[發明專利]一種地下核電站防滲復合灌漿材料及應用

在審

• 申請號: 201410264191.2
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104058662A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 楊啟貴;施華堂;周述達;李洪斌;徐年豐;張志國;王漢輝;劉加龍;閔征輝;丁剛
• 申請（專利權）人: 長江勘測規劃設計研究有限責任公司
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B14/10
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 陳家安

技術領域

本發明涉及地下核電站放射性廢水地下遷移防護系統，具體指一種地下核電站防滲復合灌漿材料，本發明還涉及這種復合灌漿材料的應用。

背景技術

日本福島核事故發生后，引發了全球對核電站的安全問題又一次深思，地下核電站因其有巖體的天然防護和屏蔽，大大降低了核電站發生含核素的放射性廢水大規模擴散的事故風險，從而將成為未來核電發展的一種新方向。地下核電站將涉核建筑物布置在地下，不僅避免了事故工況下放射性廢水產生地表徑流污染，并能將可能產生的放射性廢水在巖體中隔絕處置。地下核電站嚴重事故工況下，設置高標準隔水帷幕阻斷放射性廢水外滲污染地下水體，確保嚴重事故下放射性廢水地下遷移可控，是關系到地下核電站對周邊生態環境影響的重要問題。目前，國內高標準隔水帷幕主要通過可灌性好的高分子材料灌漿形成，價格昂貴，且在地下核電事故工況的高溫、輻射條件下，高分子化學漿材的分子結構穩定性和耐久性均存在較大問題，需要進一步深入研究適應地下核電站事故工況的高標準隔水帷幕灌漿漿材和灌漿工藝。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有背景技術的不足之處，而提供一種地下核電站防滲復合灌漿材料及應用。

為了實現上述目的，本發明所述地下核電站防滲復合灌漿材料用于填充巖體裂隙，其特殊之處在于：選用納米級粘土和水泥組合而成的復合物與水作為灌漿材料進行巖體裂隙填充。當巖體裂隙的開度小于0.2mm時，所述復合物中納米級粘土和水泥按重量2-4:1配比，復合物與水按重量1:3-5配比；當巖體裂隙的開度在0.2mm～0.5mm之間時，所述復合物中納米級粘土和水泥按重量為1-2:1配比，復合物與水按重量1:2-5配比；當巖體裂隙的開度大于0.5mm時，所述復合物中納米級粘土和水泥按重量為1:1-3配比，復合物與水按重量為1:1-3配比。

進一步地，所述水泥為最大粒徑小于12μm的超細水泥。優選地，所述納米級粘土為納米級凹凸棒石粘土。

所述的復合灌漿材料應用于地下核電站洞壁及洞周巖體裂隙灌漿填充。

本發明的優點在于，首先對地下核電站廠址的巖體裂隙進行分級，針對不同等級的裂隙使用不同的灌漿材料，并且利用復合灌漿材料中，納米級粘土可灌性好、可塑性好、吸附性強的優點與水泥按一定的配比灌入巖體裂隙中，增加了可灌性和巖體的整體防滲性能，同時粘土的可塑性又增強了灌漿幕體的抗震性能，并且納米級粘土的吸附性增強灌漿幕體對核素遷移的吸附和阻隔作用。

具體實施方式

下面結合實施例詳細說明本發明的實施情況。

本發明結合核電技術與地下巖體工程防滲技術，根據地下核電站微裂隙巖體可灌性差、帷幕設計標準高的特點，考慮到化學灌漿價格昂貴，且耐高溫、輻射能力差，單一水泥漿液灌注可灌性及幕體抗震性較差，創新性的提出細水泥—納米級粘土復合灌漿材料用于地下核電站放射性廢水地下遷移防護隔水帷幕灌漿施工。

本發明所述復合灌漿材料用于填充地下核電站洞壁及洞周巖體裂隙，選用納米級粘土和水泥組合而成的復合物與水作為灌漿材料進行巖體裂隙填充。當巖體裂隙的開度小于0.2mm時，所述復合物中納米級粘土和水泥按重量2-4:1配比，復合物與水按重量1:3-5配比；當巖體裂隙的開度在0.2mm～0.5mm之間時，所述復合物中納米級粘土和水泥按重量為1-2:1配比，復合物與水按重量1:2-5配比；當巖體裂隙的開度大于0.5mm時，所述復合物中納米級粘土和水泥按重量為1:1-3配比，復合物與水按重量為1:1-3配比。其中水泥為最大粒徑小于12μm的超細水泥，納米級粘土為納米級凹凸棒石粘土。

主要技術方案及要點分析如下：

(1)漿材灌漿特性分析

1)現有細水泥生產工藝條件下，細水泥最大粒徑D_max可控制在12μm以下，平均粒徑D₅₀可控制在約5μm，適用于張開度小于0.5mm的微細裂隙巖體灌漿，但對張開度小于0.2mm的巖體裂隙可灌性不好，且水泥灌漿幕體抗震性較差。

2)納米級粘土顆粒微細，經處理后粒徑可達納米級，在適當壓力下，基本可灌入任何透水巖體裂隙中，可顯著增加地下核電站廠址微裂隙巖體的可灌性，確保形成高防滲性能的隔水帷幕。

3)納米級粘土具有微膨脹性，可增加漿液灌入裂隙后的密室性，進一步提高幕體的防滲性能。

4)納米級粘土具有可塑性，灌入基巖裂隙后，能形成一種不易龜裂的膠體，增強隔水帷幕的抗震性能，降低地震作用對幕體的損傷。