JPS6227698A - Crack preventive method of cement structure - Google Patents

Crack preventive method of cement structure

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JPS6227698A
JPS6227698A JP16715285A JP16715285A JPS6227698A JP S6227698 A JPS6227698 A JP S6227698A JP 16715285 A JP16715285 A JP 16715285A JP 16715285 A JP16715285 A JP 16715285A JP S6227698 A JPS6227698 A JP S6227698A
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JP
Japan
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cement
solidified
solidification
ettringite
tank
Prior art date
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Application number
JP16715285A
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Japanese (ja)
Inventor
務 馬場
耕一 千野
龍男 泉田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、セメント構造物ないしセメント固化体のひび
割れ防止方法に係り、特に好適には、原子力発電所から
生ずる硫酸イオンを含む放射性廃棄物のセメント固化体
のひび割れ防止方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a method for preventing cracks in cement structures or cement solidified bodies, and is particularly suitable for preventing cracks in cement structures or cement solidified bodies, and is particularly suitable for preventing cracks in cement from radioactive waste containing sulfate ions generated from nuclear power plants. This invention relates to a method for preventing cracking of a solidified body.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

原子力施設から出てくる放射性廃棄物は、現在減容化し
た後固化体にして中間貯蔵あるいは陸地保管されている
Currently, radioactive waste generated from nuclear facilities is reduced in volume and then solidified and stored either intermediately or on land.

ここでは特に原子力発電所から発生する濃縮廃液(主成
分は硫酸ナトリウムあるいはホウ酸ナトリウム)あるい
はイオン交換樹脂について技術的に確立されている従来
の固化方法について述べるとともに、セメント固化材あ
るいはセメント固化体がかかえている問題について検討
する。
Here, we will specifically discuss the conventional solidification methods that have been technically established for concentrated waste liquid (mainly consisting of sodium sulfate or sodium borate) or ion exchange resins generated from nuclear power plants. Consider the problem you are having.

近年、BWR発電所から発生する主要な廃棄物である濃
縮廃液C主成分Na 2so4)及び使用済イオン交換
樹脂のスラリーを乾燥粉末化して放射性廃棄物の体積の
大部分を占める水分を除去し、これをペレット化した上
で固化材で固化する方法が実施されている。この方法延
よれば、廃液やスラリーを直接セメント固化する従来の
方法に比べ約1/8に減容できることが確認されている
。また、乾燥粉末の状態で廃棄物を固化材と均質に混合
して固化する方法も検討されている。
In recent years, concentrated waste liquid C (main component Na2so4), which is the main waste generated from BWR power plants, and slurry of used ion exchange resin have been dried and powdered to remove water, which accounts for most of the volume of radioactive waste. A method has been implemented in which this is pelletized and then solidified with a solidifying agent. According to this method, it has been confirmed that the volume can be reduced to about 1/8 compared to the conventional method of directly solidifying waste liquid or slurry with cement. Further, a method of solidifying waste by homogeneously mixing it with a solidifying material in the form of dry powder is also being considered.

固化方法の代表的なものは、アスファルト固化、プラス
チック固化、無機材質による固化等である。
Typical solidification methods include asphalt solidification, plastic solidification, and inorganic material solidification.

プラスチック固化においては、固化材として熱硬化性樹
脂を用いるが、熱硬化性樹脂は、その中にflitの水
分でも混入すると、固化材として所定の性能が発揮でき
ない。これは、固化時に水分が存在すると、熱硬化樹脂
中の硬化促進剤(ナフテン酸コバルトなど)が分解され
、熱硬化性樹脂が硬化しなくなるため、熱硬化樹脂中一
部が添加時の状態(液体)のまま存在するためである。
In plastic solidification, a thermosetting resin is used as a solidifying material, but if even water from flit is mixed into the thermosetting resin, it will not be able to exhibit the desired performance as a solidifying material. This is because if moisture is present during solidification, the curing accelerator (such as cobalt naphthenate) in the thermosetting resin will be decomposed and the thermosetting resin will not harden. This is because it exists as a liquid (liquid).

一方、使用済イオン交換樹脂又は硫酸す) IJウム(
Na25O4)は注意深く乾燥しても、水分を完全に除
去できないことがある。故にプラスチック固化において
は、微量でも水分を含む使用済イオン交換樹脂又はNa
2SO4と熱硬化性樹脂を混合して固化すると、強度の
高い固化体を作成することができないこととなるので、
遠心薄膜乾燥機で乾燥された粉体を中性子水分計などの
含水量測定機によって測定し、徹底した水分の管理を行
わねばならな因のが現状である。
On the other hand, used ion exchange resin or sulfuric acid) IJum (
Even with careful drying, moisture may not be completely removed from Na25O4). Therefore, when solidifying plastics, used ion exchange resin or Na
If 2SO4 and thermosetting resin are mixed and solidified, it will not be possible to create a solidified product with high strength.
The current situation is that the powder dried in a centrifugal thin film dryer must be measured with a moisture content measuring device such as a neutron moisture meter, and the moisture content must be thoroughly controlled.

