1- مقدمه

امروزه با سیر فزاینده پیشرفت علم و فن‌آوری، استفاده روزافزونی از اشعه رادیواکتیو در زمینه‌های مختلف مشاهده می‌شود. در کنار فایده­های فواید بسیار زیاد استفاده از رادیواکتیو، باید توجه داشت که این اشعه به سلول و بافت‌های زنده آسیب می‌رساند و حفاظ حفاظ­گذاری در برابر آن امری ضروری و اجتناب‌ناپذیر است [1]. به‌منظور حفاظ حفاظ­گذاری در برابر اشعه، مواد جاذب باید دارای دانسیته بالا، ضریب تضعیف اشعه بالا و ویژگی‌های ساختاری مانند مقاومت بالا بوده و دارای قابلیت تهیه آسان و تولید ارزان باشند. با توجه به موارد مطرح‌شده در بالا، استفاده از بتن گزینه‌ای مناسب جهت حفاظ گذاری برای اشعه رادیواکتیو است [2].

با توجه به این‌که بیشتر حجم بتن را سنگدانه‌ها تشکیل می‌دهند، بسته به نوع سنگدانه‌های استفاده‌شده در ساخت بتن، ویژگی‌های مکانیکی و خصوصیات محافظتی بتن در برابر اشعه بسیار متغیر خواهد بود. به نظر می‌رسد جایگزینی سرباره سرب با سنگدانه‌های طبیعی در مخلوط بتن، به دلیل وزن مخصوص بالای این سرباره و دربرداشتن عناصر سنگینی نظیر سرب، خواص محافظتی بتن در برابر اشعه را بهبود بخشد. ارزان بودن سرباره سرب نیز، تولید انبوه بتن حاوی این سرباره را دارای توجیه اقتصادی می‌کند. به‌علاوه، مصرف شدن سرباره سرب در بتن به کاهش انباشت این سرباره حاوی مواد سمی در محیط‌زیست می‌انجامد. همچنین جایگزینی این سرباره با سنگدانه‌های طبیعی منجر به حفظ منابع طبیعی می‌شود و اقدامی مناسب در جهت دستیابی به توسعه پایدار است. بعلاوه، جهت ارتقا خواص محافظتی بتن در برابر اشعه با هدف کاستن از تخلخل و نفوذپذیری، استفاده از پوزولان‌های فعال امری اجتناب‌ناپذیر است. میکروسیلیس پوزولانی رایج است که به‌صورت افزودنی به مخلوط بتن اضافه می‌شود و به دلیل واکنش اکسید سیلیسیم موجود در آن با هیدروکسید کلسیم تولیدشده در فرآیند هیدراسیون سیمان منجر به کاهش تخلخل و نفوذپذیری و افزایش مقاومت فشاری بتن می‌شود [3].

مطالعات بسیاری در زمینه بتن‌های محافظ در برابر اشعه انجام گرفته است. ازجمله می‌توان به موارد ذیل اشاره کرد:

