高碱溶液对高庙子膨润土侵蚀作用的研究

采用NaOH溶液模拟高放射性核废物处置库中可能产生的高碱性孔隙水,对初始干密度为1.70 g/cm³的高庙子（GMZ）膨润土试样进行渗透侵蚀试验,借助扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）对侵蚀后试样的表观特性进行观察分析,对碱溶液侵蚀对膨润土试样膨胀性、渗透性、孔隙比和化学成分的影响规律进行解释,以研究碱性孔隙水侵蚀对膨润土性能影响的微观机理。结果表明,GMZ膨润土主要成分蒙脱石呈层片状结构,蒙脱石水化会在其表面形成羽翼状的胶体,会堵塞试样的孔隙;高碱性溶液的侵蚀会造成膨润土水化产生的羽翼状胶体溶解和膨润土结构的不可逆性破坏,并且破坏程度与碱溶液的浓度成正相关关系;经高碱性溶液侵蚀的膨润土试样,其表面有明显的溶蚀痕迹,说明碱溶液的入渗侵蚀会造成膨润土有效成分蒙脱石的溶解,试验结果与X射线衍射（XRD）测试结果吻合。因此,碱性孔隙水的入渗侵蚀会逐渐溶解膨润土中的蒙脱石,破坏了膨润土的结构,增大了膨润土的孔隙率,进而降低了膨润土的膨胀性,提高了膨润土的长期渗透性,最终造成膨润土的封闭和缓冲性能降低。     

膨胀性非饱和土统一硬化模型

缓冲和回填材料的选择作为高放废物处置中的重要一环,有着非常重要的作用。许多研究表明:高庙子膨润土的诸多优良特性如低渗透性、高膨胀性、热稳定性等非常适合作为高放废物处置的缓冲和回填材料。针对高庙子膨润土的高膨胀性,在超固结非饱和土统一硬化模型的基础上,通过引入一项与原有塑性体变相耦合的膨胀体变,建立了能够反映土体湿化膨胀的膨胀性非饱和土统一硬化模型。该模型能够较好地反映出膨胀性非饱和土的高膨胀性及其膨胀效应随初始干密度、超固结程度变化等特性。     

膨润土的膨胀性衰减研究

利用地球化学软件Phreeqc模拟了高放核废料处置库的高压实MX80膨润土中发生的水文地球化学反应,基于长时间尺度的研究的需要,忽略热、力、流等因素的影响,主要考虑了K⁺、Ca²⁺、Na⁺、Mg²⁺四种阳离子的离子交换和矿物溶解沉淀反应,建立了膨润土中的一维离子运移反应模型。模拟了不同外界流体作用下,膨润土化学组分在时间和空间上的变化。结合化学组分变化结果,对膨润土膨胀性衰减情况进行了计算和评估。得到1万年后海水和地下水环境下的MX80膨润土膨胀性衰减系数分别达到0.79和0.91。     

鄂州膨润土湿法提纯及钠化改型试验研究

以湖北鄂州低品位钙基膨润土为试验研究对象,采用湿法提纯工艺,选用0.5%六偏磷酸钠为分散剂,矿浆浓度25.0%,将膨润土纯度从75.43%提高到89.91%。对提纯后的膨润土进行钠化改型试验,确定了影响钠化的主要因素和钠化最佳工艺条件,制备的钠基膨润土d（001）为1.237 0nm,膨胀容和胶质价分别为72mL/g及500mL/15g,为优质的钠基膨润土。     

盐溶液饱和高庙子膨润土的强度特性

膨润土因具有高膨胀性、低渗透性、优良的核素吸附性等性质,被选作深层地质处置库的缓冲和回填材料。为研究围岩孔隙溶液对膨润土强度的影响,将GMZ07膨润土试样在不同浓度的Na₂SO₄溶液中饱和、固结后进行直剪试验,分析溶液浓度对GMZ07膨润土抗剪强度的影响。试验结果表明,随着盐溶液浓度的增加,膨润土试样的黏聚力及内摩擦角均增大,强度显著提高。在膨润土表面分形模型的基础上,引入考虑渗透吸力的修正有效应力对试验结果进行了解释。将通过修正有效应力计算得到的GMZ07膨润土在Na2SO4溶液中的抗剪强度与实测抗剪强度进行比较,二者基本吻合,验证了考虑渗透吸力的修正有效应力的正确性。     

