温度对GMZ膨润土的膨胀性能影响研究

在25℃,40℃,60℃和90℃的蒸馏水中对高庙子(GMZ)膨润土进行了膨胀性能试验。由于在试验条件下渗透膨胀占主导地位,GMZ膨润土的膨胀性能随温度的升高而增大,其中最大膨胀率随温度线性增加,而膨胀力随温度呈指数增加。压实GMZ膨润土的膨胀性能可用em=Kp^D-3表示。N2吸附试验结果表明温度对GMZ膨润土的表面分维D基本没有影响。在渗透膨胀条件下,采用扩散双层模型计算发现膨胀系数K与温度T_c之间存在线性关系,并且通过GMZ膨润土和Bikaner膨润土的膨胀试验进行了验证。将K–T_c线性关系与e_m–p分形关系相结合,提出了温度作用下GMZ膨润土膨胀性能的一种简便定量评价方法。     

高庙子膨润土GMZ001三向膨胀力特性研究

为研究高庙子钠基膨润土GMZ001的三向膨胀力特性,改进了三向胀缩仪,扩大了该仪器膨胀力的测量范围,进行了一系列不同干密度和不同初始吸力的三向膨胀力试验。研究结果表明:①在所研究的干密度、含水率范围内,竖向(平行于压实方向)膨胀力、水平(垂直于压实方向)膨胀力均主要与干密度有关,初始吸力对其没有明显影响。②水平膨胀力与竖向膨胀力之比随干密度的增大而减小;当干密度较小时,竖向膨胀力与水平膨胀力基本相等;当干密度大于1.6 g/cm3时,水平膨胀力与竖向膨胀力之比变化很小,其值稳定在0.78左右。③初始吸力、干密度均会显著影响膨胀力随时间变化曲线的形状;对于高吸力高干密度试样,其膨胀力–时间关系曲线在中间一段出现"平台"。④相同初始吸力下,膨胀力变化速率随干密度的增大有所增加,但不同干密度试样的膨胀力变化速率的差异随时间逐渐缩小;相同干密度下,尽管初始阶段高吸力试样的膨胀力发展更快,但一段时间后低吸力试样的膨胀力变化速率会比高吸力试样的大。⑤膨胀力最终平衡时间随干密度增大有所增加,而初始吸力对平衡时间影响不大。     

GCL膨润土衬垫膨胀量对渗透性能的影响

GCL膨润土衬垫有很好的吸水膨胀性能,作为防渗材料被广泛应用在环境工程和水利工程。在上覆荷载作用下,GCL膨润土衬垫的膨胀量会受到影响。采用膨胀试验和渗透试验研究上覆荷载与膨胀量之间的关系,以及膨胀量对渗透系数的影响。结果表明,随着上覆荷载的增加,GCL膨润土衬垫膨胀量明显减小,荷载超过1000 k Pa后几乎不会发生膨胀现象。GCL膨润土衬垫膨胀量大,防渗性能低,膨胀量达到12 mm时渗透系数增大1个数量级。根据拟合得到的膨胀量与上覆荷载、膨胀量与渗透系数的关系式,计算了不同堆载高度下的膨胀量和渗透系数,GCL膨润土衬垫上部铺设0.2 m的砂土,能大大提高安全性。     

高压实高庙子膨润土GMZ01的膨胀力特征

 高放废物深地质处置中，缓冲/回填材料系统起着工程屏障、水力学屏障、化学屏障、传导和散失放射性废物衰变热等重要作用，是高放废物地质处置库长期安全性和稳定性的有效保障。前人研究表明，膨润土是理想的缓冲/回填材料。在归纳总结压实膨润土膨胀力的室内试验研究成果的基础上，采用恒体积试验法研究高压实高庙子膨润土GMZ01的膨胀力特性，该膨润土已经被确定为我国高放废物地质处置库首选缓冲材料。结果表明，高压实高庙子膨润土GMZ01膨胀力随时间的变化曲线是一条渐近线，而时间/膨胀力与时间之间存在很好的线性关系；膨胀力发展过程曲线与吸水量曲线具有明显的阶段性特征；高压实高庙子膨润土的膨胀力和干密度之间存在指数关系，干密度是影响膨胀力的一项重要的因素。所取得的膨胀力特性成果，对于高庙子膨润土膨胀性能的正确判定具有非常重要的意义。     

