chamber were measured, resulting in the lowest radon surface exhalation rate value compared to a test specimen with 40% added zeolite containing concrete. As expected, the 40% added zeolite containing test specimen gave the highest radon concentration values in the exhalation chamber as well as the highest exhalation rate values. However, the test specimen, prepared with 10% added zeolite, performed differently, measuring the highest radon concentration at the beginning of the hardening process as well as the highest exhalation rate value. However, in subsequent measurement periods, the course of the radon concentration and exhalation rate values became similar to the corresponding behaviour of the parameters obtained with other test specimens. This can be explained, for example, by the differences in the amounts of water in the concrete mix used to make the test specimen (the concrete cube). The obtained test results show that the exhalation rate of the test specimens decreases relatively linearly with different concretes containing added zeolite. For a 10% added zeolite containing test specimen originally made of higher water content concrete, the first measurement found a radon exhalation rate value 1.2 times greater than that of the 40% added zeolite containing mixture with less water. Compressive strength test data show that the addition of a large amount (more than 5%) of zeolite to the concrete mix significantly reduces the strength of the concrete. Comparing the results of measuring the compressive strength of test specimens made of 0% and 5% added zeolite containing concrete, it can be seen that the compressive strength of a 5% added zeolite containing test specimen is 3.34% lower than that of a 0% added zeolite containing test specimen. The data obtained suggest that the addition of up to 5% zeolite does not yet significantly affect the compressive strength of the test specimens. Based on these compressive strength test data, it is stated that concrete mixes with up to 5% added zeolite can be used satisfactorily in building structures. Such radium-contaminated zeolite remains in large quantities in water treatment plants. One alternative use of such contaminated zeolite is, based on the preliminary data proposed in this thesis, the possibility of its use in a concrete mix of water structures and external structures, where the radon exhalating from it cannot harm human health. Moreover, such use of contaminated zeolite makes it possible to avoid overloading landfills. In addition, there is a risk of leaching of radium absorbed by the zeolite into surface water in landfills, which is not the case with zeolite bound in concrete in this way.