高放废物地质处置用低pH胶凝材料及其基本性能试验研究

pH值小于11的低pH胶凝材料是高放废物处置库建造所需的关键材料。为支撑我国北山高放废物地质处置地下实验室和未来处置库的建设，本文采用破碎溶出法，研究普通硅酸盐水泥掺入不同矿物掺合料后硬化体pH值的变化规律，得到了低pH胶凝材料的配比。通过渗透、浸泡和极限溶出试验评价了低pH胶凝材料的可靠性，借助X射线衍射和扫描电镜，结合室内试验，测定分析了其水化产物、抗压强度和流变参数，并评估了其对北山地下水环境的影响。结果表明：胶凝材料中CaO/SiO₂(质量比)与硬化体pH值呈线性关系，低pH胶凝材料的基础配比为在普通硅酸盐水泥中掺入40%的硅灰，硬化体渗透水和浸泡水的pH值分别在约28 d和90 d降低至11以下，在万年尺度分解为松散颗粒时的最大pH值约为11.2,满足处置库要求。与普通硅酸盐水泥相比，低pH胶凝材料150 d水化产物中不含氢氧化钙，胶砂体28 d抗压强度更高，但相同水胶比时注浆浆液的黏稠度更大；按照水固比1∶1浸泡硬化体，浸泡水的主要离子浓度变化幅度不大，对北山地下水环境的影响更小。