高庙子膨润土和砂混合物膨胀变形特性及其预测

以高庙子钠基膨润土为试验材料, 利用单向固结仪进行一维浸水膨胀、浸水湿陷以及膨胀力试验, 分析了该膨润土在不同掺砂率下浸水膨胀和湿陷变形特性等问题, 并根据蒙脱石孔隙比的概念, 分析了饱和时的膨润土及其掺砂混和物的变形特性. 试验结果表明, 在低掺砂率下充分吸水膨胀湿陷或不变形时, 膨润土与砂混合物的蒙脱石孔隙比与垂直应力的关系在对数坐标系中是一条直线, 并且可据此预测膨润土及膨润土掺砂混和物在不同的干密度、掺砂率下吸水至饱和时的变形量及膨胀力. 分析砂骨架孔隙比对高掺砂率膨润土混合物的试验结果, 可预测形成砂骨架时的垂直应力值.     

高压实膨润土膨胀力预测研究

作为高放射性核废物深地质处置库缓冲回填材料,高压实膨润土的膨胀力是其缓冲性能的关键指标.在详细阐述膨润土水化膨胀过程的基础上,系统总结了膨胀力的预测机理、理论模型及试验验证的最新研究成果.国内外学者主要基于扩散双电子层理论,建立了膨润土膨胀力的预测模型;通过室内试验,研究了初始干密度、初始含水率等因素对膨润土最终膨胀力的影响规律.理论模型与试验结果对比分析表明,现有模型对蒙脱石含量较高、初始干密度较大的膨润土拟合性较差.实际上,高压实膨润土的膨胀过程包括晶层膨胀和扩散层膨胀,而现有理论模型仅适用于膨润土扩散双电层膨胀阶段,无法涵盖膨润土晶层膨胀阶段.同时,现有理论模型仅适用于预测膨润土的最终膨胀力,难以反映出处置库长期运营期间环境变化所导致的膨胀力演化过程.     

碱溶液侵蚀下高庙子膨润土膨胀变形的变化规律

为研究高庙子钠基(GMZ01)膨润土在碱性孔隙水长时间侵蚀下膨胀变形的变化规律,将GMZ01膨润土与1mol/L的NaOH溶液混合密封放置一定预定时间进行化学反应后,将其制成压实试样于蒸馏水中进行膨胀变形试验,发现试样的膨胀性能随碱性孔隙水作用时间的增加而减小.通过对不同反应时间的膨润土试样进行矿物成分分析,发现膨润土中蒙脱石含量随反应时间的增加而逐渐减小,而长石等矿物含量逐渐增大,表明在NaOH溶液长期作用下蒙脱石被逐渐溶解生成非膨胀性的长石等矿物,进而导致膨润土膨胀性能逐渐衰减.基于膨胀分形模型对碱性溶液混合试样的膨胀变形试验数据进行整理分析,发现不同反应时间试样的蒙脱石孔隙比与考虑了孔隙水渗透吸力的有效应力之间均符合统一的e_m-p_e分形关系,表明被NaOH溶液溶蚀后试样的膨胀变形衰减主要是受蒙脱石含量减小的影响,而蒙脱石的其他性质变化较小.     

膨润土膨胀力长期衰减特性的数值分析

利用Phreeqc软件对膨润土缓冲层在多场耦合作用下10 000 a内的孔隙溶液浓度、晶层离子交换量及蒙脱石含量变化进行数值模拟,并结合分形理论,计算得到膨润土垫层的膨胀力在长时间尺度下的衰减变化过程。研究结果表明:膨胀力衰减幅度由膨润土垫层与围岩接触的外边界至内部逐步降低;海水环境中膨胀力衰减较地下淡水环境更为显著;膨润土的膨胀力经一段时间衰减后趋于稳定且10 000 a后仍存在较高膨胀力,证明膨润土能长久地有效确保核废料处置库的安全性。     

粘土矿物的结构及其层间膨胀

粘土矿物的层间膨胀与其晶层结构有关．高岭石的相邻晶层间除分子引力外．还形成氢键．其膨胀度很小．蒙脱石与伊利石晶层间结构相同，但伊和石晶层间Ｋ＋对晶层有特殊的静电联接效应．本文通过计算．提出Ｋ＋能恰好嵌在两个相对的硅氧四面体片的六氧环孔穴中，通过静电引力将两晶层紧密联接．从而使伊利石的膨胀度小于蒙脱石．     

一种新型膨润土类建筑密封膏的研究

研制了一种新型膨润土类遇水膨胀建筑密封膏.将质量分数分别为60%,65%,70%的钠基膨润土与矿物油和石蜡混合,制成3个建筑密封膏试样;利用自行研制的渗透系数测定装置,按照相关标准计算出这种新型建筑密封膏在非限制状态下的一些性能数据.研究表明:在非限制状态下试样24h体积膨胀率分别为211%,222%,256%;渗透系数分别为2.86×10-8,4.15×10-8和4.78×10-8cm/s;低温柔性好,并且膨润土质量分数分别为65%,70%的试样在80℃加热2h不流淌.XRD和SEM表征显示,试样中的膨润土被矿物油较好地包覆,膨润土的层间距基本未发生变化.试样既保留了膨润土吸水膨胀的能力,又...     

