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1、10申请公布号CN104058662A43申请公布日20140924CN104058662A21申请号201410264191222申请日20140613C04B28/00200601C04B14/1020060171申请人长江勘测规划设计研究有限责任公司地址430010湖北省武汉市解放大道1863号72发明人杨启贵施华堂周述达李洪斌徐年丰张志国王汉辉刘加龙闵征辉丁刚74专利代理机构武汉开元知识产权代理有限公司42104代理人陈家安54发明名称一种地下核电站防渗复合灌浆材料及应用57摘要本发明公开了一种地下核电站防渗复合灌浆材料，所述复合灌浆材料用于填充地下核电站洞壁及洞周岩体裂隙，对于岩体裂。
2、隙开度普遍大于05MM的地层，以细水泥浆材为主进行复合灌浆；对裂隙开度普遍小于02MM的地层，以纳米级粘土为主进行复合灌浆；对裂隙开度主要在02MM05MM之间的地层，两种浆材均作为主液进行灌注，极大的增加了地下核电站洞室洞壁及洞周岩体裂隙填充后的防渗性能、抗震性能及核素吸附性能。本发明还涉及这种复合灌浆材料的应用。51INTCL权利要求书1页说明书3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页10申请公布号CN104058662ACN104058662A1/1页21一种地下核电站防渗复合灌浆材料及应用，所述复合灌浆材料用于填充岩体裂隙，其特征在于选用纳米级粘土和。
3、水泥组合而成的复合物与水混合作为灌浆材料进行岩体裂隙填充；当岩体裂隙的开度小于02MM时，所述复合物中纳米级粘土和水泥按重量241配比，复合物与水按重量135配比；当岩体裂隙的开度在02MM05MM之间时，所述复合物中纳米级粘土和水泥按重量为121配比，复合物与水按重量125配比；当岩体裂隙的开度大于05MM时，所述复合物中纳米级粘土和水泥按重量为113配比，复合物与水按重量为113配比。2根据权利要求1所述的复合灌浆材料，其特征在于所述水泥为最大粒径小于12M的水泥。3根据权利要求1所述的纳米级粘土，其特征在于所述纳米级粘土为纳米级凹凸棒石粘土。4如权利要求1所述的复合灌浆材料的应用，其特征。
4、在于所述复合灌浆材料用于地下核电站洞室洞壁及洞周岩体裂隙灌浆填充。权利要求书CN104058662A1/3页3一种地下核电站防渗复合灌浆材料及应用技术领域0001本发明涉及地下核电站放射性废水地下迁移防护系统，具体指一种地下核电站防渗复合灌浆材料，本发明还涉及这种复合灌浆材料的应用。背景技术0002日本福岛核事故发生后，引发了全球对核电站的安全问题又一次深思，地下核电站因其有岩体的天然防护和屏蔽，大大降低了核电站发生含核素的放射性废水大规模扩散的事故风险，从而将成为未来核电发展的一种新方向。地下核电站将涉核建筑物布置在地下，不仅避免了事故工况下放射性废水产生地表径流污染，并能将可能产生的放射性。
5、废水在岩体中隔绝处置。地下核电站严重事故工况下，设置高标准隔水帷幕阻断放射性废水外渗污染地下水体，确保严重事故下放射性废水地下迁移可控，是关系到地下核电站对周边生态环境影响的重要问题。目前，国内高标准隔水帷幕主要通过可灌性好的高分子材料灌浆形成，价格昂贵，且在地下核电事故工况的高温、辐射条件下，高分子化学浆材的分子结构稳定性和耐久性均存在较大问题，需要进一步深入研究适应地下核电站事故工况的高标准隔水帷幕灌浆浆材和灌浆工艺。发明内容0003本发明的目的在于克服上述现有背景技术的不足之处，而提供一种地下核电站防渗复合灌浆材料及应用。0004为了实现上述目的，本发明所述地下核电站防渗复合灌浆材料用于。