アスファルト固化においては、廃棄物粉体とアスファル
トを混合しながら加熱することにより水分を除去し固化
するので上記水分管理が不要となるが、アスファルトは
熱可塑性を有するため。
In asphalt solidification, the waste powder and asphalt are mixed and heated to remove moisture and solidify, so the above-mentioned moisture management is not necessary, but since asphalt has thermoplasticity.

40〜50℃で流動化するという問題がある。また耐火
性に乏しいという欠点もある。これらのことよりアスフ
ァルト固化体は安定な固化体とは言い難い。
There is a problem of fluidization at 40-50°C. It also has the disadvantage of poor fire resistance. For these reasons, it is difficult to say that the asphalt solidified body is a stable solidified body.

無機材質(例えば、セメント固化、ガラス固化等)によ
る固化け、陸地保管及び処分に対しては、固化体と土壌
及び岩石との整合性が良い上に耐火性が高いため望まし
い方法である。現在セメント、ケイ酸ナトリウム(水ガ
ラス等)を固化材とする固化方法が検討されている。セ
メントガラス(セメント+ケイ酸アルカリ溶液)による
ベレット固化及び均質固化については技術確立されてお
り、セメントについても同様である。しかしながら、無
機材質による固化法においては、硫酸イオンを含む廃棄
物の場合、セメントなどの水硬性固化材を用いたのでは
、ひび割れができ易く、長期安定な固化体?作成できな
い。これは硫酸イオンがセメント固化体内で作用し、エ
トリンガイトと呼ばれている体積膨張の大きな化合物が
生成して水分によるペレットの膨張が起こるためである
For solidification using inorganic materials (for example, cement solidification, vitrification, etc.), storage and disposal on land, this is a desirable method because the solidified material has good compatibility with soil and rocks and has high fire resistance. Currently, solidification methods using cement or sodium silicate (water glass, etc.) as solidification agents are being considered. The technology for pellet solidification and homogeneous solidification using cement glass (cement + alkaline silicate solution) has been established, and the same applies to cement. However, in the solidification method using inorganic materials, in the case of waste containing sulfate ions, using a hydraulic solidification material such as cement tends to cause cracks, and the solidification is not stable for a long time. Cannot be created. This is because sulfate ions act within the solidified cement, producing a compound called ettringite that has a large volumetric expansion, causing the pellet to expand due to moisture.

この欠点があるために、現在硫酸ナトリウムはセメント
固化体中に、重量比において10%程度しか充填されて
いない。
Due to this drawback, currently only about 10% by weight of sodium sulfate is filled in solidified cement.

なお、この固化体のひび割れと騒う問題は、現在セメン
ト固化体として中間貯蔵されている固化体についても、
やがて生じて来る危険性が高い。
Furthermore, this problem of cracks in the solidified material also applies to the solidified material that is currently being intermediately stored as cement solidified material.
There is a high risk that this will occur in the near future.

しかしながら現在のところこれらセメント固化体に対し
てひび割れ防止の有効な対策がない。
However, at present, there are no effective measures to prevent cracking of these solidified cement bodies.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的はセメント固化体ないしセメント構造物が
硫酸イオンを含有する場合でもひび割れの発生を防止す
る方法を提供し、以て、放射性廃棄物を水硬性の固化材
、特にセメントで固化した固化体ないしは他のセメント
構造物の膨張、ひび割れを防止してその健全化を図るこ
とにある。
An object of the present invention is to provide a method for preventing the occurrence of cracks even when a cement solidified body or a cement structure contains sulfate ions, and to provide a method for solidifying radioactive waste by solidifying it with a hydraulic solidifying agent, especially cement. The purpose is to prevent the expansion and cracking of cement structures or other cement structures and to improve their soundness.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明によるセメント構造物のひび割れ防止方法は、セ
メント構造物の硬化養生期間中又は後にこれを44℃以
上100℃未満の温度て所定期間保つことを特徴とする
ものでちる。
The method for preventing cracks in a cement structure according to the present invention is characterized by maintaining the cement structure at a temperature of 44° C. or higher and lower than 100° C. for a predetermined period of time during or after the hardening and curing period of the cement structure.

本発明の方法は放射性廃棄物のセメント固化体だけでな
く一般のセメントコンクリート構造物にも適用し得るも
のであり、よっ、て、ここでセメント構造物とは、放射
性廃棄物のセメント固化体をも含めた広義の意味に用い
る。
The method of the present invention can be applied not only to cement solidified radioactive waste but also to general cement concrete structures. It is used in a broad sense, including.