碱溶液对GMZ膨润土膨胀性和渗透性的影响

利用适用于碱性溶液入渗的膨胀渗透仪,对不同初始干密度的高压实高庙子(GMZ)膨润土进行膨胀、渗透试验,试验中用NaOH溶液模拟碱性孔隙水.试验结果表明:在碱溶液入渗作用下,各试样的膨胀力均呈现双峰变化形态;相同初始干密度试样的膨胀力随入渗碱溶液浓度的增大而减小,渗透系数则随着溶液浓度的增大而增大;碱溶液浓度相同时,试样的膨胀力随初始干密度的增大而增大,渗透系数随干密度的增大而减小;碱性孔隙水的长期入渗会减小高压实GMZ膨润土的膨胀性、提高其渗透性,最终降低膨润土的缓冲性能.     

高庙子钙基膨润土的膨胀特性

对高庙子钙基膨润土进行了膨胀变形试验、膨胀力试验及湿陷试验, 研究了其膨胀特性及湿陷特性. 试验结果表明: 膨胀力随初始干密度的增加而增大, 且膨胀力的对数与初始干密度大致呈线性关系; 浸水引起的膨胀应变随着竖向应力、初始含水量的增大而减小, 且随着初始干密度的增加而增大; 膨胀速率随初始干密度的增加而增大,随竖向应力、初始含水量的增大而减小; 在相同竖向应力下, 3 种试验方法得到的浸水饱和稳定后的孔隙比大致相同, 在双对数坐标下, 孔隙比与竖向应力呈线性关系.     

盐溶液饱和高庙子膨润土膨胀特性的时效性

考虑到缓冲材料膨润土块体从制作到浸水的时间很长, 需要分析膨润土膨胀特性的时效性. 以高庙子钠基膨润土为试验材料, 在保持试样干密度和含水率不变条件下, 分别静置 0, 7, 15, 30 和 90 d, 利用单向固结仪进行不同总溶解固体 (total dissolved solid, TDS) 浓度溶液饱和的膨胀力和膨胀变形试验, 同时完成部分试样的扫描电镜 (scanning electron microscope, SEM) 试验. 试验结果表明, 在相同初始状态下, 高庙子膨润土膨胀变形和膨胀力随静置时间增长不断减小, 且前期衰减明显, 后期趋于稳定; 相同静置时间下, TDS 浓度增加, 膨胀特性衰减的时效性减弱. SEM 测试结果表明: 随着静置时间增加, 膨润土发生水化分解, 聚集体间的孔隙趋于均质化; 相比于静置时间增长, TDS 浓度增加引起的聚集体间的孔隙变化更大, 这与膨胀力衰减率得出的结论相吻合, 即在低 TDS 浓度和较短静置时间的条件下, TDS 浓度相比于静置时间对膨胀力的衰减影响可能更为明显.     

高温处理对钠化膨润土蒙脱石结构变化的影响

以安徽芜湖(WH)、四川三台(ST)和河南信阳(XY)三个地区的膨润土为原料,以碳酸钠为钠化剂分别对三种原料进行钠化改性处理,获得钠化膨润土样品WH-G、XY-G和ST-G,随后对钠化后样品进行高温热处理.对原样、钠化样品及热处理样品的物相、结构、热学属性及谱学特征进行了表征分析.结果表明,WH-G、XY-G和ST-G三个样品中蒙脱石失去吸附水和层间水的温度随着样品中蒙脱石的层电荷的增加呈上升趋势,但膨润土的热稳定性却与之相反. WH-G和XY-G样品在处理温度900℃时蒙脱石的结构完全被破坏,而ST-G样品在800℃时蒙脱石的结构即完全被破坏.     