6、填充岩体裂隙，其特殊之处在于选用纳米级粘土和水泥组合而成的复合物与水作为灌浆材料进行岩体裂隙填充。当岩体裂隙的开度小于02MM时，所述复合物中纳米级粘土和水泥按重量241配比，复合物与水按重量135配比；当岩体裂隙的开度在02MM05MM之间时，所述复合物中纳米级粘土和水泥按重量为121配比，复合物与水按重量125配比；当岩体裂隙的开度大于05MM时，所述复合物中纳米级粘土和水泥按重量为113配比，复合物与水按重量为113配比。0005进一步地，所述水泥为最大粒径小于12M的超细水泥。优选地，所述纳米级粘土为纳米级凹凸棒石粘土。0006所述的复合灌浆材料应用于地下核电站洞壁及洞周岩体裂隙灌浆填。
7、充。0007本发明的优点在于，首先对地下核电站厂址的岩体裂隙进行分级，针对不同等级的裂隙使用不同的灌浆材料，并且利用复合灌浆材料中，纳米级粘土可灌性好、可塑性好、吸附性强的优点与水泥按一定的配比灌入岩体裂隙中，增加了可灌性和岩体的整体防渗性能，同时粘土的可塑性又增强了灌浆幕体的抗震性能，并且纳米级粘土的吸附性增强灌浆幕体对核素迁移的吸附和阻隔作用。具体实施方式说明书CN104058662A2/3页40008下面结合实施例详细说明本发明的实施情况。0009本发明结合核电技术与地下岩体工程防渗技术，根据地下核电站微裂隙岩体可灌性差、帷幕设计标准高的特点，考虑到化学灌浆价格昂贵，且耐高温、辐射能力差。
8、，单一水泥浆液灌注可灌性及幕体抗震性较差，创新性的提出细水泥纳米级粘土复合灌浆材料用于地下核电站放射性废水地下迁移防护隔水帷幕灌浆施工。0010本发明所述复合灌浆材料用于填充地下核电站洞壁及洞周岩体裂隙，选用纳米级粘土和水泥组合而成的复合物与水作为灌浆材料进行岩体裂隙填充。当岩体裂隙的开度小于02MM时，所述复合物中纳米级粘土和水泥按重量241配比，复合物与水按重量135配比；当岩体裂隙的开度在02MM05MM之间时，所述复合物中纳米级粘土和水泥按重量为121配比，复合物与水按重量125配比；当岩体裂隙的开度大于05MM时，所述复合物中纳米级粘土和水泥按重量为113配比，复合物与水按重量为11。
9、3配比。其中水泥为最大粒径小于12M的超细水泥，纳米级粘土为纳米级凹凸棒石粘土。0011主要技术方案及要点分析如下00121浆材灌浆特性分析00131现有细水泥生产工艺条件下，细水泥最大粒径DMAX可控制在12M以下，平均粒径D50可控制在约5M，适用于张开度小于05MM的微细裂隙岩体灌浆，但对张开度小于02MM的岩体裂隙可灌性不好，且水泥灌浆幕体抗震性较差。00142纳米级粘土颗粒微细，经处理后粒径可达纳米级，在适当压力下，基本可灌入任何透水岩体裂隙中，可显著增加地下核电站厂址微裂隙岩体的可灌性，确保形成高防渗性能的隔水帷幕。00153纳米级粘土具有微膨胀性，可增加浆液灌入裂隙后的密室性，进。
10、一步提高幕体的防渗性能。00164纳米级粘土具有可塑性，灌入基岩裂隙后，能形成一种不易龟裂的胶体，增强隔水帷幕的抗震性能，降低地震作用对幕体的损伤。00175纳米级粘土具有优异的吸附性能，如凹凸棒石粘土具有独特的层链状结构特征，在其结构中存在晶格置换，晶体呈针状，纤维状或纤维集合状，可吸附溶液中的大小分子。国内外有关研究成果表明，纳米级粘土对核素具有较强的吸附和阻隔作用，可降低严重事故工况下含核素的放射性废水地下迁移外泄的浓度。00186单一粘土灌浆，结石体的防渗能力强，但强度不高。00192细水泥纳米级粘土复合灌浆作用机理0020细水泥纳米级粘土复合灌浆作用机理是充分利用细水泥强度高，粘土可。