また本発明のひび割れ防止方法は、製作中のセメント構
造体のみでなく、既存のセメント構造体にも適用してそ
のひび割れの発生を防止できる。
Furthermore, the crack prevention method of the present invention can be applied not only to cement structures being manufactured, but also to existing cement structures to prevent the occurrence of cracks.

すなわち既存のセメント固化体を一度44℃以上に所定
期間保持することによりクラックの発生を防ぎ長期にわ
たシ信頼性のあるセメント固化体に改質することができ
る。
That is, by once holding an existing cement solidified body at a temperature of 44° C. or higher for a predetermined period of time, it is possible to prevent the occurrence of cracks and to reform it into a cement solidified body that is reliable over a long period of time.

以下本発明を解説する。一般にポルトランドセメントと
呼ばれているセメントの成分は第1表に示すような化学
種の混合物である。セメントを固化した場合、その固化
体内ては第1表中の非水和物、水和物が混在することK
なるが、本質的にセメントの硬化は水和物を作る水利反
応によって進行する。ここで注目すべきことは系内にア
ルミン酸(At203)が4〜8重量%含まれておシ、
これが後述するエトリンガイトを形成するもとになって
bることである。
The present invention will be explained below. The components of cement, commonly called Portland cement, are a mixture of chemical species as shown in Table 1. When cement is solidified, non-hydrates and hydrates listed in Table 1 may be mixed in the solidified product.
However, essentially the hardening of cement proceeds through a water utilization reaction that creates hydrates. What should be noted here is that the system contains 4 to 8% by weight of aluminic acid (At203).
This is the source of forming ettringite, which will be described later.

次にセメントの硬化機構を模式的に表わしたのが第3図
である。セメントに水を加えるとセメントダルが生成す
るが、これを走査型電子顕微鏡(SEM )で詳しく調
べると数種の特徴のある形を持った水和物から成シ立っ
ていることがわかる。
Next, FIG. 3 schematically shows the hardening mechanism of cement. When water is added to cement, cement dal is produced, and when this is examined in detail using a scanning electron microscope (SEM), it can be seen that it is made up of hydrates with several distinctive shapes.

量的に多いのはC−8−Hという記号で包括的に表わさ
れる種々の組成と結晶度を持つけ1酸カルシウム水和物
であシ、SEMで観察された形をもとにして大まかに、
繊維状、二次元綱状、三次元等寸法状、微細な内部水利
物に分類できる。即ち、未水利ニーライト粒子(第3図
の32)が存在し、密に充填した三次元等寸法状C−5
−H(第3図の33)、粗に分布した繊維状C−8−H
(第3図の34)が成長すると同時にエトリンガイト(
第3図の35)が生成長するのが観察される。他にモノ
サルフェート水和物(第3図の36)が存在し、毛a管
空間(第3図の37)を含めたものがセメントペースト
の概要である。C−8−Hの成長はセメント硬化及び強
度発現に大きく関係しているが、セメント劣化、ヒビの
発現に関係してくるのが、第3図の35に示すエトリン
ガイトの生成である。毛細管空間(第3図の37)は、
水和反応の進行とともに水和物即ちセメントグルによっ
て埋められ空隙は無くなってくるので問題はない。
Calcium silicate hydrate, which is comprehensively represented by the symbol C-8-H and has various compositions and crystallinities, is the most abundant in terms of quantity. To,
It can be classified into fibrous, two-dimensional rope-like, three-dimensional isometric, and minute internal water bodies. That is, unwatered kneelite particles (32 in Fig. 3) exist and are densely packed in a three-dimensional equidimensional shape C-5.
-H (33 in Figure 3), coarsely distributed fibrous C-8-H
(34 in Figure 3) grows at the same time as ettringite (
35) in Figure 3 is observed to grow. In addition, monosulfate hydrate (36 in Figure 3) is present, and the outline of the cement paste includes the capillary space (37 in Figure 3). Although the growth of C-8-H is largely related to cement hardening and strength development, it is the formation of ettringite shown at 35 in FIG. 3 that is related to cement deterioration and the appearance of cracks. The capillary space (37 in Figure 3) is
As the hydration reaction progresses, the voids are filled with hydrates, ie, cement glue, so there is no problem.

