[發明專利]米級尺度緩沖材料環形砌塊壓制模具及砌塊制備方法

有效

• 申請號: 202011557098.2
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112757451B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 劉月妙;曹勝飛;高玉峰;馬利科;李冬偉
• 申請（專利權）人: 核工業北京地質研究院
• 主分類號: B28B7/00
• 分類號: B28B7/00;B28B7/38;B28B13/02;B28B3/02;B28B13/06
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 董和煦

本發明屬于高放廢物地質處置緩沖材料砌塊制備技術領域，具體涉及一種米級尺度緩沖材料環形砌塊壓制模具及砌塊制備方法。本發明中，凹模座為半圓形，兩個凹模座構成圓形凹模；凹模內襯構成圓形內襯布置在凹模座的內壁上；壓板放置于定位擋的上面緊固；凹模放置在底板上，通過定位擋限位；底板在正中間位置設置有芯柱凹槽，底部平臺下表面設有限位臺階，限位臺階與芯柱凹槽配合對芯柱進行限位；芯柱內襯包裹在芯柱外壁；凸模襯板固定安裝在凸模座上，構成凸模；凸模、凹模和芯柱及芯柱內襯合模。本發明可壓制外徑為1.2～1.6m，內徑為0.5～0.6m，高度為0.2～0.5m，干密度為1.4～1.8g/cm³的工程尺度的緩沖材料大型砌塊樣品，適用于機械化操作和工業化批量制備高壓實膨潤土砌塊。

技術領域

本發明屬于高放廢物地質處置緩沖材料砌塊制備技術領域，具體涉及一種米級尺度緩沖材料環形砌塊壓制模具及砌塊制備方法。

背景技術

我國的高放廢物采用的是深地質處置方式，利用人工屏障(廢物罐、緩沖材料、回填材料等)及天然屏障(地下巖體)組成的多重屏障系統阻滯核素遷移。緩沖材料作為廢物罐和地質體之間的最后一道人工屏障，起著工程屏障、水力學屏障、化學屏障、傳導和散失放射性廢物衰變熱等重要作用，是地質處置庫安全性和穩定性的有效保障。國內外研究表明，以蒙脫石為主要成分的膨潤土被認為是高放廢物地質處置最適宜的緩沖材料基材。

緩沖材料通常以砌塊堆砌的形式包裹在廢物罐周圍，因此世界各國開展的室內大型模型試驗和地下實驗室現場原位試驗的研究工作，大多采用的是緩沖材料預制砌塊。緩沖材料砌塊主要采用靜力壓實的制備方式生產，考慮到砌塊在高壓實作用力下將產生膨脹回彈現象，因此壓制模具的設計加工是保證砌塊工程性能的關鍵所在。同時，考慮到高壓實緩沖材料砌塊的體積和重量越來越大，其壓實模具的操作也非人力可以實現，因此必須設計加工出適合機械操作的大型壓制模具，為今后開展1:1的大型室內和現場模型試驗奠定基礎。因此研發出結構簡單實用、組裝和拆卸操作方便、適合工業化批量生產的壓實模具具有重要的現實意義和實用價值。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種米級尺度緩沖材料環形砌塊壓制模具及制備方法，可壓制外徑為1.2～1.6m，內徑為0.5～0.6m，高度為0.2～0.5m，干密度為1.4～1.8g/cm³的工程尺度的緩沖材料大型砌塊樣品，為開展地下實驗室緩沖材料現場原位試驗提供原料基礎和技術支撐，適用于機械化操作和工業化批量制備高壓實膨潤土砌塊。

本發明采用的技術方案：

一種米級尺度緩沖材料環形砌塊壓制模具，包括底板、凹模內襯、凹模座、凸模座、定位擋、壓板、芯柱、芯柱內襯、凸模襯板、芯柱凹槽，凹模座為半圓形，兩個凹模座構成圓形凹模；凹模內襯為120°的扇形，3個凹模內襯構成圓形內襯布置在凹模座的內壁上；底板的頂面加工有與定位擋匹配的凹槽，定位擋安裝在凹槽內；凹槽內加工有螺栓孔，壓板放置于定位擋的上面，通過螺栓將其緊固；凹模放置在底板上，通過定位擋限位；底板在正中間位置設置有芯柱凹槽，芯柱為倒圓錐形，底部平臺下表面設有限位臺階，限位臺階與芯柱凹槽配合對芯柱進行限位；芯柱內襯為120°的扇形，3個芯柱內襯包裹在芯柱外壁，3個芯柱內襯圍成一個圓柱形整體；凸模襯板固定安裝在凸模座上，構成凸模；凸模、凹模和芯柱及芯柱內襯合模后，凸模襯板與凹模內襯的間隙和凸模襯板與芯柱內襯的間隙均為0.1mm。

所述凹模組合形成的圓形直徑較壓制的環形砌塊外徑小1～2mm。

所述3個芯柱內襯組合后的直徑較壓制成的環形砌塊內徑大1～2mm。

所述凹模座和凹模內襯的設計高度為擬壓制砌塊高度的2倍，再加上1～2cm的導向高度；所述芯柱內襯的高度與凹模高度一致；所述凸模座和凸模襯板的整體設計高度要大于凹模高度5～10cm。

所述凹模座、凸模座、定位擋、壓板和芯柱的材質為45#鋼，所述凹模內襯、凸模襯板、芯柱內襯和底板采用4Cr13材料。