集成回填材料的膨胀性能研究
发布时间：2019-09-12 02:12
【摘要】：与单一膨润土相比,集成回填材料(新疆沸石与新疆膨润土混合物、安徽凹凸棒石与新疆膨润土混合物)能够提高防渗阻隔能力、热传导能力等,本文主要研究初始含水率、压制载荷、干密度、膨润土含量等因素对集成回填材料的膨胀率及膨胀力的影响。试验结果表明,初始含水量对集成回填材料的最终膨胀率和膨胀力影响不大,试样加水后体积迅速膨胀,2000 min后体积增长速度缓慢,直至体积保持不变。同等情况下,压制荷载为20 MPa比10 MPa时最终膨胀率和膨胀力大,说明压制载荷对集成回填材料的膨胀性能有所影响;在同一含水率、同一压制载荷20 MPa条件下,最终膨胀率和膨胀力随干密度的增大而增大,这是因为干密度越大,混合物间的颗粒联系越紧密,当遇水膨胀后对膨胀仪的反作用也大。最后还得出复合矿物中膨润土含量占集成回填材料的比例越大,其膨胀率和膨胀力越大。同等比例下,由于沸石为非粘土矿物,而凹凸棒石为粘土矿物并含有部分蒙脱石矿物对复合矿物的膨胀性能有所贡献,因此添加凹凸棒石比沸石更容易得到膨胀性能较好的集成回填材料。然而在实际工程中采用集成回填材料时还要综合考虑影响其它工程性能和阻滞性能的因素,选择适合的集成回填材料配比及工程参数为将来高放深地质处理核废物打好坚实的基础。
【图文】：
ǎ囡市砼蛘吐什淮笥?.01mm，记录施加的荷载。膨胀力按下式计算:Pe=w×10A(3)式中:Pe—膨胀力(kPa);w—施加在试样上的总平衡荷载(N);A—试样面积(cm2)。2试验结果与讨论2.1样品在无荷载条件下的膨胀率2.1．1膨润土含量对膨胀率的影响对集成复合矿物ZB和AB分别按不同比例配合。复合矿物品按最优含水率制备，击实仪击实完后用环刀取样迅速放入膨胀仪中，调整表的初始读数;然后缓慢注入蒸馏水，读取不同时间表的读数，直到试样不再膨胀为止。不同比例ZB、AB膨胀率与时间关系曲线见图1，由图1可知，不同比例样品在无荷载条件下膨胀率差别很大。总体的规律是膨润土含量越高其膨胀率越大，试样加水后体积迅速膨胀，1500min后体积增长速度缓慢，直至体积保持不变含。同等比例条件下复合矿物ZB比AB的最大膨胀率小，尤其是同等比例下A5B5比Z5B5膨胀率大10%，说明膨胀率与矿物组成中凹凸棒石、沸石比例有密切关系。总的来说AB(凹凸棒石+膨润土)的膨胀率特性好于ZB(沸石+膨润土)，主要是因为沸石非粘土矿物，几乎没有膨胀性能，而凹凸棒石为粘土矿物并含有部分蒙脱石矿物对复合矿物的膨胀率有所贡献。a不同比例ZB膨胀率b不同比例AB膨胀率图1膨胀率与时间关系曲线Fig．1Thecurverelationhipbetweenswellingscapacityandtime2.1．2初始含水率和压制载荷对膨胀率的影响采用自制压实模具，直径为61.8mm，高为150mm，对A2B8分别预制干密度约为1.7g/cm3，不同的含水率在万能压力机压实，竖向荷载分别为10MPa和20MPa，由于压实速度对试样最终密度无显著影响［6－7］，本研究以加载速率为1.0mm，最后用环刀取样进行在无荷载作用下的测出试样的膨胀率，结果见图2。·62·
第4期范香等:集成回填材料的膨胀性能研究图2A2B8最终膨胀率－初始含水率Fig．2Finalswellingrate-initialwaterofA2B8由图2可以看出初始含水率对最终膨胀率影响不大，这与FEBEX膨润土含量为100%，干密度ρd为1.5g/cm3，竖向荷载(0.1，0.15，1.0，3.0)MPa的条件下［9］，在蒸馏水中达到完全饱和时，试样最终膨胀变形随初始含水量的变化图一致。结果表明，初始含水量对最终膨胀率影响不大，尤其是在较大荷载时，初始含水量对最终膨胀率基本没有影响。但实验开始时含水率为25%比15%的膨胀率增长的快，这是因为一开始试样未饱和需要吸水，达到饱和时膨胀率才明显体现出来。此外，，由图2可以看出，制样时的压制荷载为20MPa比10MPa下最终膨胀率大，说明压制载荷对混合物的膨胀率有一定影响。2.1．3干密度对最终膨胀率的影响采用自制压实模具，对凹凸棒矿物A2B8分别预制不同干密度，含水率为15%左右时压实成所需的干密度。无荷载作用下的膨胀率，发现随着干密度的增大最终膨胀率逐渐增大，见图3。结果显示与MatsuokaH［10］膨润土含量100%时，在初始含水量61.8%，竖直压力4.112MPa条件下的膨胀试验，在相同压力下，最终膨胀率随干密度的增大而增大。2.2样品在有荷载作用下的膨胀力2.2．1初始含水率和压制载荷对膨胀力的影响采用自制压实模具，进行A2B8分别预制干密度约1.7g/cm3，不同的含水率在万能压力机压实，竖向荷载分别为10MPa和20MPa，本研究以加载速率为1.0mm/s，最后用环刀取样进行在无荷载作用下的膨胀力，结果见图4。图3不同干密度A2B8膨胀率与时间曲线Fig．3ThecurverelationshipbetweensweelingofdifferentdensityofA2B8andtime从图4看出，在同?