باشتر خواص محافظتی در برابر اشعه را برای انواع مختلف بتن به دو روش تئوری و آزمایشگاهی بررسی کرد و توافق خوبی را بین مقادیر محاسبه‌شده و اندازه‌گیری شده گزارش کرد [4]. نویل درصدهای مختلف مگنتیت، ژئوتیت، هماتیت و ایلمنیت را جایگزین سنگدانه طبیعی نمود و خواص محافظتی بتن‌های ساخته‌شده را در برابر اشعه گاما اندازه‌گیری و گزارش کرد [5]. آکورت و همکاران خواص محافظتی بتن‌های حاوی درصدهای مختلف باریت را بررسی کردند و تأثیر استفاده از مصالح باریتی به‌عنوان سنگدانه در بتن را بر بهبود خواص محافظتی بتن در برابر اشعه گاما مثبت ارزیابی کردند [1]. آکورت و همکاران در پژوهشی دیگر، خواص محافظتی بتن‌های حاوی درصدهای مختلف زئولیت را در برابر اشعه بررسی کردند. نتایج حاکی از آن بود که بتن حاوی زئولیت، محافظ مناسبی در برابر اشعه نیست [6]. خاریتا و همکاران اثر اضافه کردن سه ترکیب بوریک اسید، بوریک فریت و بوراکس را در بتن، بر خواص مقاومتی و محافظتی در برابر اشعه گاما و نوترون بررسی کردند. نتایج حاکی از تأثیر مثبت اضافه کردن بوراکس در بتن با ضخامت 100 سانتیمتر، برای جذب اشعه گاما بود [7]. رضایی اچبلاغ و همکاران خواص محافظتی بتن حاوی درصدهای مختلف سرب را بررسی کردند. مشاهدات حاکی از آن بود که افزودن پودر سرب به مقدار 90‌% وزن سیمان در مخلوط بتن، بتن را به محافظی مناسب در برابر اشعه گاما تبدیل می‌کند [8]. جنسل و همکاران در مقاله‌ای تأثیر هماتیت را بر خواص مکانیکی و محافظتی بتن در برابر اشعه‌ی گاما و نوترون بررسی کردند. نتایج آن‌ها حاکی از تأثیر مثبت هماتیت بر مقاومت بتن بود و همچنین افزایش مقدار هماتیت باعث تضعیف بیشتر اشعه گاما شد درحالی‌که در مورد نوترون، این افزایش به تضعیف بیشتر اشعه کمکی نکرد [9]. سینق و همکاران خواص محافظتی بتن حاوی سرب به‌عنوان افزودنی و خاکستر بادی جایگزین سیمان را به دو روش شبیه‌سازی مونت‌کارلو و روش آزمایشگاهی بررسی کردند و نتایج را با بتن عادی حاوی خاکستر بادی مقایسه نمودند. نتایج تأثیر مثبت سرب در این نوع بتن را نشان داد [10].

در مطالعه پیش رو، ضرایب تضعیف خطی بتن حاوی سرباره سرب و میکروسیلیس در برابر اشعه گاما توسط دو روش آزمایشگاهی و شبیه‌سازی مونت‌کارلو اندازه‌گیری شد. همچنین مقاومت فشاری و سرعت پالس اولتراسونیک مخلوط‌ها جهت ارزیابی قابلیت سازه‌ای و کیفیت بتن ساخته‌شده موردبررسی قرار گرفت.

2- برنامه آزمایشگاهی

2-1- ویژگی­های مشخصات مصالح

مصالح مورداستفاده در ساخت مخلوط‌های بتن به شرح زیر است:

مصالح سنگی: در این مطالعه، شن و ماسه طبیعی و رودخانه‌ای از کارخانه لوله‌سازی شمال واقع در شهر رشت تهیه گردید. دانه‌بندی سنگدانه‌ها در محدود استاندارد ASTM C33 قرار گرفت.

سیمان: از سیمان پرتلند تیپ I-425 خمسه زنجان به‌منظور ساخت مخلوط‌های بتن استفاده گردید. سیمان مذکور دارای انطباق با استاندارد اروپا CEM I 42.5 N بود.

آب: از آب شرب شهر رشت در ساخت و عمل‌آوری مخلوط‌های بتن استفاده گردید. آب شرب رشت، ازلحاظ آشامیدن مشکل خاصی ندارد و معیارهای توصیه‌شده توسط استاندارد ASTM D1129 را رعایت می‌نماید.

سرباره سرب: سرباره سرب مورداستفاده در این مطالعه از شرکت ملی سرب و روی ایران واقع در شهر زنجان تهیه گردید. این سرباره جهت استفاده به‌عنوان ریزدانه، از الک نمره 4 رد شد و قسمت ریزدانه آن در محدوده استاندارد ASTM C33 قرار گرفت.

میکروسیلیس: میکروسیلیس مصرفی در این مطالعه از کارخانه فرو سیلیس ایران تهیه گردید و به‌اندازه 10% وزن سیمان به‌عنوان مکمل مواد چسباننده جایگزین سیمان گردید.

فوق روان کننده: از فوق روان کننده محصول شرکت شیمی ساختمان و با نام تجاری فرکوپلاست P10-3R استفاده گردید. محصول مذکور بر پایه پلی کربوکسیلات‌های اصلاح‌شده نسل سوم و منطبق با استاندارد ASTM C494 Type G بود.

