[发明专利]一种地下核电站防渗复合灌浆材料及应用在审
申请号: | 201410264191.2 | 申请日: | 2014-06-13 |
公开(公告)号: | CN104058662A | 公开(公告)日: | 2014-09-24 |
发明(设计)人: | 杨启贵;施华堂;周述达;李洪斌;徐年丰;张志国;王汉辉;刘加龙;闵征辉;丁刚 | 申请(专利权)人: | 长江勘测规划设计研究有限责任公司 |
主分类号: | C04B28/00 | 分类号: | C04B28/00;C04B14/10 |
代理公司: | 武汉开元知识产权代理有限公司 42104 | 代理人: | 陈家安 |
地址: | 430010 湖*** | 国省代码: | 湖北;42 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 地下 核电站 防渗 复合 灌浆 材料 应用 | ||
技术领域
本发明涉及地下核电站放射性废水地下迁移防护系统,具体指一种地下核电站防渗复合灌浆材料,本发明还涉及这种复合灌浆材料的应用。
背景技术
日本福岛核事故发生后,引发了全球对核电站的安全问题又一次深思,地下核电站因其有岩体的天然防护和屏蔽,大大降低了核电站发生含核素的放射性废水大规模扩散的事故风险,从而将成为未来核电发展的一种新方向。地下核电站将涉核建筑物布置在地下,不仅避免了事故工况下放射性废水产生地表径流污染,并能将可能产生的放射性废水在岩体中隔绝处置。地下核电站严重事故工况下,设置高标准隔水帷幕阻断放射性废水外渗污染地下水体,确保严重事故下放射性废水地下迁移可控,是关系到地下核电站对周边生态环境影响的重要问题。目前,国内高标准隔水帷幕主要通过可灌性好的高分子材料灌浆形成,价格昂贵,且在地下核电事故工况的高温、辐射条件下,高分子化学浆材的分子结构稳定性和耐久性均存在较大问题,需要进一步深入研究适应地下核电站事故工况的高标准隔水帷幕灌浆浆材和灌浆工艺。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有背景技术的不足之处,而提供一种地下核电站防渗复合灌浆材料及应用。
为了实现上述目的,本发明所述地下核电站防渗复合灌浆材料用于填充岩体裂隙,其特殊之处在于:选用纳米级粘土和水泥组合而成的复合物与水作为灌浆材料进行岩体裂隙填充。当岩体裂隙的开度小于0.2mm时,所述复合物中纳米级粘土和水泥按重量2-4:1配比,复合物与水按重量1:3-5配比;当岩体裂隙的开度在0.2mm~0.5mm之间时,所述复合物中纳米级粘土和水泥按重量为1-2:1配比,复合物与水按重量1:2-5配比;当岩体裂隙的开度大于0.5mm时,所述复合物中纳米级粘土和水泥按重量为1:1-3配比,复合物与水按重量为1:1-3配比。
进一步地,所述水泥为最大粒径小于12μm的超细水泥。优选地,所述纳米级粘土为纳米级凹凸棒石粘土。
所述的复合灌浆材料应用于地下核电站洞壁及洞周岩体裂隙灌浆填充。
本发明的优点在于,首先对地下核电站厂址的岩体裂隙进行分级,针对不同等级的裂隙使用不同的灌浆材料,并且利用复合灌浆材料中,纳米级粘土可灌性好、可塑性好、吸附性强的优点与水泥按一定的配比灌入岩体裂隙中,增加了可灌性和岩体的整体防渗性能,同时粘土的可塑性又增强了灌浆幕体的抗震性能,并且纳米级粘土的吸附性增强灌浆幕体对核素迁移的吸附和阻隔作用。
具体实施方式
下面结合实施例详细说明本发明的实施情况。
本发明结合核电技术与地下岩体工程防渗技术,根据地下核电站微裂隙岩体可灌性差、帷幕设计标准高的特点,考虑到化学灌浆价格昂贵,且耐高温、辐射能力差,单一水泥浆液灌注可灌性及幕体抗震性较差,创新性的提出细水泥—纳米级粘土复合灌浆材料用于地下核电站放射性废水地下迁移防护隔水帷幕灌浆施工。
本发明所述复合灌浆材料用于填充地下核电站洞壁及洞周岩体裂隙,选用纳米级粘土和水泥组合而成的复合物与水作为灌浆材料进行岩体裂隙填充。当岩体裂隙的开度小于0.2mm时,所述复合物中纳米级粘土和水泥按重量2-4:1配比,复合物与水按重量1:3-5配比;当岩体裂隙的开度在0.2mm~0.5mm之间时,所述复合物中纳米级粘土和水泥按重量为1-2:1配比,复合物与水按重量1:2-5配比;当岩体裂隙的开度大于0.5mm时,所述复合物中纳米级粘土和水泥按重量为1:1-3配比,复合物与水按重量为1:1-3配比。其中水泥为最大粒径小于12μm的超细水泥,纳米级粘土为纳米级凹凸棒石粘土。
主要技术方案及要点分析如下:
(1)浆材灌浆特性分析
1)现有细水泥生产工艺条件下,细水泥最大粒径Dmax可控制在12μm以下,平均粒径D50可控制在约5μm,适用于张开度小于0.5mm的微细裂隙岩体灌浆,但对张开度小于0.2mm的岩体裂隙可灌性不好,且水泥灌浆幕体抗震性较差。
2)纳米级粘土颗粒微细,经处理后粒径可达纳米级,在适当压力下,基本可灌入任何透水岩体裂隙中,可显著增加地下核电站厂址微裂隙岩体的可灌性,确保形成高防渗性能的隔水帷幕。
3)纳米级粘土具有微膨胀性,可增加浆液灌入裂隙后的密室性,进一步提高幕体的防渗性能。
4)纳米级粘土具有可塑性,灌入基岩裂隙后,能形成一种不易龟裂的胶体,增强隔水帷幕的抗震性能,降低地震作用对幕体的损伤。
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