钙基膨润土用于铸造型砂粘结剂的研究与实践

以湖北鄂州某地钙基膨润土为原料,以Na2CO3为改性剂,采用双螺旋挤压工艺制备钠基膨润土,确定了该地区膨润土钠化改性最优生产工艺条件。实践表明,钠化改性后的膨润土性能有较大的提高,可满足铸造用膨润土的要求。     

膨润土在高碱环境中的反应变化特征

膨润土具有高膨胀性、低渗透性以及优良的核素吸附能力,被选为高放废物处置库的缓冲回填材料。然而,作为处置库主要建造材料的混凝土会随着时间衰退分解产生高碱性溶解物,与地下水形成高碱性孔隙水,膨润土会与之反应,使得孔隙结构和性能发生较大的变化而影响处置库的封闭性。本文分析了膨润土和高碱性孔隙水的反应过程以及两者之间反应的主要影响因素,总结出高碱性环境中膨润土的反应变化特征。     

膨润土防水材料的防水机理

以钠基膨润土为原料,选用合适的匹配材料和添加剂加工制作的膨润土防水板、膨润土胶泥和膨润土止水条是利用钠基膨润土遇水膨胀性而以水止水、自封结构和防水基面上的小裂缝,并给防水基面施加膨胀压力,保证防水效果。     

核废料处置库膨润土膨胀变形研究

膨润土因其优良的膨胀性,常被用于核废料处置库的土障材料。因为核废料处置库会受到温度、渗流、力学、化学等多场耦合作用,膨润土在复杂环境下的的膨胀特性也会受到影响。本文建立了一个核废料处置库的多场耦合模型,模拟了核废料处置库中膨润土土障的温度、饱和度、应力和位移情况,对复杂环境下的膨润土土障的安全性能进行了评价。     

膨胀性软岩隧道支护结构受力特性及缓释方法

隧道工程中因软岩的膨胀性而诱发的隧道支护结构失稳现象十分普遍。以膨胀性软岩导致隧道围岩结构非均匀受力为出发点，研究膨胀性软岩隧道支护结构的受力特性，试图建立一种膨胀性软岩隧道支护结构受力缓释方法。在初期支护与二次衬砌之间植入团粒膨润土作为缓冲层，开展室内缩尺物理模型试验。通过MIDAS GTS NX软件建立三维数值模型，对比分析加入缓冲层前、后的膨胀性软岩隧道支护结构的受力特性。根据隧道力学理论推导构建膨胀性软岩隧道支护结构受力缓释模型，得到缓释系数表达式，据此验证膨胀性软岩隧道支护结构受力缓释方法的实用性。研究结果表明：加入缓冲层后，支护结构的变形及围岩膨胀力较加入前明显变小，变形均呈拱顶下沉、拱底向上隆起、拱腰向内收敛的特征；缓冲层通过对抗、弱化、传递以减小作用于支护结构上的围岩膨胀力，使单一的集中受力体系转变为均布荷载体系；通过缓释模型计算得出缓释系数为30%～50%，表明在初期支护与二次衬砌之间植入团粒膨润土作为缓冲层可以起到缓释膨胀力的作用，可为解决软岩隧道膨胀问题提供参考。     

钻井泥浆用膨润土的试验研究

本文对湖北膨润土进行了品质分析,并对其在钻井用膨润土方面的应用进行了试验研究。结果表明：湖北膨润土在最佳钠化条件下生产的成品中加入增效剂后,膨润土钻井泥浆性能有很大的提高,可以满足钻井液用土一级品指标要求,为湖北膨润土生产钻井液用土提供了依据。     

高庙子膨润土热膨胀特性试验研究

采用DIL806热膨胀仪,通过室内试验系统研究了不同影响因素对高庙子压实膨润土样品热膨胀性能的影响,获得了膨润土样品热膨胀系数随干密度、升温速率、含水率和环境气氛等条件的变化规律.试验结果表明:膨润土样品的热膨胀系数随着干密度的增大而增大;样品热膨胀系数随初始含水率的升高而降低;高含水率的膨润土样品,其热膨胀系数随升温...     

