高庙子钠基膨润土静力学性能初析

膨润土是核废物处置多重屏障系统之缓冲材料的主要组成材料，对其工程物理性能和化学缓冲性能研究是缓冲材料屏障层工程设计的基础。膨润土具有适宜的力学性能，是保证多重屏障系统稳定的一个基本因素。内蒙古高庙子膨润土矿床是我国高放处置库缓冲材料的供应基地。对高庙子钠基膨润土样品GMZ-1室温条件下无侧限抗压强度随干密度（1．4，1．6，1．8g／cm^3）和含水率（9％，14％，17％）的变化进行了系统测试。测试表明：无侧限抗压强度随干密度增加而增大；特定压实密度的膨润土无侧限抗压强度随含水率增加而减小。     

无损检测技术在缓冲材料砌块压制质量检测中的应用

缓冲材料是高放废物地质处置库的最后一道人工屏障,通常是以高压实预制砌块的形式堆砌在废物罐周围,砌块压制质量将极大地影响其工程性质。以缓冲材料压实砌块为研究对象,使用超声波测试、热传导测试和激光三维扫描3种无损检测方法,对不同尺寸和干密度的小型试样、大型砌块的不同位置进行了质量检测和分析。结果表明：小型试样的纵波波速随干密度和含水率的增大而增大,纵波波速与干密度呈近似线性关系,大型砌块的纵波波速随压制面距离的增加而减小;大型砌块顶面各个位置的导热系数变化不明显,砌块高度方向导热系数随压制面距离的增加而减小,且与纵波波速测试结果具有一致性。激光三维扫描技术可以快速、全面获取砌块的线、面和体等各种数据参数。因此,超声波测试、热传导测试和激光三维扫描可为缓冲材料大型砌块制备工艺的优化和砌块压制均匀性的评价提供重要的参数依据和技术支撑。     

静力压实膨润土-砂混合物膨胀特性研究

为研究缓冲回填材料静力压实试样的膨胀特性,选用高庙子钠基膨润土(GMZ)为缓冲回填材料的主料,对不同掺砂率的膨润土-砂混合物静力压实试样进行了室内膨胀力和膨胀率试验,并与动力击实高庙子膨润土-砂混合物试样的膨胀试验数据进行对比。结果表明,静力压实的高干密度试样膨胀特性试验数据结果可以很好地分布在动力击实低干密度试样数据拟合曲线上,说明静力压实与动力击实两种制样方法获得试样的膨胀特性具有完全的一致性,在现场施工时可以根据需要自由选择;同时也验证了最大膨胀力随初始干密度呈指数增长,最大膨胀率随初始干密度呈线性增长的正确性,说明高干密度与低干密度试样的膨胀特性,随掺砂率增大符合相同的变化趋势。     

Ca^(2+)盐溶液在高庙子膨润土中的扩散研究北大核心CSCD

高放废物地质处置库近场地下水可能会对处置库内的屏障体系产生影响,降低处置库的安全稳定。为研究地下水中盐离子在处置库内缓冲回填体系的扩散规律,本文开展了静态无外荷载条件下内蒙古高庙子(GMZ)膨润土在Ca^(2+)盐溶液中自发渗吸的吸附扩散室内试验。从土的微观结构和经典扩散理论对Ca^(2+)在不同干密度和初始饱和度的膨润土试样中的自发扩散规律进行了分析。研究结果表明,在膨润土初始饱和度相同的情况下,试样阻滞系数随其干密度增加而增大,此时Ca^(2+)的扩散能力减弱;当膨润土干密度相同时,随着初始饱和度的增加基质吸力作用减弱,阻滞系数减小,Ca^(2+)的扩散能力减弱。     

膨润土-砂混合物缓冲层轴向热传导性研究

膨润土-砂混合物作为高放废物处置库缓冲材料,在高放废物衰变释热作用下,其物理力学性能对处置库的稳定和安全性具有重要影响。本研究采用自行设计的装置,对按比例缩小后的不同干密度、含水率、掺砂率试样进行热传导模拟试验,并对缓冲层热-力耦合过程进行数值模拟分析,得到了缓冲层温度、应力和应变的变化及分布情况,重点分析了温度的影响。结果表明,增大试样干密度、含水率和掺砂率均可提高其导热性,应变也随之增大,应力受温度影响较早达到平衡;缓冲层靠近热源的位置温度、应力和应变最大,沿轴向方向递减,初始时刻变化明显。     

缓冲/回填材料-压实高庙子钠基膨润土的胀缩性试验研究

选用内蒙古高庙子钠基膨润土压实试样进行了室内膨胀力、膨胀变形以及收缩变形的实验.结果表明:高庙子膨润土具有高膨胀、低收缩的良好特性.试样的膨胀力随时间呈渐近线趋势增长,随含水量呈线性增长,随干密度呈指数增长;膨胀变形受初始干密度影响较大,收缩变形受初始含水量的影响较大;在高水分和干密度态下,试样膨胀力为0.85 ～ 4.64 MPa,无荷膨胀率为24.4％ ～40.8％,收缩系数为0.19 ～0.50.     

保压时间对压实膨润土孔隙结构影响的试验研究

为研究膨润土压实成型时保压时间对其孔隙结构的影响,采用冻干法对试样进行干燥,然后使用压汞仪测试其孔隙结构特征。试验结果表明:孔隙比和集合体间孔隙体积随着保压时间的增加而减小,极小孔隙的体积则随着保压时间的增加而增大。与不保压样品相比,保压60 min高干密度和低干密度样品的孔隙比分别减少了4.53%、9.40%,集合体间孔径峰值则分别降低了17.03%、21.67%。研究结果可为膨润土压实成型参数及工程实践提供依据。     

高压实缓冲材料热-湿耦合效应研究

以不同含水率的高压实钠基膨润土为对象,在自行研制的装置上开展了热-湿耦合模拟实验。结果表明：缓冲材料内的温度梯度随加热功率的加大而增大,随湿度和密度的加大而减小;缓冲材料中心温度即加热棒表面温度与某一径向点的温差与加热功率之间呈线性关系,各点处的斜率与其径向距离的对数呈线性关系。     

缓冲/回填材料砌块抗剪强度试验研究

抗剪强度是缓冲/回填材料机械缓冲性能的评价指标之一。使用单轴压实法制备缓冲/回填材料大型砌块并利用钻孔取芯获得其不同位置处代表性试样,通过直剪试验测定砌块的抗剪强度。实验结果表明：取芯方法对大型砌块剪切试验结果有较大影响;总体上看试样的抗剪强度越大,其发生剪切破坏时的剪位移越小。干密度1.79 g·cm^-3,含水率13.70%的1/8型扇形砌块的粘聚力为1.395 MPa,内摩擦角为26.18°。首次获得了米级尺度大型缓冲材料砌块及大型回填材料砌块的抗剪强度参数,为缓冲/回填材料的设计以及数值模拟工作提供了重要的输入条件。     

屏蔽混凝土性能试验

采用普通硅酸盐水泥及我国生产的粗、细骨料配制屏蔽混凝土试样,用正交设计试验方法和回归分析方法,研究用水量、砂率、水灰比对屏蔽混凝土性能的影响,以及与普通混凝土性能差异.试验表明,抗压强度随水灰比的增大而减小,呈现线性关系,影响最显著;其次是骨料的种类;龄期对屏蔽混凝土密度值影响不明显.各影响因素对屏蔽γ射线的屏蔽混凝土的密度、坍落度和抗压强度的影响及其变化规律,与对屏蔽中子射线的有相似之处.屏蔽混凝土与普通混凝土的力学性能变化规律相同.