盐碱演化环境下高压实GMZ膨润土膨胀变形特性

高放射性废物深地质处置库中,混凝土材料在地下水和辐射热的长期耦合作用下,不断衰解生成高碱性物质,进而影响高压实膨润土的膨胀变形特性,危及处置库运行安全。针对中国北山处置场地下水特征对缓冲/回填材料高压实高庙子(GMZ)膨润土变形特性的影响,分别配制北山地下水(BSW)、早期混凝土衰解液(YCW)和后期混凝土衰解液(ECW),开展了盐碱演化环境下高压实GMZ膨润土的一维膨胀变形试验,获取了初试干密度(1.50,1.60,1.70,1.80 g/cm³)和上覆荷载(0.1,0.2,0.4 MPa)对膨润土变形的影响规律。结果表明：随着BSW、YCW和ECW 3种溶液相继入渗,高压实膨润土的稳定膨胀变形率不断增加,但增加值逐渐减小;当YCW和ECW入渗时,稳定膨胀变形率的增加值随干密度增加而减小,随荷载增大而减小。基于压汞试验结果,阐明了盐碱演化环境下高压实膨润土持续膨胀的微观机理。研究成果可为中国处置库缓冲/回填材料的选择和工程屏障设计提供依据。     

砂-膨润土混合物膨胀力影响因素的研究

在放射性废料地质处置中，砂－膨润土混合物可用作缓冲回填材料，因而引起了人们对其性能的更加关注。通过室内试验，初步研究了砂－膨润混合物在不同含水量（4％－17．9％）、膨润土含量（10％－50％）和干密度（1．35－1．84g/cm^2）状态下的膨胀性能。通过对试验结果的分析，获得了一些有意义的结论。试验研究表明：砂－膨润土混合物的膨胀性能取决于其干密度、膨润土含量和含水量。含水量小于塑限含水量时，其膨胀稳定后的影响因素的分析中，使用蒙脱石的填充率这一参数来描述膨胀力。把粘土矿物含量、干密度的影响都统一到蒙脱石填充率对膨胀力的影响，建立了蒙脱石密度与膨胀力的函数关系。     

盐溶液对膨润土-砂混合物膨胀性能的影响

利用自制固结仪,开展膨润土-砂混合物在蒸馏水及不同浓度的NaCl、KCl和CaCl2溶液下的膨胀变形试验,研究盐溶液浓度和阳离子交换反应对混合物膨胀变形的影响.试验表明,试样在蒸馏水与不同浓度的NaCl溶液下可用同一条em-pe曲线表示,表明NaCl主要通过渗透吸力的作用影响混合物的膨胀变形.K+、Ca2+主要通过置换...     

新型膨润土遇水膨胀建筑密封材料研究

遇水膨胀类建筑密封材料产品有橡胶类和膨润土类2大系列，分析遇水膨胀类建筑密封材料的特点、存在的不足及其研究现状。我国膨润土资源丰富，为膨润土类遇水膨胀型建筑密封材料防（止）水技术的应用提供了资源基础。提出一种新型膨润土遇水膨胀建筑密封材料的制备方法。     

初始含水率对膨润土膨胀特性的影响

为了获得初始含水率对膨润土膨胀特性的影响规律,进行了不同初始含水率条件下无荷膨胀率、有荷膨胀率和膨胀力室内试验。试验结果表明:中等膨胀势膨润土在吸水饱和过程中无荷膨胀率、有荷膨胀率逐渐增大,且经历快速膨胀期、缓慢膨胀期和膨胀稳定期3个阶段。初始含水率越小,快速膨胀期历时越短,膨胀速率越快。随着初始含水率的增加,膨润土的无荷膨胀率、有荷膨胀率和膨胀力均呈减小趋势,且无荷膨胀率、有荷膨胀率线性递减,而膨胀力与初始含水率呈现良好负指数关系。     