エトリンガイトは、古くはセメントバチルスと呼ばれ、
コンクv−トの膨張破壊の原因の−っである。一方、セ
メントは水和硬化時に収縮する性質があシ、この性質が
コンクリート最大の欠点であるひびわれの原因の一つと
なっている。そこでエトIJンガ−f )を上手に利用
することにょシ、無収縮セメントを開発する努力がされ
ている。しかし本発明が主に対象としてbる硫酸イオン
を含む放射性廃莱物を処理する場合は、通常の場合に比
べ非常に高1度の硫酸イオンが存在する場合であるので
、むしろ工) IJンがイトの生成による膨張破壊とし
てのひび割れが重要な問題となってぐる。
Ettringite was formerly called Cementobacillus.
This is the cause of expansion and failure of concrete. On the other hand, cement has the property of shrinking during hydration and hardening, and this property is one of the causes of cracking, which is concrete's biggest drawback. Therefore, efforts are being made to develop non-shrinkage cement by making good use of ETOIJNGA-f). However, when processing radioactive waste containing sulfate ions, which is the main target of the present invention, sulfate ions are present at a much higher concentration than in normal cases, so it is rather difficult to treat radioactive waste containing sulfate ions. Cracking caused by expansion failure due to the formation of carbonite has become an important problem.

以下に、エトリンガイトの生成が何故大きな体積膨張を
引き起こすかを化学反応をとり上げて述べる。
Below, we will explain why the formation of ettringite causes a large volumetric expansion by taking up a chemical reaction.

工) IJンガイドは次式の化学反応で生成することが
わかっている。
It is known that IJ guides are produced by the following chemical reaction.

3CaO−At20.+30a(OH)2+3Na2S
o4+31H20−+ 3CaO”At203’3Ca
S04’31H20+6NaOH(1)(エトリンガイ
ト) 即ちカルシウム塩とアルミン酸とから31水塩のエトリ
ンがイトが生成する。この物質は、結晶水を3ゴ一分子
も含んでおり非常知人きな体積膨張を示す。
3CaO-At20. +30a(OH)2+3Na2S
o4+31H20-+ 3CaO"At203'3Ca
S04'31H20+6NaOH(1) (ettringite) That is, 31-hydrate salt of ethrin is produced from calcium salt and aluminic acid. This substance contains three molecules of water of crystallization and exhibits an extremely large expansion in volume.

そこで本発明者らはセメントの各種成分のなかの特にア
ルミン酸とエトリンガイトに着目し、各種化学反応の平
衡計算をコンビーータで行なった。
Therefore, the present inventors focused on aluminic acid and ettringite among the various components of cement, and performed equilibrium calculations of various chemical reactions using a combinator.

得られた結果を第4図に示す。これによれば、温度44
℃以上では(本発明を適用しなければ)固化体巾約5重
量係の存在が考えられるエトリンガイトの生成が押えら
れると−う結果を得た。また44℃以上では式(2)の
様なエトリンがイトの分解が進行するという計算結果を
得た。
The results obtained are shown in FIG. According to this, the temperature is 44
The results show that at temperatures above 0.9°C (if the present invention is not applied) the formation of ettringite, which is thought to exist with a solidified body width of about 5% by weight, can be suppressed. In addition, a calculation result was obtained that at temperatures above 44°C, decomposition of ethrin as shown in formula (2) progresses.

3CaO’At203’3CaSO4’31H20−3
0aS04’2H20+2At(OH)3+3Ca(O
H)2+19H20(2)第5図はCaO、ht2o3
(セメント成分の一部)よシ想定される各化学種に至る
反応系の平衡計算の結果をまとめたものである。通常の
固化条件下(25℃以下)で、化学反応は式3の様に進
行する。
3CaO'At203'3CaSO4'31H20-3
0aS04'2H20+2At(OH)3+3Ca(O
H)2+19H20(2) Figure 5 shows CaO, ht2o3
(Part of the cement components) This is a summary of the results of equilibrium calculations of the reaction system leading to each assumed chemical species. Under normal solidification conditions (25° C. or lower), the chemical reaction proceeds as shown in Equation 3.

3CaO・At20342110(OH) →3CaO
’At203’3CaSO4’31)L、0→4CaO
−At203−19H20(3)しかし固化期間に系を
44℃以上に一定期間(約1〜3ケ月)保持すると2A
tO(01()種からエトリンガイト(3CaO’At
203’3CaSO4’31H20)を経ずに安定な4
CaO・At203・19H20へ移行することがわか
った。
3CaO・At20342110(OH) →3CaO
'At203'3CaSO4'31)L, 0→4CaO
-At203-19H20(3) However, if the system is kept at 44℃ or higher for a certain period of time (approximately 1 to 3 months) during the solidification period, 2A
tO(01() species to ettringite(3CaO'At
203'3CaSO4'31H20) stable 4
It was found that the transition to CaO・At203・19H20 occurred.

