高放廢物緩沖砌塊微觀結構研究.pdf

1、截止目前，高廟子膨潤土與石英砂的混合物已經被確定為我國理想的緩沖回填材料，并展開了大量的可行性研究。室內小試樣形狀規(guī)則、尺寸較小，加工制備條件能夠得到理想的控制。但是，在實際的工程處置中，壓實砌塊必須采用工業(yè)化壓實設備，批量加工成特定的形狀，需要通過工業(yè)化放大試驗解決關鍵制備技術以及尺寸效應等問題。
　　蘭州大學張虎元研究室參考國內外已有的砌塊壓制相關研究，開發(fā)機械化壓實設備，并且提出以1/6和1/12型扇形砌塊共同組合的雙層緩沖

2、屏障概念模型，確定了扇形緩沖回填材料砌塊基本尺寸。本研究分別以黃土砌塊和膨潤土-砂緩沖砌塊為研究對象，通過CT掃描、電鏡試驗、壓汞試驗等，分析工業(yè)砌塊材料的微觀結構特征，以期從微觀的角度揭示砌塊不均勻性的內在原因。主要包括兩方面內容：黃土砌塊預備試驗以及膨潤土-砂混合型緩沖砌塊微觀結構研究。
　　第一部分為黃土砌塊預備試驗，以萃英山黃土為主要材料，制備目標干密度ρd=1.80g/cm3，目標含水率ω=13％的1/12型扇形砌塊進行

3、CT掃描，通過斷層掃描圖像觀察砌塊內部微觀結構特征以及定量分析CT圖片，從而得到砌塊內部沿著不同方向的密度分布。最終證明：黃土砌塊內部密度分布沿著不同的方向呈現出規(guī)律性分布，其中以高度方向密度變化較為明顯。第二部分為膨潤土-砂混合型緩沖材料砌塊微觀結構研究，以1/12型扇形砌塊為主要研究對象，設計摻砂率為Rs=30%，目標含水率和目標干密度各不相同的兩組平行試驗，將制備好的砌塊以4×4×4進行分割，并且依據CT試驗的結果，選取每個砌塊沿

4、著高度方向具有代表性的四個小試塊進行電鏡掃描和壓汞試驗，主要結論如下：
　?。?）通過CT斷層掃描圖片，可以看到，砌塊內部存在明顯的團聚體。對于同一個砌塊，沿著不同的方向，密度呈現出規(guī)律性分布。其中沿著高度方向，以中間層為對稱點，砌塊的密度基本呈對稱分布，上下層較大，中間層最小。沿著角度方向，密度分布較為均勻。沿著半徑方向，圓中心一側密度略大于圓周邊一側。
　　（2）通過對比分析壓汞試驗得到的孔徑分布曲線發(fā)現：隨著干密度的增

5、大，試樣內部孔徑范圍逐漸縮小。隨著含水率的增加，試樣內部的孔徑范圍極速擴大。
　?。?）對于同一個砌塊，沿著高度方向，孔徑分布曲線并沒有表現出明顯的分布規(guī)律。對于含水率相同干密度不同的三個砌塊，隨著干密度的增大，砌塊內部的孔徑范圍縮小，孔隙結構類型減少，這說明，干密度越大，砌塊內部的孔隙大小越均勻。對于干密度相同含水率不同的三個砌塊，隨著含水率的增加，同一砌塊內部孔徑范圍逐漸擴大，并且孔隙結構類型增加，這說明，含水率越大砌塊內部孔