مشخصات شیمیایی و فیزیکی مصالح مصرفی در جداول 1 و 2 ارائه گردیده است.

2-2- آماده‌سازی نمونه‌ها و طرح اختلاط

طرح‌های اختلاط ارائه‌شده، مبتنی بر روش وزنی و بر اساس توصیه‌های ارائه‌شده در استاندارد ACI 211 است. نسبت آب به سیمان و عیار سیمان پس از آزمون‌وخطا، به ترتیب برابر 4/0 و kg/m³ 450 در نظر گرفته شد. از فوق روان کننده با نسبت 3/0% وزن سیمان استفاده گردید. طرح‌های اختلاط و وزن مخصوص خشک (1 روزه) مخلوط‌ها در جدول 3 ارائه‌شده است. آماده‌سازی و مخلوط کردن نمونه‌ها مطابق استاندارد ASTM C192 و عمل‌آوری آن‌ها بر مبنای توصیه‌های ارائه‌شده در استاندارد ASTM C511 انجام گرفت. نمونه‌ها پس از قالب‌گیری توسط میز ویبره متراکم شده و به‌وسیله نایلون پوشانده شدند. قالب‌ها بعد از 24 ساعت باز شده و وزن مخصوص نمونه‌ها مورداندازه‌گیری قرار گرفت. سپس، نمونه‌ها به حوضچه آب منتقل شدند و به مدت 27 روز به‌صورت مستغرق در آب با دمای حدود 2±20 درجه سلسیوس عمل‌آوری شدند. بعد از عمل‌آوری، یک سری از نمونه‌ها جهت انجام آزمایش پرتودهی به مدت 24 ساعت در آون با دمای 5±105 درجه سلسیوس قرار داده شدند تا کاملاً خشک شوند. سایر نمونه‌هایی که برای انجام آزمایش‌های مقاومت فشاری و سرعت پالس اولتراسونیک آماده شده بودند، مدتی در محیط آزمایشگاه قرار گرفتند تا سطح ظاهری‌شان خشک شود.

2-3- مقاومت فشاری

از نمونه‌های مکعبی با ابعاد cm 10 جهت تعیین مقاومت فشاری 28 روزه استفاده گردید. نمونه‌ها مطابق استاندارد ASTM C39 و با سرعت بارگذاری KN/s 5/2 مورد آزمایش قرار گرفتند.

2-4- سرعت پالس اولتراسونیک (UPV)

سرعت عبور امواج فراصوتی در سن 28 روز برای نمونه‌های مکعبی به ابعاد cm 10 مطابق استاندارد ASTM C597 مورداندازه‌گیری قرار گرفت. در آرایش مولدها از روش مستقیم که مطلوب‌ترین آرایش قرارگیری مولدهاست استفاده گردید. فرکانس پالس‌های ارسالی kHz 60 بود و مدت انتقال پالس برحسب میکروثانیه و با دقت 1/0 میکروثانیه اندازه‌گیری شد. بر اساس توصیه دیگر محققان، فرکانس مطلوب جهت ارزیابی بتن در بازۀ kHz 48-80 قرار دارد [11]. دمای نمونه‌های بتنی، هم‌دمای آزمایشگاه (5±25) و طول مسیر نیز برابر ضخامت نمونه‌ها (cm 10) بوده است.

2-5- پرتودهی

نمونه‌های مکعبی با ابعاد cm 10 به مدت ده دقیقه تحت تابش اشعه گامای ساطع‌شده از چشمه‌های Cs_-137 و Co-60 قرار گرفتند. اکتیویته چشمه‌ها به ترتیب 1/1 و 0/1 میکرو کوری بود.Cs-137 فوتونی باانرژی Mev 662/0 و Co-60 دو فوتون با انرژی‌های Mev 173/1 و Mev 332/1 گسیل می‌کنند. اثر زمینه سه بار در غیاب چشمه مورداندازه‌گیری قرار گرفت.

