[发明专利]一种缓冲材料圆形砌块分体式压制模具及砌块制备方法

说明书

本发明属于高放废物地质处置缓冲材料大型砌块制备领域，具体涉及一种缓冲材料圆形砌块分体式压制模具及砌块制备方法。本发明中，凹模内衬外壁与凹模座的内壁配合接触，凹模座和凹模内衬构成一个整体凹模；垫块安装在凹模内衬内部，与凹模内衬紧密配合；底板中心位置设有与垫块匹配的凹槽，便于垫块的放置，压板固定安装在底板上，防止凹模座向上移动；凸模座设计成工字型，凸模座的底部与凸模衬板连接，凸模座与凸模衬板构成一个整体凸模，凸模和凹模配合连接。本发明能够压制直径为0.4～0.6m，高度为0.2～0.5m，干密度为1.4～1.9g/cm³的工程尺度的缓冲材料大型砌块样品，为开展地下实验室缓冲材料现场原位试验提供原料基础和技术支撑。

技术领域

本发明属于高放废物地质处置缓冲材料大型砌块制备领域，具体涉及一种缓冲材料圆形砌块分体式压制模具及砌块制备方法。

背景技术

我国的高放废物采用的是深地质处置方式，利用人工屏障(废物罐、缓冲材料、回填材料等)及天然屏障(地下岩体)组成的多重屏障系统阻滞核素迁移。缓冲材料作为废物罐和地质体之间的最后一道人工屏障，起着工程屏障、水力学屏障、化学屏障、传导和散失放射性废物衰变热等重要作用，是地质处置库安全性和稳定性的有效保障。国内外研究表明，以蒙脱石为主要成分的膨润土被认为是高放废物地质处置最适宜的缓冲材料基材。

缓冲材料通常以砌块堆砌的形式包裹在废物罐周围，因此世界各国开展的室内大型模型试验和地下实验室现场原位试验的研究工作，大多采用的是缓冲材料预制砌块。缓冲材料砌块主要采用静力压实的制备方式生产，目前国内压制的膨润土块体都是基于室内规模且手工可操作的中小型样品，其重量最大也不过几公斤而已，尺寸最大也不过十几厘米。考虑到此类压制方案不管是从体量上，还是效率上均不再适用于今后开展1:1的大型室内和地下实验室现场原位试验需求，急需掌握一种米级尺度的缓冲材料大型砌块制备技术和工艺流程。因此建立一种适合机械化、工业化批量生产的缓冲材料大型砌块制备方法具有重要的现实意义和实用价值。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种缓冲材料圆形砌块分体式压制模具及砌块制备方法，可压制直径为0.4～0.6m，高度为0.2～0.5m，干密度为1.4～1.9g/cm³的工程尺度的缓冲材料大型砌块样品，为开展地下实验室缓冲材料现场原位试验提供原料基础和技术支撑。

本发明采用的技术方案：

一种缓冲材料圆形砌块分体式压制模具，包括底板、凹模座、凹模内衬、凸模座、凸模衬板、垫块和压板，所述凹模座为一个上小下大的环锥形，凹模内衬为120°的扇形，3个凹模内衬构成圆形，其内壁为圆柱体，凹模内衬外壁与凹模座的内壁配合接触，凹模座和3个凹模内衬构成一个整体凹模；垫块安装在3个凹模内衬内部，与凹模内衬紧密配合；底板中心位置设有与垫块匹配的凹槽，便于垫块的放置，底板的顶面加工有与压板匹配的凹槽和螺栓孔，压板成L型，固定安装在底板上，对凹模座进行限位，防止其向上移动；凸模座设计成工字型，凸模座的底部与凸模衬板连接，凸模座与凸模衬板构成一个整体凸模，凸模和凹模配合连接。

凹模内衬组合形成的圆形内壁直径较压制的圆形砌块直径小1～2mm。

所述凸模和凹模合模后，凸模衬板和凹模内衬构成的圆形内壁之间的单边间隙为0.1mm。

所述垫块直径较3个凹模内衬组成的圆形内壁直径小0.1mm。

所述凹模座和凹模内衬的高度为拟压制砌块高度的2倍，再加上1～2cm的导向高度；所述凸模座和凸模衬板的整体高度大于凹模高度5～10cm，所述底板和凸模座平面度不大于0.2mm，凹模内衬与底板之间的配合面与凹模内侧壁的垂直度不大于0.2mm。

所述凹模座、凸模座和压板的材质为45#钢，所述凹模内衬、凸模衬板、垫块和底板采用4Cr13材料。

所述凹模内衬、凸模衬板、垫块和底板与压制的圆形砌块膨润土接触，淬火硬度为HRC55-60，淬硬层不低于5mm。