又エトリンガイトから4CaO・At203・19H2
0への変化は不可逆反応であシ4CaO”At203・
19H20がエトリンガイトへ変化することは無い。こ
れは最終生成種4CaO・At203・19H20がエ
トリンガイトより化学的、熱力学的に安定であることに
よる。このように計算結果によるとセメント固化養生温
度で一定期間(1〜3ケ月程度)44℃以上に系を保持
することによシェドリンガイトの発生を防止することが
できる。
Also, 4CaO・At203・19H2 from ettringite
The change to 0 is an irreversible reaction.4CaO”At203・
19H20 does not change to ettringite. This is because the final product species 4CaO.At203.19H20 is chemically and thermodynamically more stable than ettringite. According to the calculation results, the generation of schedlingite can be prevented by maintaining the system at the cement solidification curing temperature of 44° C. or higher for a certain period (about 1 to 3 months).

次に本発明を利用してセメント固化体を作復する場合の
温度適用範囲と効果について検討する。
Next, we will discuss the applicable temperature range and effects when restoring a cement solidified body using the present invention.

従来硫酸イオン含有放射性廃棄物例えば硫酸ナトリウム
等をセメントで固化する場合、エトリンガイト発生知よ
る体積膨張破壊を防ぐ為に該廃棄物の充填率を10重量
係以下に押えているのが実情であるが、予備実験を行っ
た結果によると本発明を用いれば40重量係まで充填す
ることが可能である。そこで硫酸イオン含有放射性廃棄
物充填量を40重8%と想定して計算した効果が第6図
である。固化養生温度が100℃になるところでは、開
放系で操作した場合混練時に加えた水が水蒸気として蒸
発してしまうであろうと考えられるので44℃以上10
0℃未満が適用温度範囲となる。
Conventionally, when radioactive waste containing sulfate ions, such as sodium sulfate, is solidified with cement, the filling rate of the waste is kept below 10% by weight in order to prevent volumetric expansion and destruction due to the formation of ettringite. According to the results of preliminary experiments, it is possible to fill up to 40 weight units using the present invention. Figure 6 shows the effect calculated assuming that the amount of radioactive waste containing sulfate ions is 40% by weight and 8%. Where the solidification curing temperature is 100°C, it is thought that the water added during kneading will evaporate as water vapor if operated in an open system, so the temperature should be set at 44°C or higher.
The applicable temperature range is below 0°C.

以上本発明の基本原理に従えば、既存の設備に簡単な設
備を追加することにより、セメントによる固化処理が困
難とされている硫酸イオン含有の放射性廃棄物の固化、
あるいは将来ひび割れが生じるであろうと推定されるセ
メント固化体の健全化、または、高濃度の硫酸イオンを
含む溶液(例えば海水など)に接触する可能性のあるセ
メント構造物の健全化を図ることが可能である。
According to the basic principles of the present invention, by adding simple equipment to existing equipment, radioactive waste containing sulfate ions, which is difficult to solidify with cement, can be solidified.
Alternatively, it is possible to improve the soundness of cement solidified bodies that are estimated to develop cracks in the future, or to restore the soundness of cement structures that may come into contact with solutions containing high concentrations of sulfate ions (such as seawater). It is possible.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

実施例1 本実施例は、原子力発電所から発生する硫酸イオン含有
の廃液(例えば硫酸ナトリウム濃縮廃液など)ヲヘレッ
ト化して固化するものである。
Example 1 In this example, sulfate ion-containing waste liquid (for example, sodium sulfate concentrated waste liquid, etc.) generated from a nuclear power plant is converted into a helette and solidified.

第1図は本実施例に用いる処理システムの系統図を示す
。硫酸ナトリウムを主成分とする濃縮廃液(以下廃液と
略記す。)1は原子力発電所から排出されたものであシ
、パルプ21を介して乾燥粉末製造機3に導入され、乾
燥粉末化される。乾燥粉末化した粉体(以下粉体と略記
す6)は粉体貯蔵タンク4に一時貯蔵される。次にパル
プ2□を介して所定量ずつペレット造粒機5へ導入され
る。ベレット化したものはドラム缶10へ入れられる。
FIG. 1 shows a system diagram of a processing system used in this embodiment. Concentrated waste liquid (hereinafter abbreviated as waste liquid) 1 containing sodium sulfate as its main component is discharged from a nuclear power plant, and is introduced into a dry powder manufacturing machine 3 via a pulp 21 to be turned into dry powder. . The dry powder (hereinafter abbreviated as powder 6) is temporarily stored in a powder storage tank 4. Next, a predetermined amount of the pulp is introduced into the pelletizer 5 via the pulp 2□. The pelletized material is put into a drum 10.