از کولیماتور[1] سربی استوانه‌ای با قطر خارجی 5/12 سانتیمتر و دارای حفره داخلی به‌صورت مخروط ناقص با قطر قاعده پایینی 3 سانتی‌متر، قطر قاعده بالایی 2 سانتی‌متر و ارتفاع 2 سانتی‌متر در اطراف چشمه استفاده شد. نمونه بتنی در فاصله 4 سانتی‌متر از چشمه قرار داده شدند. در این آزمایش از آشکارساز NaI(Tl) سه اینچ ساخت شرکت Amcrys روسیه استفاده شد. آشکارساز در فاصله 17 سانتی‌متر از چشمه قرار داده شد و از استوانه سربی با قطر داخلی 5/8 سانتی‌متر و قطر خارجی 5/12 سانتی‌متر و ارتفاع 15 سانتی‌متر به‌عنوان حفاظ اطراف آشکارساز استفاده شد. همچنین از کولیماتور سربی استوانه‌ای با قطر خارجی 5/12 سانتیمتر و دارای حفره داخلی به‌صورت مخروط ناقص با قطر قاعده پایینی 2 سانتی‌متر، قطر قاعده بالایی 3 سانتی‌متر و ارتفاع 2 سانتی‌متر در جلوی آشکارساز استفاده گردید. ولتاژ اعمال‌شده به آشکارساز 680 ولت و ضریب تقویت گین 8/7 تنظیم گردید. همچنین تحلیل‌گر چندکاناله MCA و نرم‌افزار Cassy Lab جهت آنالیز نتایج مورداستفاده قرار گرفتند. چیدمان آزمایش در شکل 1 ارائه گردیده است.

3- شبیه‌سازی با کد MCNP

MCNP، کد ترابرد ذرات به روش مونت‌کارلو[2] است که به‌منظور مدل‌سازی ترابرد و اندرکنش ذرات رادیواکتیو با ماده استفاده می‌شود. این کد از کتابخانه‌های سطح مقطع برهم‌کنش‌های هسته‌ای استفاده می‌کند و کمیت‌های موردنیاز را با خطای نسبی معین محاسبه می‌کند [6]. در پژوهش حاضر، ضرایب تضعیف خطی برای کلیه مخلوط‌های بتنی ساخته‌شده، علاوه بر روش تجربی، توسط کد MCNP نسخه 4C نیز محاسبه گردید و بین نتایج تجربی و شبیه‌سازی مقایسه صورت پذیرفت.

3-1- هندسه مدل

در کد MCNP، هندسه مدل توسط کارت‌های سلول و سطوح تعریف می‌شود. نمونه‌های مکعبی بتن توسط شش سطح صفحه‌ای موازی محورهای اصلی و آشکارساز توسط یک سطح استوانه‌ای موازی محور Z و دو سطح صفحه‌ای عمود بر محور اصلی استوانه به کد معرفی گردیدند. کولیماتورها و حفاظ‌های سربی نیز توسط سطوح استوانه‌ای، مخروطی و صفحه‌ای تعریف شدند.

3-2- چشمه

چشمه‌ها به‌صورت سطحی استوانه‌ای با توزیع ناهمگن توسط کارت چشمه عمومی SDEF و سایر پارامترهای موردنیاز به کد معرفی شدند. راستای تابش ذرات جهت مثبت محور Z و عمود بر سطح بتن و آشکارساز در نظر گرفته شد.

3-3- تعریف ماده بتن

در کد MCNP، برای تعریف ماده باید درصد وزنی عناصر تشکیل‌دهنده ماده مشخص باشد. به این منظور درصد وزنی عناصر تشکیل‌دهنده کلیه مخلوط‌های بتنی بر مبنای نسبت‌های اختلاط و ترکیب شیمیایی اجزای سازنده (حاصل از آنالیز XRD و XRF و همچنین گزارش ارائه‌شده توسط کارخانه سازندۀ مصالح) محاسبه شد و در جدول 4 ارائه گردید.

3-4- تعریف تالی[3]

خروجی کد، بر اساس نوع مسئله از تعریف تالی‌های مختلف حاصل می‌شود. به‌منظور محاسبه شار حجمی در سلول مربوط به آشکارساز، تالی F4 به کد معرفی گردید.

