关于高放射性废物(简称“高放废物”)处置方法,目前深地质处置是国际上公认最安全可靠的方式,即将高放废物封存在合适的岩体当中,并与地表面有一定距离,通过设置多重人工屏障达到抑制核素的泄漏和迁移,最终实现安全处置高放废物的目标。缓冲回填材料是高放废物处置库系统的重要组成部分之一,研究缓冲材料的性能是建设高放废物处置库的关键所在。高放废物处置库缓冲层不仅需要良好的隔离性能,还需要卓越的导热性能。为此,论文以钠基膨润土为基础,掺入高导热率天然石墨,形成均匀的石墨-膨润土混合物,配置兼具隔离-导热功能的缓冲材料,并针对石墨-膨润土混合物的部分缓冲性能进行试验研究。混合型缓冲回填材料研究的根本目标,是通过优化掺入材料的比例,尽可能地使石墨-膨润土混合物最大化满足膨胀和渗透性能要求。论文从掺入石墨粒径、石墨掺入率、初始孔隙比、含水率等主要影响因素着手,开展石墨-膨润土混合物恒体积膨胀力、自由膨胀率和渗透等水-力特性试验,对石墨-膨润土混合物的膨胀性和渗透性进行了探究,借助粒度分析仪、扫描电镜、压汞仪等试验仪器,研究了水化膨胀条件下的混合物变化过程及内部孔径变化规律。得到如下结论:1)整体而言,当掺入粒径为200目的石墨时,石墨-膨润土混合物的膨胀自愈能力和防渗能力达到最优状态,这可能与混合物中颗粒之间的接触方式紧密相关。2)石墨-膨润土混合物的膨胀力受初始孔隙比与石墨掺入率影响较大,初始孔隙比与最大膨胀力之间大致呈指数关系。相比较而言,石墨-膨润土混合物的膨胀力受初始含水率的影响较小。3)石墨-膨润土混合物渗透性能与膨胀性能变化趋势有所类似,均随初始孔隙比的减小而线性增加,随石墨掺入率的增大而减小。此外,渗透性能还受到压力大小和压力梯度大小的影响。4)石墨掺入率超过一定比例时,石墨-膨润土混合物的膨胀和渗透性能会发生急剧劣化。综合来看,石墨掺入率为20%～30%时,石墨-膨润土混合物的膨胀性和渗透性的性价比最优。5)通过“有效膨润土密度”和“扩散双电子层”两种方法,建立膨胀力预测模型,通过试验数据验证,预测结果与试验数据均取得较好的拟合效果。