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密实砂一膨润土混合物膨胀特性的试验研究

    

 密实砂一膨润土混合物膨胀特性的试验研究

  密实砂一膨润土混合物作为高放废料地质处置的缓冲材料,人们越来越关心它的性质。通过大量的试验,研究了密实砂一膨润土曲膨胀特性,阐明了其膨胀过程和方孟,得出了一些有意义的结论。

  目前世界上许多国家正在计划将高水平放射性废料作地质处置。高放废料的地质处置的概念是:选择岩体完整性较好地层,在距地面500~1000m深的岩层中建造地下核废料存贮库,将封装有高放废料的金属罐放置在存贮库中,然后在金属罐和围岩之间填充密实的砂.膨润土混合物作缓冲材料。缓冲材料的作用是:(1)作为金属罐的保护层,延长金属罐的寿命,这要求缓冲材料具有非常低的渗透系数;(2)减慢地下水在贮存库区域内的渗透速度,在贮存罐被腐蚀穿孔后,延缓放射性核素随地下水的渗流而扩散;(3)吸附放射性核素,这要求缓冲材料有较强的离子交换能力以及适当的初始吸附阳离子;(4)散热作用,将放射性核素衰变的热量传导到围岩中去;(5)当围岩出现裂隙时,吸水膨胀,封堵裂隙,这就要求缓冲材料有良好的膨胀性。

  由于密实砂一膨润土混合物的低渗透性、较强的离子吸咐能力和阳离子交换能力及高膨胀性,在加拿大、日本、瑞典等国家都有将其作为缓冲材料的报导。我国近两年也开始研究其性质,为设计高放废料贮存库作基础性的工作。由于在核废料贮存期问,贮存库的围岩有可能发生开裂,因而缓冲材料必需具有膨胀性,然而对于作为缓冲材料的密实砂.膨胀土混合物的膨胀特性的研究还很少,本文通过一维有荷膨胀率试验和膨胀力试验对密实膨润土的膨胀性能进行了初步的研究。

  密实砂-膨润土混合物的膨胀率和膨胀力发展曲线;膨胀土的膨胀是由亲水矿物的水化引起的,膨胀率和膨胀力与含水量无关;引入蒙脱石的膨胀率概念后,建立了一维有荷膨胀轴向力和蒙脱石膨胀率的函数关系,函数表明当缓冲材料出现应力自由面时会发生巨大的膨胀。

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