NPS=37500000 انتخاب شد. پس از اجرای کد، کلیه کنترل‌های آماری تأیید شد و خطای نسبی تاریخچه کلیه ذرات کمتر از 10‌% به دست آمد.

4- نتایج و بحث

4-1- مقاومت فشاری

مقاومت فشاری 28 روزه مخلوط‌ها در شکل 2 ارائه‌شده است. کلیه نتایج از میانگین‌گیری بین سه نمونه به دست آمد. همان‌طور که در شکل مشخص است، با افزایش مقدار سرباره سرب جایگزین ماسه از 0 تا 75 درصد، مقاومت فشاری با اندکی کاهش مواجه شد. افزایش میزان سرباره سرب از 75 به 100 درصد باعث کاهش محسوس و 8/24 درصدی مقاومت فشاری گردید. به نظر می‌رسد با افزایش میزان سرباره سرب، با توجه به اینکه سرباره سرب نسبت به ماسه مصرفی حاوی مقدار کمتری عنصر سیلیسیم است، مقدار سیلیسم موجود در بتن کاهش یافته و ژل هیدرو سیلیکات کلسیم کمتری در فرآیند هیدراسیون تولید می‌شود که درنتیجه آن مقاومت فشاری بتن کاهش می‌یابد. این کاهش شدید مقاومت با افزودن میکروسیلیس با نسبت 10% وزن سیمان جبران گردید. چنین رفتاری در مقاله تحقیقی نبوی و قاسم‌زاده موسوی نژاد [12] نیز گزارش‌شده است. همچنین مقایسه بین نمونه‌های حاوی میکروسیلیس با نمونه‌های بدون میکروسیلیس حاکی از آن است که افزودن پودر میکروسیلیس با نسبت 10% وزن سیمان به مخلوط‌های حاوی 0، 25، 50، 75 و 100 درصد سرباره سرب جایگزین ریزدانه، مقاومت فشاری را به ترتیب 3/8، 1/1، 1/3، 9/4 و 0/40 درصد افزایش می‌دهد که این افزایش در مورد نمونه حاوی 100% سرباره سرب، محسوس است.

4-2- سرعت پالس اولتراسونیک (UPV)

سرعت پالس اولتراسونیک برای مخلوط‌های بتنی 28 روزه در شکل 3 ارائه‌شده است. نتایج ارائه‌شده برای هر مخلوط، حاصل میانگین‌گیری بین سه نمونه است. مقادیر سرعت پالس مخلوط‌های بتنی در محدوده m/s 4860-4644 قرار گرفتند. مطابق طبقه‌بندی وایت‌هرست[4]، سرعت پالس بیشتر از m/s 4500 بیانگر کیفیت عالی بتن است بنابراین کلیه مخلوط‌های بتنی به‌عنوان بتن‌های باکیفیت عالی تلقی می‌شوند. بیشترین و کم‌ترین مقدار سرعت پالس به ترتیب مربوط به نمونه MS10 و LS100 بود که بالاترین و پایین‌ترین مقدار مقاومت فشاری را در بین کلیه مخلوط‌ها دارا بودند. همچنین، نتایج حاکی از آن بود که افزودن میکروسیلیس به مخلوط‌ها به افزایش سرعت پالس اولتراسونیک و درنتیجه بهبود کیفیت بتن منجر می‌شود که این بهبود کیفیت به معنی بتنی با خلل و فرج کم‌تر و درنتیجه بتن نفوذناپذیرتر است که این کاهش نفوذپذیری بتن تا حدودی باعث بهبود خواص محافظتی بتن در برابر اشعه گاما می‌شود.

