CN106242490A - 一种低pH值超细磷铝酸盐水泥基灌浆料 - Google Patents

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杨蓉
刘卓霖
明添
王冠东
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Abstract

本发明涉及一种低pH值超细磷铝酸盐水泥基灌浆料，由原料与水混合搅拌得到，按重量百分比计，其原料组成如下：磷铝酸盐水泥45‑55％，粉煤灰25‑35％，矿渣5‑15％，分散剂5％，聚羧酸系减水剂0.5‑1.0％，膨胀剂1％；所述灌浆料pH值≤11。本发明所述灌浆料具有良好的流动性，并有微膨胀性，用于高放废物深地质处置方面具有良好的密闭效果，而且使用过程中稳定性良好，具有高流动性，高可灌性，高耐久性，浆体硬化后抗震性能优异。

Description

一种低pH值超细磷铝酸盐水泥基灌浆料
技术领域
本发明涉及一种水泥基灌浆料，特别涉及一种可用于高放废物深地质处置中岩石裂隙封闭的场合，也可作为工程抢险、工程修补、建筑加固改造的环保型灌浆料。
背景技术
高放废物含放射性强、毒性大、发热量大和半衰期长的核素，如何安全地处置高放废物已成为当前放射性废物管理的难点和瓶颈，是关系到国土环境、公众安全和核工业可持续发展的重大问题。基于“多重屏障原理”的深地质处置法是最具前景的高放废物终极处置方法。这是以核素的包容和阻滞为核心内容，以多重屏障(包括由封闭材料、废物固化体、容器、外包装和膨润土组成的工程屏障以及天然屏障)为主要手段和以保障千年到万年以上公众健康、环境保护为安全目标的系统工程。“三高一扰动”(高地温、高地压、高岩溶水压、扰动)环境下地下水经天然屏障(地质岩体)将饱和膨润土迁移并腐蚀包装容器，从而加速核素的释放和迁移，因此必须采用特定手段封闭岩体裂隙阻隔地下水的迁移，同时保证裂隙封闭材料的长期稳定性。
化学类封闭材料因含有机物质、结石体强度低、耐久性较差、对周围环境和地下水有污染等缺点不适于高放废物深地质处置工程。普通水泥基裂隙封闭材料固体颗粒较大，浆液难以注入到岩体细小裂隙或裂隙(100μm左右)中，因此为满足深地质处置中岩石裂隙封闭的需求需要研发一种新型封闭材料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种低pH值超细磷铝酸盐水泥基灌浆料，该灌浆料具有良好的流动性，并有微膨胀性，用于高放废物深地质处置方面具有良好的密闭效果，而且稳定性良好。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
提供一种低pH值超细磷铝酸盐水泥基灌浆料，由原料与水混合搅拌得到，按重量百分比计，其原料组成如下：
所述灌浆料pH值≤11。
按上述方案，所述磷铝酸盐水泥比表面积为8000cm2/g。通过使用磷铝酸盐水泥保证灌浆料的早期强度高。并且因为磷铝酸盐水泥水化产物中没有Ca(OH)2，所以pH值小。
按上述方案，所述粉煤灰由Ⅱ级粉煤灰经粉磨并过1000目筛得到。
按上述方案，所述矿渣为高炉矿渣经粉磨得到，粒径为5-10μm。
按上述方案，所述分散剂为经超细粉磨的膨润土，且D95≤15μm(95wt％的颗粒粒径小于等于15μm)。
优选的是，所述膨胀剂为氧化镁。
本发明采用超细水泥为主要材料，所得灌浆料具有良好的流动性，能注入到细小裂隙中，在自重的条件下能够完全充满整个填充空间，因此能够注入到岩体细小裂隙或裂隙(100μm左右)中，用于高放废物深地质处置方面具有良好的裂隙封闭效果。另外，一般的水泥基灌浆料存在水化过程中产生碱性物质这一缺陷，而大量研究表明：碱性物质的长期入渗会对膨润土产生溶蚀作用，进而降低膨润土的膨胀性能，并增大膨润土的有效孔隙比和渗透性，最终削弱了膨润土的核素缓冲封闭性能，本发明制备的pH值≤11的水泥基灌浆料不会产生碱性物质，使用过程中稳定性良好，作为屏障材料不会干扰膨润土的处置屏障功能。
