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本文依托于硅酸盐建筑材料国家重点实验室项目“高放废物深地质处置用磷铝酸盐水泥基封闭材料的应用基础研究”,主要针对深地质处置工程对水泥基封闭材料的需求,拟研究适宜于裂隙隙宽100μm的低PH、高流态化和高耐久性磷铝酸盐水泥基裂隙封闭材料设计和性能调控方法。实验室自制磷铝酸盐水泥,并对其进行二次粉磨,通过掺入微研磨介质和助磨剂来制备超细磷铝酸盐水泥。借助测量灌浆料的保水、流变、力学、PH、体积稳定性能并在室内模拟灌浆液的可灌性,研究水灰比和保水剂、矿物掺合料、减水剂及膨胀剂等调控材料对灌浆材料的影响,得到每组调控材料最好的掺量,用于制备深地质处置中磷铝酸盐水泥基裂隙封闭材料(GRPCSM)。本文的主要研究为以下几个方面:(1)在磷铝酸盐水泥中掺入微研磨介质和不同的助磨剂进行二次粉磨,并借助激光粒径分布和SEM及水化热等测试方法评价不同助磨剂的助磨效果。结果表明:掺入0.09%甘油助磨剂体系D95为13.35μm,达到超细水泥的要求,水泥水化中出现缓凝,并且水化也比较充分。(2)研究水灰比和保水剂、矿物掺合料、减水剂及MgO膨胀剂等调控材料对超细磷铝酸盐水泥性能的影响。实验结果显示:大的水灰比能明显地改善了灌浆材料的流动性能,但也会破坏浆体的稳定性;钠基膨润土和羟丙基甲基纤维素醚一方面能提高浆体的稳定性,另一方面又增加了浆液的粘度;减水剂作为一种表面活性剂提高了浆液的流变性能同时增大析水率和收缩率;掺入膨胀剂MgO能补偿体系的收缩,且MgO活性越大,补偿效果越好。(3)以粉煤灰20%、矿粉10%、膨胀剂MgO-1 4%、聚羧酸系减水剂、保水剂(钠基膨润土10%、羟丙基甲基纤维素0.2%)设计制备GRPCSM,并对其进行性能研究实验。实验显示:所设计的GRPCSM均具有好的浆体稳定性和可灌性,并且GRPCSM的强度都稳定增长不倒缩,但是所设计的GRPCSM部分不满足本项目对灌浆材料粘度小于50 mPa·s的要求。实验得到,当超细磷铝酸盐水泥:粉煤灰:MgO-1:聚羧酸系减水剂:羟丙基甲基纤维素醚=80:20:4:1.5:0.2时,能制备出适宜于裂隙隙宽100μm的低PH、高流态化磷铝酸盐水泥基裂隙封闭材料。