新型膨润土遇水膨胀建筑密封材料的研究

遇水膨胀类建筑密封材料产品有橡胶类和膨润土类2大系列,分析遇水膨胀类建筑密封材料的特点、存在的不足及其研究现状。我国膨润土资源丰富,为膨润土类遇水膨胀型建筑密封材料防(止)水技术的应用提供了资源基础。提出一种新型膨润土遇水膨胀建筑密封材料的制备方法。     

膨润土膨胀指数试验方法探讨

膨润土又名皂土,在工农业生产中被大量应用,有着"万能土"之称。在新标准中删除了膨胀容的术语,加入了膨胀指数的定义及试验方法。在试验过程中发现该试验方法虽然结果精度较高,但占用时间过长。文章意在讨论当对试验结果精度要求不高时的一种替代方法。     

膨润土及其与砂混合物的膨胀试验

用固结仪完成了膨润土及其与砂混合物的一系列膨胀变形试验，由试验结果得到了蒙脱石孔隙比与上覆压力的通用表达式。试验结果表明，膨润土及其与砂混合物的膨胀变形特性与试样的击实条件有关，膨胀变形试验结果反映了膨胀矿物与水的相互作用。     

考虑渗透吸力影响膨润土的修正有效应力及其验证

普遍认为膨润土是高放废物地质处置库缓冲/回填层的理想材料,膨润土在地下水溶液中的膨胀变形和剪切强度关乎高放废物地质处置库的安危。地下水溶液中膨润土膨胀变形和剪切强度受到渗透吸力影响,根据膨润土表面分形模型,建立考虑渗透吸力应力影响的修正有效应力公式,用竖向应力p和渗透吸力π表示为■,并采用膨润土在NaCl溶液中的膨胀变形和剪切强度进行验证。NaCl溶液中膨润土的膨胀变形与修正有效应力p~e表示为同一曲线■,峰值剪切强度与修正有效应力p~e表示为同一直线■,符合Mohr–Coulomb准则。     

硅灰石和膨润土增强膨胀型钢结构防火涂料

合成具有改善钢结构耐火性能的膨胀型涂料的新配方,涂料配方基于硅灰石和膨润土增强的可膨胀石墨,根据硅灰石和膨润土含量及不同研磨时间配制了十种膨胀型涂料配方。结果表明：随着填料（硅灰石和膨润土）含量和研磨时间增加,炭膨胀率增加,同时能够减少热源向钢板基材的热渗透。X 射线衍射（XRD）分析表明残炭中含有硼酸铝,硼酸铝具有很高的热稳定性,能增强涂料的耐火性能。随着填料含量和研磨时间增加,残炭中碳含量增加、氧含量减少、磷含量增加,较高比例的磷能够有助于增加碳质炭的形成。较高填料含量和研磨时间能够增加残余重量和耐火性能。     

对膨胀防火密封材料起始膨胀温度测试方法的研讨

通过大量测试、分析发现要客观真实地表征膨胀密封件的起始膨胀温度,应该联合使用TGA和TMA等技术手段进行综合的测试和分析。     

压实膨润土膨胀应变时效性试验及模型研究

本文对高庙子膨润土试样竖向膨胀应变时效性进行了试验和理论研究。首先,3种不同含水率的高庙子膨润土粉末被压实到2种不同干密度,然后保持试样含水率不变分别静置0、1、7、15、30和90天,最后利用膨胀变形仪对静置完成后的试样的水化膨胀变形进行了测量,试验结果表明:试样的水化膨胀曲线呈双曲线型,水化初期膨胀明显,之后逐渐稳定;竖向膨胀应变随初始干密度的增加而增大,与初始含水率关系不明显;最大竖向膨胀应变随静置时间的增长不断衰减,且静置前期衰减明显,后期趋于稳定;基于试验成果,通过类比,建立了压实膨润土的膨胀应变时效性经验模型,拟合结果表明该模型能够较好地反映静置时间对高庙子膨润土膨胀应变的影响。     