絖いてタンク6よυセメントがパルプ23を介してドラ
ムに導入されると同時に水がタンク7よりパルプ24を
介してドラム缶内に導入される。タンク7の水は前もっ
て加熱され湯となっていてもかまわな−。又タンク6と
タンク7のセメントと水はあらかじめ混練されていても
よい。ドラム缶内で被レット8はセメント4−スト9に
よって空隙を埋められる。ベレット8及びセメント被−
スト9で充填したドラム缶はベルトコンベア11に運ば
れて加熱恒温4g12へ運び込まれる。
Therefore, at the same time that cement is introduced into the drum from the tank 6 through the pulp 23, water is introduced into the drum from the tank 7 through the pulp 24. It doesn't matter if the water in tank 7 is heated beforehand and becomes hot water. Further, the cement and water in tanks 6 and 7 may be mixed in advance. In the drum, the gaps between the pellets 8 are filled with cement 4-st 9. Beret 8 and cement covering
The drum filled in the drum 9 is conveyed to a belt conveyor 11 and is conveyed to a heating constant temperature 4g12.

加熱恒温槽12は、ヒータ13と電動機14によって回
転する羽根15とを備えておυ、44℃以上100℃未
満の温度に保たれる。この加熱恒温槽12にて最低3週
間以上放置されると、セメントイースト中のAt203
はエトリンガイトを生成しな匹安定な化合物40aO’
At203・19H20(第5図に示した。)に全て変
化する。所定期間(1〜3ケ月程度)経た後、固化体は
加熱恒温槽12より出口16を通って一時貯誠庫あるい
は陸地貯蔵施設へ運ばれる。
The heating constant temperature bath 12 includes a heater 13 and blades 15 rotated by an electric motor 14, and is maintained at a temperature of 44° C. or more and less than 100° C. When left in this heating constant temperature bath 12 for at least 3 weeks, At203 in cement yeast becomes
The stable compound 40aO' does not form ettringite.
All change to At203/19H20 (shown in Figure 5). After a predetermined period of time (approximately 1 to 3 months), the solidified material is transported from the heating constant temperature bath 12 through the outlet 16 to a temporary storage warehouse or land storage facility.

本実施例は廃液1より出発したものを述べたが、すでに
炸裂されているセメント固化体あるいはセメント構造物
については第1図破線内で示す工程即ち加熱恒温槽12
に一定期間保持した後一時貯蔵あるいは陸地貯蔵施設へ
移す工程をとるだけで本発明の効果が期待できる。
Although this embodiment has been described as starting from the waste liquid 1, for cement solidified bodies or cement structures that have already exploded, the process shown within the broken line in FIG.
The effects of the present invention can be expected by simply carrying out the step of temporarily storing or transferring to a land storage facility after holding it for a certain period of time.

実施例2 本実施例は、実施例1と同様の原子力発電所から発生す
る廃液を長期安定な均質セメント固化体にするものであ
る。本実施例の処理システムを第2図に示す。廃液はタ
ンク17内に貯蔵されておシ、パルプ181を介して乾
燥粉末製造機19へ導入される。ここで粉末化された粉
体はタンク20へ一時貯蔵される。次にタンク20よシ
パルブ182を介して直接ドラム缶25へ所定量導入さ
れる。続いてタンク21よりパルプ183を介してセメ
ントが、タンク22よりパルプ184を介して水がそれ
ぞれ所定量ドラム缶25に導入される。ドラム缶25に
は電動機23によって回転する攪拌羽24が導入されて
おり、これによって均−に混練される。タンク20から
の粉体とタンク21からのセメント、タンク22からの
水は順次ドラム缶25に導入してもよいし、同時に導入
してもよい。攪拌による混練が済むと回転羽24は撤去
され、均一なセメントペースト26が生成する。以上の
ようKして作製した固化体はベルトコンベア27によっ
て加熱恒温槽30へ運ばレル。
Example 2 In this example, similar to Example 1, waste liquid generated from a nuclear power plant is converted into a long-term stable homogeneous cement solidified body. FIG. 2 shows the processing system of this embodiment. The waste liquid is stored in the tank 17 and introduced into the dry powder manufacturing machine 19 via the pulp 181. The powder thus pulverized is temporarily stored in a tank 20. Next, a predetermined amount of water is directly introduced into the drum 25 from the tank 20 via the valve 182. Subsequently, predetermined amounts of cement and water are introduced into the drum 25 from the tank 21 via the pulp 183 and from the tank 22 via the pulp 184, respectively. A stirring blade 24 rotated by an electric motor 23 is introduced into the drum 25, and the mixture is mixed evenly. The powder from the tank 20, the cement from the tank 21, and the water from the tank 22 may be introduced into the drum 25 sequentially, or may be introduced simultaneously. After the kneading by stirring is completed, the rotating blades 24 are removed and a uniform cement paste 26 is produced. The solidified body produced by K as described above is conveyed to a heating constant temperature bath 30 by a belt conveyor 27.