膨胀土路基填料的土工试验方法研究

对掺石灰处理膨胀土的掺灰率,无侧限抗压强度,试样饱和对其力学性质的影响以及膨胀力等问题进行了试验研究,根据试验结果比较,提出了不同龄期的掺灰率应用不同ＥＤＴＡ耗量标准曲线的建议及用三轴仪量测膨胀力的改进方法,供公路路基土试验参考。     

膨胀岩判别方法的研究

主要研究膨胀岩的膨胀特性，用软岩膨胀测定仪对重塑试件和原岩试件进行软岩膨胀率的测定，根据大量的软岩膨胀性试验成果，找出了软岩膨胀应力与线膨胀度、线膨胀最终饱和含水率特性曲线，泥质岩干燥饱和和吸水率与蒙脱石含量特性曲线的相关分析结果，采用风干或烘干的不规则试件吸水率的大小作用对膨胀岩的判别和评价的依据。     

宁夏膨胀土的膨胀变形模型的初步研究

根据膨胀土的膨胀变形试验，提出了膨胀变形模型，并用这个模型解释了膨胀变形特征。     

可降解多糖基水凝胶的溶胀动力学及性能影响因素

以硝酸铈铵(CAN)为引发剂、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂,在水溶液中合成了可生物降解淀粉/聚(丙烯酰胺-co-乙烯基吡咯烷酮)杂混水凝胶;探讨了有关溶胀动力学,着重考察了合成反应条件包括淀粉用量、单体浓度、引发剂和交联剂用量对凝胶平衡溶胀比的影响.发现当淀粉用量为2.0g/dL、单体丙烯酰胺浓度为1.4mol/L、引发剂硝酸铈铵为2.0 mmol/L、交联剂BIS为10 mol/L时,所得凝胶有较高的平衡溶胀比.     

热敏材料聚N-异丙基丙烯酰胺的结构对其溶胀性能影响

本文主要研究热敏材料聚N-异丙基丙烯酰胺 (PNIPAAm) 的结构对其溶胀性能影响。分别采用水热法和微波辐射法合成PNIPAAm热敏水凝胶，应用扫描电镜观察了两种合成方法制得的水凝胶的表面结构，测定了水凝胶随温度变化的溶胀率曲线及其溶胀和退溶胀动力学，并讨论了水凝胶的结构对其溶胀率的影响。结果表明：与水浴法制备的水凝胶相比，微波辐射法所得到的水凝胶无论是在干燥状态下还是溶胀状态下都具有更为丰富发达且较大的孔隙结构，在溶胀过程中，微波辐射法合成的水凝胶在临界溶解温度(LCST)以下具更高的溶胀率，而在LCST以上时，能更多地释放水而具有更低的溶胀率。此外，微波辐射所合成的水凝胶由于具有较为发达的孔隙结构，使其比水浴法制备的水凝胶具有更快的溶胀速度和退溶胀速度。     

红山窑强风化砂岩试验特性

对红山窑水利枢纽工程中的强风化砂岩进行了室内物理力学性质测试和膨胀性能试验研究．结果表明,该工程中的强风化砂岩为低强度的膨胀岩,其强度变化、膨胀变形以及膨胀压力的发展对含水率有明显的依赖性．试验成果为该工程的设计、施工提供了科学依据．     

聚丙烯酰胺/甲基纤维素半互穿网络的制备及溶胀动力学研究

 以过硫酸铵(APS)为引发剂、N,N′-二甲基双丙烯酰胺(MBA)、四甲基乙二胺(TEMED)为催化剂,在室温下通过水溶液自由基聚合,制备了聚丙烯酰胺/甲基纤维素半互穿网络(PAM/MC semi-IPN)。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)对凝胶结构进行了表征,考察了MC含量和温度对凝胶外观、平衡溶胀和溶胀动力学的影响。从FT-IR图谱可看出,随MC含量增加,PAM酰胺Ⅰ带的吸收峰从1632cm^-1移到1650cm^-1,表明PAM与MC发生了明显的氢键相互作用。随MC含量增加,凝胶颜色从透明到乳白色逐渐加深。随温度升高,各组分凝胶的平衡溶胀比都增大。随MC含量的增加,相同温度下,凝胶的平衡溶胀比下降。另外,半互穿网络凝胶的尺寸随温度升高没有明显变化,说明MC在高温下的相转变并未造成半互穿网络的体积相变。凝胶的溶胀动力学显示,凝胶在100min前均快速溶胀,在200min以后溶胀速度变缓,最终趋于平衡。扩散指数(n)和溶胀速率(k)的数据表明,温度对扩散机理有很大影响,并且MC含量低于1.0%时凝胶组成对扩散机理影响不大。通过线性拟合的R²可知,各组分凝胶在各温度下均较好的符合二级动力学方程,并且MC含量低于1.0%时对凝胶的初始溶胀速率影响不大。     

成都粘土的胀缩特性

用蒸馏水对成都粘土原状试样两个方向(垂直水平面和平行水平面)的膨胀率、膨胀力及收缩率进行了测试,用重塑样进行了膨胀率及自由膨胀率的测试。根据对9组试样的试验结果讨论了成都粘土的胀缩性等级,粒间联结对胀缩性的影响,胀缩性的各向异性,以及影响成都粘土胀缩性的主要因素。