高庙子膨润土膨胀力时效性试验研究

针对高庙子膨润土在不同含水率和不同干密度条件下膨胀力时效性进行了试验研究。首先采用静力压实法将3种不同含水率的高庙子膨润土粉末压实为两种不同密实状态的试样,随后在保持压实试样的体积和含水率不变的条件下,分别静置0,1,7,15,30和90 d,最后采用膨胀仪对完成静置试样的膨胀力进行量测;同时结合静置过程,完成了部分试样的扫描电镜（SEM）试验。试验结果表明：高庙子膨润土的膨胀力随静置时间的增长不断减小,且前期减小明显,后期逐渐趋于稳定;膨胀力的时效性与试样初始条件有关,试样含水率和干密度越大,膨胀力随静置时间的衰减越明显,即时效性越强。SEM试验结果表明,静置90 d后,高庙子膨润土内的蒙脱石发生了水化,集合体分解,颗粒相互黏结,微观孔隙结构趋于均质化,呈现点阵式的絮状结构;试样静置过程中不同微观结构层次之间的水分重分布导致的蒙脱石水化是高庙子膨润土静置过程中膨胀力降低的主要内在原因。     

可膨胀石墨对钢结构防火涂料防火性能的影响

采用聚乙烯吡咯烷酮对可膨胀石墨进行表面修饰.研究了表面修饰前后可膨胀石墨及其用量对水性超薄膨胀型钢结构防火涂料防火性能的影响.结果表明:与表面未修饰可膨胀石墨相比,表面修饰后的可膨胀石墨在水中有较好的分散性,对涂料防火性能有更明显的提高作用;当表面修饰后可膨胀石墨用量为3.2%(质量分数)时,防火涂料的防火性能最好,可使样板背温较长时间维持在288℃.     

膨润土表面分维的试验确定

压实膨润土因其膨胀特性被用作高放射性核废料深地质处置工程的缓冲材料,膨润土的膨胀特性与其表面特性有关。对原始膨润土粉末以及被不同浓度的NaCl溶液浸泡过的膨润土进行N₂分子吸附实验,测得N₂吸附等温线,对吸附等温线采用Frenkel-Halsey-Hill(FHH)方程和Neimark热力学方法计算表面分维,计算结果表明,采用两种方法计算的表面分维基本相同。膨润土的表面性质受NaCl溶液浓度的影响较大,表面分维随NaCl浓度的增加呈现出先增大后减小的趋势,这是由于浓度不同膨润土表面吸附的Na⁺量不同所引起的。     

温度和盐/碱作用下膨润土-砂-石墨缓冲材料膨胀力性能演化

缓冲材料是核废料等高放废物地质处置库的最后一道工程屏障,要想科学合理地评估缓冲材料的实际工作性能,需对温度场和化学场作用下非饱和缓冲材料的膨胀特性有清晰的认识。以膨润土-砂-石墨缓冲材料(BSG)为硏究对象,基于自主研发的膨胀力试验装置,系统研究了温度、化学溶液对BSG混合物的膨胀力的影响。结果表明:高温和化学溶液降低膨胀力。阳离子类型的影响通过其化学活性的差异来解释。Ca²⁺离子具有比Na⁺离子更高的交换容量。温度对膨胀力的影响超过了阳离子类型,在室温条件下,加入CaCl₂溶液的BSG混合物的膨胀力高于加入NaCl溶液的,而高温下规律则相反。随着NaOH溶液pH值的增加,膨胀力减小。在较高的温度下,下降速率取决于NaOH溶液pH值。高浓度的OH^-有利于双层膨胀和土体结构重排,不同浓度的NaOH溶液对膨胀力的影响表现为Na⁺和OH^-的相互作用。土体结构重新排列引起的双层膨胀力的增加和膨胀力的降低分别由双层厚度的减小和蒙脱石和硅酸盐矿物的溶解控制。