【作者单位】： 西南财经大学天府学院;四川仁智石化科技有限责任公司;西南科技大学;
【基金】：国家自然科学基金项目(A3120080126)资助
【分类号】：TB303
本文编号：2534830
【图文】：
ǎ囡市砼蛘吐什淮笥?.01mm，记录施加的荷载。膨胀力按下式计算:Pe=w×10A(3)式中:Pe—膨胀力(kPa);w—施加在试样上的总平衡荷载(N);A—试样面积(cm2)。2试验结果与讨论2.1样品在无荷载条件下的膨胀率2.1．1膨润土含量对膨胀率的影响对集成复合矿物ZB和AB分别按不同比例配合。复合矿物品按最优含水率制备，击实仪击实完后用环刀取样迅速放入膨胀仪中，调整表的初始读数;然后缓慢注入蒸馏水，读取不同时间表的读数，直到试样不再膨胀为止。不同比例ZB、AB膨胀率与时间关系曲线见图1，由图1可知，不同比例样品在无荷载条件下膨胀率差别很大。总体的规律是膨润土含量越高其膨胀率越大，试样加水后体积迅速膨胀，1500min后体积增长速度缓慢，直至体积保持不变含。同等比例条件下复合矿物ZB比AB的最大膨胀率小，尤其是同等比例下A5B5比Z5B5膨胀率大10%，说明膨胀率与矿物组成中凹凸棒石、沸石比例有密切关系。总的来说AB(凹凸棒石+膨润土)的膨胀率特性好于ZB(沸石+膨润土)，主要是因为沸石非粘土矿物，几乎没有膨胀性能，而凹凸棒石为粘土矿物并含有部分蒙脱石矿物对复合矿物的膨胀率有所贡献。a不同比例ZB膨胀率b不同比例AB膨胀率图1膨胀率与时间关系曲线Fig．1Thecurverelationhipbetweenswellingscapacityandtime2.1．2初始含水率和压制载荷对膨胀率的影响采用自制压实模具，直径为61.8mm，高为150mm，对A2B8分别预制干密度约为1.7g/cm3，不同的含水率在万能压力机压实，竖向荷载分别为10MPa和20MPa，由于压实速度对试样最终密度无显著影响［6－7］，本研究以加载速率为1.0mm，最后用环刀取样进行在无荷载作用下的测出试样的膨胀率，结果见图2。·62·
第4期范香等:集成回填材料的膨胀性能研究图2A2B8最终膨胀率－初始含水率Fig．2Finalswellingrate-initialwaterofA2B8由图2可以看出初始含水率对最终膨胀率影响不大，这与FEBEX膨润土含量为100%，干密度ρd为1.5g/cm3，竖向荷载(0.1，0.15，1.0，3.0)MPa的条件下［9］，在蒸馏水中达到完全饱和时，试样最终膨胀变形随初始含水量的变化图一致。结果表明，初始含水量对最终膨胀率影响不大，尤其是在较大荷载时，初始含水量对最终膨胀率基本没有影响。但实验开始时含水率为25%比15%的膨胀率增长的快，这是因为一开始试样未饱和需要吸水，达到饱和时膨胀率才明显体现出来。此外，，由图2可以看出，制样时的压制荷载为20MPa比10MPa下最终膨胀率大，说明压制载荷对混合物的膨胀率有一定影响。2.1．3干密度对最终膨胀率的影响采用自制压实模具，对凹凸棒矿物A2B8分别预制不同干密度，含水率为15%左右时压实成所需的干密度。无荷载作用下的膨胀率，发现随着干密度的增大最终膨胀率逐渐增大，见图3。结果显示与MatsuokaH［10］膨润土含量100%时，在初始含水量61.8%，竖直压力4.112MPa条件下的膨胀试验，在相同压力下，最终膨胀率随干密度的增大而增大。2.2样品在有荷载作用下的膨胀力2.2．1初始含水率和压制载荷对膨胀力的影响采用自制压实模具，进行A2B8分别预制干密度约1.7g/cm3，不同的含水率在万能压力机压实，竖向荷载分别为10MPa和20MPa，本研究以加载速率为1.0mm/s，最后用环刀取样进行在无荷载作用下的膨胀力，结果见图4。图3不同干密度A2B8膨胀率与时间曲线Fig．3ThecurverelationshipbetweensweelingofdifferentdensityofA2B8andtime从图4看出，在同?
【作者单位】： 西南财经大学天府学院;四川仁智石化科技有限责任公司;西南科技大学;
【基金】：国家自然科学基金项目(A3120080126)资助
【分类号】：TB303
本文编号：2534830
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/2534830.html
