层间阳离子对膨润土干燥收缩特性的影响

编号：CYYJ04633

篇名：层间阳离子对膨润土干燥收缩特性的影响

作者：吴锡合1；孙青峰1；余建平1；吕炜1；李章青1；周顺滔1；刘清秉2

关键词： 膨润土; 层间阳离子; 水分蒸发; 缩裂特性;

机构： 1.国家石油天然气管网集团有限公司广西分公司2.中国地质大学(武汉)巴东地质灾害国家野外科学观测研究站

摘要： 膨润土的主要矿物成分为蒙脱石，蒙脱石层间的可交换性阳离子类型是控制其水理性、胀缩性和力学性能的关键因素。以高庙子膨润土（Gaomiaozi bentonite，GMZ）为研究对象，采用NaCl、KCl、CaCl2、MgCl2共4种高浓度盐溶液分别对膨润土进行阳离子交换，得到了钠、钾、钙、镁4种单一离子型膨润土试样，并通过在自制温控箱内对膨润土试样进行干燥收缩试验，分析了不同层间阳离子对膨润土干燥收缩特性的影响。结果表明：层间阳离子会影响膨润土干燥后的残余含水率，一价阳离子试样的残余含水率小于二价阳离子土样；不同阳离子型膨润土试样的水分蒸发速率表现为：钾基膨润土>钠基膨润土>钙基膨润土≈镁基膨润土；钾离子作为层间阳离子时，能有效抑制压实膨润土的开裂，与钙基、镁基膨润土相比，钠基膨润土试样干燥结束后表面裂隙率更高；随着含水率减少，钾基膨润土试样的体积收缩不明显；受试样残余含水率、膨润土团聚体结构的影响，钠基膨润土试样的体积收缩应变大于钙基和镁基膨润土。该研究结果可为核废料处置库工程中膨润土缓冲屏障的工程设计及安全评估提供有益参考。