摘要：高放废物地下处置库中,地下水腐蚀衬砌混凝土析出的强碱性溶液,会扩散进入膨润土缓冲屏障内部,引起屏障性能的退化。设计专门的扩散试验单元,模拟KOH强碱性溶液在压实高庙子膨润土试样内部的扩散过程,研究辐射升温条件下膨润土中蒙脱石矿物含量及微结构变化,为我国高庙子膨润土缓冲屏障长期性能评价提供依据。设计24组正交试验,对初始干密度为1.80 g/cm3的压实膨润土开展KOH扩散试验,工况组合条件为:pH值为12.6,13.0和13.5,环境温度T为30℃和60℃,反应时间t为7,14,21和28 d。扩散试验终结之后对试样开展X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)试验。试验结果证实,高庙子膨润土中蒙脱石矿物溶解损失,与溶液pH值和试验温度的升高成正相关关系,显著溶解发生在接触带2 mm以内,最严重的情形下蒙脱石含量从初始的44.4%减少到25.9%。蒙脱石矿物的溶失可能与蒙脱石水化产生的羽翼状胶体的溶解有关。碱溶液对膨润土结构的损伤程度随扩散深度减缓,表观孔隙率逐渐降低。接触界面上肉眼观察到腐蚀裂隙;接触带0~4 mm范围内,膨润土团聚体结构遭受一定的破坏;大于4mm的范围,微结构形态基本保持不变。关于高庙子膨润土缓冲屏障长期性能的化学演化,今后应关注溶液化学性质、水力条件及固液反应时间等因素的影响。

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