高放废物缓冲砌块导热性能研究

摘要

缓冲砌块作为高放废物地质处置库中重要的屏障，需要有良好的导热性能。将高庙子（GMZ）膨润土和标准石英砂混合，采用半自动化液压机压制大型缓冲砌块，测试含水率、干密度与其导热性能的关系，并在此基础上探讨缓冲砌块导热性能均匀性检验方法和导热系数预测模型的适用性。
　　研究发现，随含水率和干密度的增大，缓冲砌块导热系数极值（最大值、最小值）和平均值都显著增大，大致呈线性关系；且平均值均大于IAEA推荐的导热系数下限值0.8W/m?K，满足推荐要求。导热系数的最大相对误差随着含水率和干密度的增大逐渐减小，即缓冲砌块导热系数趋于均匀，且含水率增大时趋势更明显。随含水率和干密度的增大，热扩散系数的极值和平均值都总体呈增大趋势，基本呈非线性。随含水率和干密度的增大，质量比热容的极值和平均值变化不显著，基本呈平稳趋势。
　　缓冲砌块导热系数在R、Θ、Z三个方向上具有良好的各向同性。采用t检验法对缓冲砌块导热系数进行均匀性检验，与实测结果相同，证明t检验法今后可以用来检验缓冲砌块导热系数的均匀性。
　　经导热系数实测值验证，Johansen模型能够较准确地预测缓冲砌块的导热系数，其偏差在±10％以内，吻合度较高。采用该预测模型对初始干密度为1.50g/cm3～1.90g/cm3，水化愈合之后的缓冲砌体结构导热系数进行了预测。结果表明，缓冲砌体结构导热系数随其初始干密度的增大而增大；且接缝处理组的导热系数明显大于刚性拼接组的导热系数，随着初始干密度的增大，这种趋势更加明显。研究认为，水化愈合之后的缓冲砌体结构的导热系数范围为1.5～2.2W/m·K，此量值可供处置结构多场耦合计算参考。

目录

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究内容

1.3 研究思路

1.4 研究意义

1.5 创新点

第二章 文献综述

2.1 缓冲材料

2.2 缓冲砌块

2.3 导热性能理论

2.4 土体导热性能

2.5 缓冲材料导热性能

第三章 缓冲砌块导热性能测试

3.1 黄土预备试验

3.2 试验设计

3.3 试验材料

3.4 缓冲砌块试样制备过程

3.5 导热性能测试

3.6 测试结果与分析

第四章 缓冲砌块导热性能均匀性分析

4.1 各方向均匀性分析

4.2 均匀性检验

第五章 缓冲砌体结构导热性能预测理论

5.1 缓冲砌块导热系数预测

5.2 缓冲砌体结构导热系数预测

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

在学期间的研究成果

致谢