加熱恒温槽30はヒータ29と電動機28によって回転
する回転羽24を有しており、温度はすみやかに所定温
度まで上昇した後一定に保たれる。
The heating constant temperature bath 30 has a rotary blade 24 rotated by a heater 29 and an electric motor 28, and the temperature is quickly raised to a predetermined temperature and then kept constant.

温度は44℃以上100℃未満に保たれる。この加熱恒
温槽30にて最低3週間以上放置するとセメントイース
ト中のAt2o3はエトリンがイ)k生成させない安定
な化合物4CaO’At203’191f(20(第6
図に示した。)に全て変化する。所定期間(1〜3ケ月
)経た後、固化体は加熱恒温[30よシ出口31を通っ
て一時貯蔵庫あるいは陸地貯蔵施設へ運ばれる。
The temperature is maintained at 44°C or higher and less than 100°C. When left in this heating constant temperature bath 30 for at least 3 weeks, At2o3 in the cement yeast becomes ethrin.
Shown in the figure. ) all change. After a predetermined period of time (1 to 3 months), the solidified material is heated and kept at a constant temperature [30] and is transported to a temporary storage facility or a land storage facility through an outlet 31.

すでにセメントにて均質固化して込るセメント固化体に
適用するKは、実施例1の場合と同様に第2図の破線で
囲まれた部分の工程を経ることによって長期間健全性を
期待できるセメント固化体に変えることができる。
K, which is applied to cement solidified bodies that have already been homogeneously solidified with cement, can be expected to maintain soundness for a long period of time by going through the process surrounded by the broken line in Figure 2, as in Example 1. Can be converted into solidified cement.

以上実施例1〜2のシステムをとること圧より原子力発
電所から排出される硫酸イオン含有廃棄物をセメントを
用いて効率よくかつ安定した固化体に処理処分すること
ができる。
By employing the systems of Examples 1 and 2 above, sulfate ion-containing waste discharged from nuclear power plants can be efficiently and stably treated and disposed of using cement.

実施例1〜2では本発明の効果が最も期待できる原子力
発電所から発生する濃縮廃液(硫酸ナトリウムが主成分
)の固化につ込て主に述べたが、充填する放射性廃棄物
の種類は濃縮廃液に限らず、セメント固化可能なもので
あれば何人であってもよい。また、セメント構造物の耐
久性を上げるためであれば放射性廃棄物の入っていない
コンクリート系で本発明を実施することも可能である。
In Examples 1 and 2, we mainly described the solidification of concentrated waste liquid (mainly composed of sodium sulfate) generated from nuclear power plants, where the effects of the present invention can be expected most, but the type of radioactive waste to be filled is concentrated. It is not limited to waste liquid, and any number of people may use it as long as it can be solidified with cement. Furthermore, it is also possible to implement the present invention using a concrete system that does not contain radioactive waste, as long as the durability of the cement structure is to be increased.

なお、実施例1〜2では現在市販されているポルトラン
ドセメントを用いており、これはエトリンガイト生成に
関係のあるアルミン酸(At203)を5〜8壬含んで
いる。アルミン酸はセメントを作る上で大切な化合物で
あるが、もしアルミン酸成分のより少ないセメントを用
いるならば、前記実施例IKおける44℃以上最低3週
間以上という養生条件のうち、44℃における養生期間
を短かぐすることが可能である。
In Examples 1 and 2, currently commercially available Portland cement is used, which contains 5 to 8 g of aluminic acid (At203), which is related to ettringite production. Aluminic acid is an important compound in making cement, but if a cement with a lower aluminic acid content is used, curing at 44°C, which is the curing condition of at least 3 weeks at 44°C or more in Example IK, is necessary. It is possible to shorten the period.

