編號(hào)：NMJS07610
篇名：石墨-膨潤(rùn)土緩沖材料的最優(yōu)配置方法
作者：談云志 彭帆 錢芳紅 孫德安 明華軍
關(guān)鍵詞： 石墨-膨潤(rùn)土 粒度 導(dǎo)熱系數(shù) 孔隙分布
機(jī)構(gòu)： 三峽大學(xué)三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 三峽大學(xué)特殊土資源化利用宜昌市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 上海大學(xué)土木工程系 三峽大學(xué)湖北省水電工程施工與管理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
摘要： 核廢料封存到處置庫(kù)后還會(huì)繼續(xù)釋放衰變熱,需要加快熱量向周邊圍巖消散,確保處置庫(kù)處于安全運(yùn)行狀態(tài)。而提高緩沖層的導(dǎo)熱性能成為解決該問(wèn)題的突破口。將天然石墨粉摻入到鈉基膨潤(rùn)土中,以期配置成導(dǎo)熱速度快、隔離能力強(qiáng)的緩沖層回填材料。通過(guò)開展石墨-膨潤(rùn)土混合物的自由膨脹率、恒體積膨脹力、飽和滲透系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)等試驗(yàn),研究石墨摻入率(Rg分別為5%、10%、15%、20%、30%、40%)和不同粒徑(297、150、74、44μm)對(duì)其水-力-熱性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明,摻入石墨后顯著提高了膨潤(rùn)土的導(dǎo)熱性能,但其提升幅度受石墨摻入率、初始含水率和初始干密度等因素影響。綜合分析石墨-膨潤(rùn)土混合物的水-力-熱性能參數(shù),發(fā)現(xiàn)最優(yōu)石墨摻入率處于15%~20%(質(zhì)量比)范圍內(nèi);相同石墨摻入率下石墨粒徑為150μm或74μm時(shí)混合物的水-力性能最優(yōu)。石墨-膨潤(rùn)土混合物壓實(shí)后的孔隙分布顯示,相同石墨摻入率下石墨粒徑過(guò)大或者過(guò)小都易形成大孔隙。究其原因,天然鱗片狀石墨呈扁平狀,大部分膨潤(rùn)土顆(團(tuán))粒小于石墨,與石墨屬于點(diǎn)-面接觸方式。尤其是壓實(shí)程度不高時(shí),膨潤(rùn)土顆(團(tuán))粒和石墨接觸面處存在大量的孔隙;而且石墨屬于憎水性材料,對(duì)水分子的拖拽力弱,即使膨潤(rùn)土吸水膨脹后,水分也容易從石墨薄片表面處通過(guò)。
