高放廢物緩沖砌塊微觀結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、截止目前，高廟子膨潤土與石英砂的混合物已經(jīng)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(nèi)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(shè)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(guān)鍵制備技術(shù)以及尺寸效應(yīng)等問題。
　　蘭州大學(xué)張虎元研究室參考國內(nèi)外已有的砌塊壓制相關(guān)研究，開發(fā)機械化壓實設(shè)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(jié)構(gòu)特征，以期從微觀的角度揭示砌塊不均勻性的內(nèi)在原因。主要包括兩方面內(nèi)容：黃土砌塊預(yù)備試驗以及膨潤土-砂混合型緩沖砌塊微觀結(jié)構(gòu)研究。
　　第一部分為黃土砌塊預(yù)備試驗，以萃英山黃土為主要材料，制備目標(biāo)干密度ρd=1.80g/cm3，目標(biāo)含水率ω=13％的1/12型扇形砌塊進(jìn)行

3、CT掃描，通過斷層掃描圖像觀察砌塊內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)特征以及定量分析CT圖片，從而得到砌塊內(nèi)部沿著不同方向的密度分布。最終證明：黃土砌塊內(nèi)部密度分布沿著不同的方向呈現(xiàn)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(jié)構(gòu)研究，以1/12型扇形砌塊為主要研究對象，設(shè)計摻砂率為Rs=30%，目標(biāo)含水率和目標(biāo)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(jìn)行分割，并且依據(jù)CT試驗的結(jié)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(jìn)行電鏡掃描和壓汞試驗，主要結(jié)論如下：
　?。?）通過CT斷層掃描圖片，可以看到，砌塊內(nèi)部存在明顯的團(tuán)聚體。對于同一個砌塊，沿著不同的方向，密度呈現(xiàn)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(cè)密度略大于圓周邊一側(cè)。
　?。?）通過對比分析壓汞試驗得到的孔徑分布曲線發(fā)現(xiàn)：隨著干密度的增

5、大，試樣內(nèi)部孔徑范圍逐漸縮小。隨著含水率的增加，試樣內(nèi)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(xiàn)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(nèi)部的孔徑范圍縮小，孔隙結(jié)構(gòu)類型減少，這說明，干密度越大，砌塊內(nèi)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(nèi)部孔徑范圍逐漸擴大，并且孔隙結(jié)構(gòu)類型增加，這說明，含水率越大砌塊內(nèi)部孔