11、灌性好、可塑性好、吸附性强的优点，将两种材料按一定的配比同时或先后灌入岩体裂隙中，形成复合灌浆幕体。0021细水泥纳米级粘土复合灌浆中细水泥组分主要作用是填充大的裂隙通道并确保幕体强度；粘土组分主要作用是增强可灌性和幕体防渗性能，同时利用纳米级粘土的可塑性增强幕体的抗震性能，利用纳米级粘土的吸附性增强幕体对核素迁移的吸附和阻隔作用、降低含核素的放射性废水地下迁移外泄的浓度。00223室内浆材试验0023根据具体厂址工程地质及水文地质特性开展室内浆材试验，通过不同纳米级粘土说明书CN104058662A3/3页5组分及特性分析、不同细水泥纳米级粘土配合比浆材性能试验，分析不同浆液对岩体可灌性、幕。
12、体强度、幕体防渗性能及幕体抗震性能的影响，最终确定合适的浆材类型及浆材配比。00244基于岩体裂隙分级的复合灌浆技术0025灌浆前对岩体裂隙进行详尽的调查分析，掌握优势发育方向、倾角、裂隙开度、节理密度等岩体裂隙特征，并根据不同区域岩体裂隙基本特征和设计标准，针对性选择灌浆浆材和复合灌浆方式，以充分发挥浆材特性，同时降低工程造价。0026此外，根据岩体裂隙开度及发育特征分析，针对大开度的裂隙，先采用细水泥浆液灌注填充大开度的裂隙通道，以确保幕体强度，再采用纳米级粘土灌注，进一步提高幕体的防渗性能；针对小开度的裂隙，采用细水泥纳米级粘土复合浆液进行灌注。00275高压灌浆技术0028地下核电站厂。
13、址一般岩体较为完整，裂隙开度一般不大，高的灌浆压力有助于增强浆液的流动性，增加可灌性，同时高的灌浆压力可使浆液充分排水和固结，增加幕体的密实性和后期强度。因此，可将水电行业基础处理中的高压灌浆技术应用于地下核电基岩灌浆领域。目前，水电行业常用的孔口封闭帷幕灌浆压力一般可达6MPA甚至更高，配套施工设备及工艺亦较为成熟。00296现场灌浆试验0030针对实际厂址选择代表性地层开展现场灌浆试验，验证并对比不同试验方案下细水泥纳米级粘土复合灌浆的灌浆效果，探索最优的复合灌浆浆材、灌浆方式、灌浆压力及灌浆工艺等，经多手段质量检查，各项指标均满足地下核电站隔水帷幕设计标准和严重事故工况下防护安全性能后，。
14、再推广用于大面积灌浆施工。00313、有益效果1细水泥纳米级粘土复合灌浆材料充分利用粘土颗粒微细的特点，可显著增加地下核电站厂址微裂隙岩体的可灌性，确保形成高防渗性能的隔水帷幕。00322细水泥纳米级粘土复合灌浆材料充分利用粘土的可塑性和微膨胀性，显著增强隔水帷幕的抗震性能，降低地震作用对幕体的损伤。00333细水泥纳米级粘土复合灌浆材料充分利用粘土的吸附性，可有效降低地下核电事故工况下含核素的放射性废水地下迁移外泄的浓度，减小放射性废水对周边生态环境影响。00344细水泥纳米级粘土复合灌浆材料稳定性好，对灌浆施工有利。00355细水泥纳米级粘土复合灌浆较高分子化学灌浆便宜很多，有利于降低工程造价，且避免了化学浆材在地下核电事故工况的高温、辐射条件下的分子结构稳定性和耐久性问题。0036因此，细水泥纳米级粘土复合灌浆及应用既能保证微裂隙岩体的可灌性，又经济有效，同时，复合灌浆幕体可满足地下核电站核素迁移防护隔水幕体高防渗性能、高抗震性能、耐核素腐蚀等要求，对保证地下核电站隔水帷幕质量和放射性废水地下迁移防护安全十分有利。0037其它未详细说明的部分均为现有技术。说明书CN104058662A。