4-3- ضریب تضعیف خطی

ضرایب تضعیف خطی کلیه نمونه‌های بتنی تعیین گردید. در محاسبه این ضریب از رابطه 1 موسوم به رابطه بیر-لمبرت[5] استفاده شد:

 (1)

در این رابطه، x ضخامت بتن برحسب سانتی‌متر، I₀ تعداد شمارش ثبت‌شده در آشکارساز در محدوده قله فتوپیک با کسر شمارش پیش‌زمینه در حالتی که نمونه بین چشمه و آشکارساز قرار ندارد و I تعداد شمارش ثبت‌شده در آشکارساز در محدوده قله فتوپیک با کسر شمارش پیش‌زمینه در حالتی که نمونه بین چشمه و آشکارساز قرار دارد هستند. در محاسبه این ضریب برای هر مخلوط، سه نمونه و هر نمونه سه بار تحت تابش اشعه قرار گرفت و مقادیر مذکور از میانگین‌گیری بین 9 داده محاسبه شدند. خطای نسبی برای کلیه نتایج ارائه‌شده کمتر از 3‌% بود. مقدار ضرایب تضعیف خطی در انرژی‌های Mev 662/0، Mev 173/1 و Mev 333/1 به ترتیب در شکل‌های 4، 5 و 6 ارائه گردیده است. باوجوداینکه افزایش میزان سرباره سرب در بتن به معنی افزایش درصد عناصر با عدد اتمی بالاتر و افزایش چگالی بتن است که به بیشتر شدن مقدار ضرایب تضعیف می‌انجامد [13]، نتایج حاکی از یک استثنا در این زمینه بود. افزایش میزان سرباره سرب جای­گزین ریزدانه از 75‌% به 100‌% ضریب تضعیف خطی تحت اشعه گامای ساطع‌شده از Cs-137 را با اندکی کاهش روبرو گردانید. به نظر می‌رسد علت این موضوع، کاهش شدید مقاومت بتن و تخلخل بیشتر مخلوط حاوی 100‌% سرباره سرب نسبت به مخلوط حاوی 75‌% سرباره سرب باشد. همچنین مشاهدات حاکی از افزایش ضریب تضعیف خطی با افزودن میکروسیلیس بود. بیشترین ضرایب تضعیف نیز در مخلوط LS100MS10 مشاهده گردید که ضرایب تضعیف آن در قیاس با بتن شاهد، در انرژی‌های Mev 662/0، Mev 173/1 و Mev 332/1 به ترتیب 8/21، 2/12 و 0/14 درصد افزایش بیشتر بود.

همچنین همان‌طور که در شکل‌ها مشخص است، با افزایش انرژی فوتون، ضرایب تضعیف خطی کاهش یافتند. تغییر مقادیر ضرایب تضعیف یک مخلوط با افزایش انرژی فوتون، ناشی از تغییر مکانیزم جذب و برهم‌کنش فوتون با ماده است. در انرژی‌های کم، متوسط و زیاد (بیشتر از Mev 022/1) مکانیزم اندرکنش غالب به ترتیب پدیده فوتوالکتریک[6]، پراکندگی کامپتون[7] و تولید زوج[8] است [14].

علاوه بر روش آزمایشگاهی، ضرایب تضعیف خطی به‌وسیله کد MCNP-4C نیز محاسبه شدند. در کد، مقادیر شار حجمی توسط تالی F4 محاسبه گردید. مقادیر این تالی در انرژی موردنظر و برای حالتی که بتن بین چشمه و آشکارساز قرار ندارد متناظر I₀ و برای حالتی حالتی­که بتن بین چشمه و آشکارساز قرارگرفته متناظر I هستند. محاسبه ضرایب تضعیف توسط رابطه 1 صورت پذیرفت. نمودار مقایسه بین ضرایب تضعیف حاصل از روش آزمایشگاهی و شبیه‌سازی مونت‌کارلو در شکل 7 ارائه گردید. همان‌طور که در شکل مشخص است بین نتایج شبیه‌سازی و روش آزمایشگاهی توافق نسبتاً خوبی مشاهده می‌شود. ازآنجایی‌که شبیه‌سازی مونت‌کارلو تأثیر مقاومت بتن را بر ضرایب تضعیف منظور نمی‌کند و شرایط هندسی آزمایش در آن ایده‌آل فرض می‌شود، مقدار ضرایب تضعیف محاسبه‌شده به روش شبیه‌سازی نسبت به نتایج به‌دست‌آمده در آزمایشگاه کمی بیشتر بود [15] ولی هر دو روش روند افزایشی و کاهشی واحدی را برای بتن‌های ساخته‌شده نشان دادند. شکل 8 درصد خطای شبیه‌سازی مونت‌کارلو را با در نظر گرفتن نتایج آزمایشگاهی به‌عنوان عدد مرجع نشان می‌دهد. همان‌طور که در شکل مشخص است، بیشترین مقدار خطا 2/17‌% بود. همچنین با افزایش انرژی فوتون اختلاف بین نتایج آزمایشگاهی و شبیه‌سازی کمتر شد به‌طوری‌که در انرژی Mev 332/1 نتایج شبیه‌سازی انطباق بیشتری با واقعیت داشتند.