本发明的有益效果在于：本发明制备的磷铝酸盐水泥基灌浆料具有良好的流动性和微膨胀性，能注入到细小裂隙中，早期强度高，pH值≤11(使用过程中稳定性良好)，具有高流动性，高可灌性，高耐久性，浆体硬化后抗震性能优异，可用于高放废物深地质处置中岩石裂隙封闭方面，也可作为工程抢险、工程修补、建筑加固改造的灌浆材料。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例中所用磷铝酸盐水泥比表面积为8000cm2/g；所用粉煤灰由Ⅱ级粉煤灰经粉磨并过1000目筛得到；所用矿渣为高炉矿渣经粉磨得到，粒径为5-10μm；所用分散剂为经超细粉磨且D95≤15μm的膨润土。
实施例1
一种低pH值超细磷铝酸盐水泥基灌浆料，由原料按水料比1.2:1加水混合搅拌得到，按重量百分比计，其原料组成如下：磷铝酸盐水泥45％，粉煤灰35％，矿渣13.5％，膨润土5％，聚羧酸系减水剂(武汉华轩高新技术有限公司生产)0.5％，氧化镁1％。
本实施例所得灌浆料常压2h泌水率为1.0％，稳定性良好，粘度为21.22mPas，流动性能好，初凝时间为5h35min，终凝时间为7h20min，说明其具有高可灌性，结石体7d抗压强度为9.8MPa，28d抗压强度为16.8MPa，1d纵向膨胀率为0.08％，3d浆体pH值＝10.3，说明该灌浆料满足施工性能且具有低pH值，使用过程中具有高耐久性，并且浆体硬化后抗震性能优异。
实施例2
一种低pH值超细磷铝酸盐水泥基灌浆料，由原料加水混合搅拌得到，按重量百分比计，其原料组成如下：磷铝酸盐水泥50％，粉煤灰35％，矿渣8.2％，膨润土5％，聚羧酸系减水剂0.8％，氧化镁1％。
本实施例所得灌浆料常压2h泌水率为1.4％，粘度为26.84mPas，初凝时间为5h15min，终凝时间为6h55min，结石体7d抗压强度为13.3MPa，28d抗压强度为17.8MPa，1d纵向膨胀率为0.08％，3d浆体pH值＝10.3。
实施例3
一种低pH值超细磷铝酸盐水泥基灌浆料，由原料加水混合搅拌得到，按重量百分比计，其原料组成如下：磷铝酸盐水泥55％，粉煤灰25％，矿渣13％，膨润土5％，聚羧酸系减水剂1.0％，氧化镁1％。
本实施例所得灌浆料常压2h泌水率为1.3％，粘度为26.5mPas，初凝时间为6h50min，终凝时间为8h35min，结石体7d抗压强度为14.6MPa，28d抗压强度为16.9MPa，1d纵向膨胀率为0.08％，3d浆体pH值＝10.3。

Claims (6)

1.一种低pH值超细磷铝酸盐水泥基灌浆料，由原料与水混合搅拌得到，其特征在于，按重量百分比计，其原料组成如下：
所述灌浆料pH值≤11。
2.根据权利要求1所述的低pH值超细磷铝酸盐水泥基灌浆料，其特征在于所述磷铝酸盐水泥比表面积为8000cm2/g。
3.根据权利要求1所述的低pH值超细磷铝酸盐水泥基灌浆料，其特征在于所述粉煤灰由Ⅱ级粉煤灰经粉磨并过1000目筛得到。
4.根据权利要求1所述的低pH值超细磷铝酸盐水泥基灌浆料，其特征在于所述矿渣为高炉矿渣经粉磨得到，粒径为5-10μm。
5.根据权利要求1所述的低pH值超细磷铝酸盐水泥基灌浆料，其特征在于所述分散剂为经超细粉磨的膨润土，且D95≤15μm。
6.根据权利要求1所述的低pH值超细磷铝酸盐水泥基灌浆料，其特征在于所述膨胀剂为氧化镁。
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