钙基膨润土钠化改型及其应用

采用碳酸钠或其它钠盐作改型剂,可将天然的钙基膨润土转化为人工钠基膨润土,从而提高钙基膨润土的物理、化学性能。将钠化改型的钙基膨润土直接用于建筑涂料中,不但能明显地改善涂料的性能,而且可大幅度地降低涂料的生产成本。     

我国主要膨润土矿床原矿理化性能测试分析研究

利用采集到的国内主要产地的膨润土原矿,分析了各地膨润土的理化性能,探讨了膨润土的理化性能与层间阳离子的关系。研究结果表明,膨润土因其属型和属性不同使其理化性能有较大的差异,其中层间阳离子类型是影响膨润土理化性能的重要因素,钠基膨润土具有高的胶质价、膨胀指数等理化指标优于其他类型的膨润土。     

非饱和膨润土失水收缩与冻结体变关系研究

与饱和膨润土呈现冻胀现象不同,非饱和膨润土在冻结过程中体缩现象显著,其体缩可能与其失水收缩和冰水相变后产生的冰晶胶结作用有关。为探究非饱和膨润土的冻结体变特征,进行了不同初始孔隙比、饱和度下的三维等温体变试验、常温风干试验。试验结果表明:非饱和膨润土冻结温度低于粉质黏土,和其初始含水率正相关;非饱和膨润土在冻融循环中存在低密度土体被压密,高密度土体密度减小的现象。非饱和膨润土在冻结过程中,低饱和度土样存在明显的体缩现象,随着饱和度的提高,其体缩现象逐步消失直至出现明显冻胀;这种现象说明:冻结过程中,不仅存在冰水相变引起的冻胀作用,而且还存在着由于冰水胶结而产生的体缩作用;通过进一步的数据分析,得到了冰水相变导致的体变与土体体积含冰量之间的关系,它综合反映了饱和度、孔隙比、温度等因素对非饱和膨润土冻结体变特性的影响。     

膨润土的改性研究及在污水治理中的应用

介绍了蒙脱石的结构和基本性质 ,对近年来我国膨润土的活化、改性技术如焙烧活化、酸活化、无机改性、有机改性、交联膨润土的合成和改性机理及改性效果进行了归纳总结。活化改性改善了蒙脱石的微观结构 ,提高了膨润土的吸附能力和离子交换能力 ;对改性膨润土在污水治理中的应用进行了综述。改性膨润土可去除水体中的重金属离子、芳香族化合物、有毒难生物降解有机物 ,还具有脱色、脱磷、除臭等作用。给出了改性膨润土去除水中重金属离子、有机污染物的机理。指出了膨润土在污水处理中存在的问题 ,并展望其应用前景 ,认为膨润土是一种很有前途的污水处理材料。     

The effects of technological voids on the hydro-mechanical behaviour of compacted bentonite–sand mixture

Compacted bentonite-based materials are often used as buffer materials in radioactive waste disposal. A good understanding of their hydro-mechanical behaviour is essential to ensure disposal safety. In this study, a mixture of MX80 bentonite and sand was characterised in the laboratory in terms of water retention property, swelling pressure, compressibility and hydraulic conductivity. The effects of the technological voids or the voids inside the soil were investigated. The technological voids are referred to as the macro-pores related to different interfaces involving the buffer material, whereas the voids inside the soil are referred to as common macro-pores within the compacted bentonite/sand mixture. The results obtained show that at high suction, the amount of water absorbed in the soil depends solely on suction, whereas at low suction it depends on both suction and the bentonite void ratio. There is a unique relationship between the swelling pressure and the bentonite void ratio, regardless of the sample nature (homogeneous or not) and the sand fraction. However, at the same bentonite void ratio, a higher hydraulic conductivity was obtained on the samples with technological voids. The effect of sand fraction was evidenced in the mechanical yield behaviour: at the same bentonite void ratio, the bentonite–sand mixture yielded at a higher pre-consolidation stress.     

膨润土的改性方法及其在废水处理中的应用

对膨润土的结构及其基本性质做了简单介绍,重点探讨了膨润土的改性及改性膨润土在去除重金属离子、去除有机污染物、除磷及脱色等废水处理领域中的应用,并指出了目前改性膨润土在废水处理中存在的问题。