5- نتیجه‌گیری

در این پژوهش، تأثیر به‌کارگیری سرباره سرب و میکروسیلیس در بتن بر مقاومت فشاری، سرعت پالس اولتراسونیک و خواص محافظتی در برابر اشعه گاما موردبررسی قرار گرفت. در محاسبه ضرایب تضعیف خطی علاوه بر روش آزمایشگاهی، از شبیه‌سازی مونت‌کارلو نیز استفاده گردید. نتایج به‌صورت زیر خلاصه می‌شوند:

1- با افزایش مقدار سرباره سرب جای­گزین ریزدانه از 75‌% به 100‌% مقاومت فشاری با کاهش 8/24‌ درصدی مواجه گردید. همچنین، سرعت پالس اولتراسونیک که پارامتری جهت ارزیابی کیفیت بتن است نیز با کاهش محسوس روبرو شد.

2- افزایش میزان سرباره سرب جایگزین ریزدانه از 75‌% به 100‌%، ضریب تضعیف خطی در برابر اشعه گامای ساطع‌شده از چشمه Cs-137 را با کاهش اندکی مواجه کرد که افزودن میکروسیلیس با نسبت 10‌% وزن سیمان این کاهش را به‌خوبی جبران نمود.

3- جای­گزینی میکروسیلیس با نسبت 10 درصد وزن سیمان به مخلوط‌های ساخته‌شده، مقاومت فشاری و سرعت پالس اولتراسونیک را افزایش داد. در مورد مخلوط حاوی 100‌% سرباره سرب جایگزین ریزدانه، این افزایش مقاومت فشاری محسوس‌تر بود.

4- نتایج، تأثیر مثبت سرباره سرب و میکروسیلیس را بر خواص محافظتی بتن در برابر اشعه گاما نشان داد به‌طوری‌که مخلوط LS100MS10 که حاوی 100‌% سرباره سرب جایگزین ماسه و میکروسیلیس با نسبت 10‌% وزن سیمان بود بیشترین مقادیر ضرایب تضعیف خطی را در برابر اشعه گاما دارا بود. ضرایب تضعیف خطی این مخلوط در مقایسه با بتن شاهد، در انرژی‌های Mev 662/0، Mev 173/1 و Mev 332/1 به ترتیب 8/21‌%، 2/12‌% و 0/14‌% بیشتر بود.

5- مقایسه بین نتایج شبیه‌سازی مونت‌کارلو با نتایج به‌دست‌آمده در آزمایشگاه توافق نسبتاً خوبی را نشان داد و روند افزایشی و کاهشی ضرایب تضعیف در هر دو روش باهم انطباق داشتند.

6- در بین مخلوط‌های ساخته‌شده، LS100MS10 با مقاومت فشاری عالی 62 مگا پاسکال و بیشترین ضرایب تضعیف خطی در هر سه انرژی گامای موردبررسی، جهت استفاده به‌عنوان حفاظ در برابر تابش اشعه گاما پیشنهاد می‌گردد.

6- قدرانی

نویسندگان لازم می‌دانند از همکاری صمیمانه اساتید و کارکنان دانشکده فیزیک و انرژی دانشگاه صنعتی امیرکبیر به‌ویژه ریاست محترم دانشکده جناب پروفسور حسین آفریده، مسئول مالی و اداری دانشکده آقای مهندس رسول سعیدی و مسئول آزمایشگاه هسته‌ای پیشرفته و نوترون آقای دکتر عقیل محمدی قدردانی نمایند.