また、放射性廃棄物のセメント固化体を地中に貯蔵ある
込は廃棄処分しようとした場合は、貯蔵時の温度が44
℃以上になる処を選択することにより、特別の加熱装誼
のある貯蔵装置が不要となる。
In addition, if cement solidified radioactive waste is stored underground or disposed of, the temperature at the time of storage should be 44°C.
By selecting a location where the temperature is above ℃, a storage device with special heating equipment is not required.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、硫酸イオンを含有するセメント構造物
に対してもそのひび割れの発生を防止することができる
。これを、例えば、硫酸イオンを含有する放射性ルT棄
物のセメント固化体に適用すれば効率良くかつ高充填率
で耐久性にすぐれたセメント固化体を得ることが可能で
ある。
According to the present invention, it is possible to prevent the occurrence of cracks even in cement structures containing sulfate ions. If this is applied, for example, to a solidified cement of radioactive waste containing sulfate ions, it is possible to obtain a solidified cement of high efficiency, high filling rate, and excellent durability.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例に係る放射性別液の処理、固
化システムを示した図、 第2図は本発明の他の実施例に係る放射性廃液の処理・
均一固化システムを示した図、第3図は硬化セメントペ
ーストの走査型電子顕微鏡像を模式的に示した図、 第4図はセメント成分中のエトリンガイト生成過程K特
に注目して、反応の平衡計算を行なった結果を示した図
、 第5図はセメントペースト硬化過程の平衡計算結果より
、各生成分生成過程を簡単に示したフロー図、 第6図は本発明における適用可能な固化養生温度範囲を
推定し示した図でちる。 5、記号の説明 1・・・放射性廃棄物(例えば硫酸ナトリウム浴液)貯
蔵タンク、 3・・・乾燥粉末製造機、4・・・乾燥粉体貯蔵タンク
、5・・・ペレット造粒機、6・・・セメント用タンク
、7・・・水タンク、    8・・・放射性廃棄物に
レット、9・・・セメントイースト、 10・・・ドラム缶、   12・・・加熱恒温槽、1
3−1.ヒータ、    工6・・・加熱恒温槽出口、
17・・・放射性廃棄物(例えば硫酸ナトリウム溶液)
貯蔵タンク、 19・・・乾燥粉末製造機、 20・・・乾燥粉体貯蔵タンク、 21・・・セメント用タンク、 22・・・水タンク、  23・・・電動機、24・・
・攪拌用回転羽根、 25・・・ドラム缶、   26・・・セメントペース
ト、29・・・ヒータ、    30・・・加熱恒温槽
、31・・・加熱恒温槽出口、 32・・・未水和ニーライト粒子、 33・・・密に充填した三次元等寸法状C−8−H13
4・・・粗に分布L ;/c fi fa 状C−8−
H135・・・エトリンガイト、 36・・・モノサルフェート水和物、 37・・・毛細管空間。 温度(0C) ():分子量
FIG. 1 is a diagram showing a radioactive liquid treatment and solidification system according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a radioactive liquid waste treatment and solidification system according to another embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram showing a uniform solidification system, Figure 3 is a diagram schematically showing a scanning electron microscope image of hardened cement paste, Figure 4 is a diagram showing the reaction equilibrium calculation with special attention to the ettringite formation process K in cement components. Figure 5 is a flow diagram that simply shows the process of producing each component based on the equilibrium calculation results of the cement paste hardening process. Figure 6 is the applicable solidification curing temperature range in the present invention. This is a diagram showing the estimated value. 5. Explanation of symbols 1... Radioactive waste (e.g. sodium sulfate bath) storage tank, 3... Dry powder manufacturing machine, 4... Dry powder storage tank, 5... Pellet granulator, 6... Cement tank, 7... Water tank, 8... Radioactive waste, 9... Cement yeast, 10... Drum can, 12... Heating constant temperature bath, 1
3-1. Heater, Part 6...Heating constant temperature chamber outlet,
17...Radioactive waste (e.g. sodium sulfate solution)
Storage tank, 19... Dry powder manufacturing machine, 20... Dry powder storage tank, 21... Cement tank, 22... Water tank, 23... Electric motor, 24...
- Rotating blade for stirring, 25... Drum can, 26... Cement paste, 29... Heater, 30... Heating constant temperature bath, 31... Heating constant temperature bath outlet, 32... Unhydrated knee light Particles, 33...Densely packed three-dimensional uniform size C-8-H13
4... Roughly distributed L ;/c fi fa C-8-
H135...Ettringite, 36...Monosulfate hydrate, 37...Capillary space. Temperature (0C) (): Molecular weight

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、セメント構造物の硬化養生期間中又は後に所定期間
その温度を44℃以上100℃未満に保つことを特徴と
するセメント構造物のひび割れ防止方法。 2、セメント構造物は、硫酸イオンを含有する放射性廃
棄物を含むセメント固化体である特許請求の範囲第1項
記載のセメント構造物のひび割れ防止方法。
[Claims] 1. A method for preventing cracks in a cement structure, which comprises maintaining the temperature of the cement structure at 44°C or higher and lower than 100°C for a predetermined period during or after the hardening and curing period of the cement structure. 2. The method for preventing cracks in a cement structure according to claim 1, wherein the cement structure is a cement solidified body containing radioactive waste containing sulfate ions.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5276600A (en) * 1975-12-22 1977-06-28 Nippon Atom Ind Group Co Ltd Solidifying method with cement of radioactive liquid waste
JPS60112655A (en) * 1983-11-24 1985-06-19 日本セメント株式会社 Manufacture of high strength concrete cured body

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