本發明專利技術公開了一種高整體性容器用密封材料及其制備方法與應用，密封材料包括水泥78.4-117.6份，聚合物乳液2.96-18.4份，砂80-120份，水6.85-21.35份，減水劑0.24-1.2份，膨脹劑1.6-19.2份，固化劑0.44-2.76份。本發明專利技術的密封材料具有高密實高強、高流動度、無收縮、高耐輻照和高耐久性能，使用空氣壓力灌注法將其灌入高整體性容器桶蓋與桶體之間的密封空腔中，密封材料硬化后即可將高整體性容器的桶蓋與桶體聯結成一整體，能保持桶內核廢物300年不外泄。本發明專利技術可用于核廢料處理、建筑結構修復領域。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及核能發電中核廢料固化用的密封材料，特別是涉及一種適用于高整體性容器用的高粘結強度、耐輻射、高耐久性的密封材料及其制備方法與其在核廢棄物處理中的應用。
技術介紹
基于當今世界越來越重視溫室氣體排放、氣候變暖，積極推進核能發電是我國能源建設的一項重要政策，核能發電具有污染物質排放量少，屬于清潔能源；不會產生加重地球溫室效應的二氧化碳；核燃料能量密度高、體積小，運輸與儲存都很方便；核能發電的成本中，燃料費用所占的比例較低，不易受到國際經濟形勢影響，故發電成本較其它發電成本低，但是放射性廢物的處理也成為當務之急。隨著核電建設對安全性和耐久性的需求，以及對核電建設發展進程的需要，現代核電建設迫切需求一種使用壽命長、施工方便以及安全可靠的核電混凝土技術。對我國核電建設來說，核廢料固化技術至為關鍵。傳統的核廢料固化技術往往基于“多重屏障”的原理，利用鋼結構、混凝土結構及其復合結構作為“緩沖材料”對核廢料的放射性進行屏蔽，這種工藝存在處置單元過大、無法進行安全監控的致命缺陷。傳統的核廢料混凝土或纖維增強混凝土容器存在著韌性不足和容器蓋與容器體之間“冷粘結”性能差的缺陷。目前，世界各國均在研究核廢棄物高整體性容器，高整體性容器技術可以將固化后的核廢料直接放置在容器中，并主要采用一次性整體澆注技術，該技術可以簡化多重屏障，不用填埋地下，其缺點是采用一次性整體澆注會導致核廢料放置量較少，因此，采用高整體性容器桶蓋與桶體相結合的模式來增大核廢料的放置量，作為桶蓋與桶體之間聯結作用的密封材料成為研究人員研究的重點。而對于高整體性容器灌注用密封材料的研究與應用很少，多數都屬于保密內容，至今沒有文獻報道，更無安全壽命達300年的密封材料技術，因此，開發具有自主知識產權的高整體性容器灌注用密封材料是當務之急，將為核電工程建設及建成后長期、安全、穩定的運行提供有力支撐。
技術實現思路
為解決高整體性容器桶蓋與桶體之間的密封問題,本專利技術提供了一種高整體性容器用的高粘結強度、耐輻射、高耐久性的密封材料。本專利技術所提供的高整體性容器用密封材料，包括以下組分按重量份數比制備得到:水泥78.4-117.6份，聚合物乳液2.96-18.4份，砂80-120份，水6.85-21.35份，減水劑0.24-1.2份，膨脹劑1.6-19.2份和固化劑0.44-2.76份。其中，所述水泥為硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。所述聚合物乳液為環氧樹脂、酚醛樹脂、二苯基硅氧烷、聚苯乙烯或聚氨酯系列高分子乳液。所述砂為細度模數為0.6-2.2、含泥量為0-2.0% (質量百分含量)的自然砂或機制砂。所述減水劑為聚羧酸、奈系或三聚氰胺高效減水劑。所述膨脹劑為硫鋁酸鈣或氧化鈣與硫鋁酸鈣復合膨脹劑。所述固化劑為脂肪胺類固化劑，具體選自聚酰胺類、三乙烯四胺類和乙二胺類中一種或多種的復合。具體的，所述的高整體性容器用密封材料由以下主要原料按重量組配制備得到:組配一:水泥95-100.8 份，聚合物乳液 2.96-11.5 份，砂 100-120 份，水 11.9-13.9份，減水劑0.24-0.5份，膨脹劑5-19.2份，固化劑0.44-1.73份；或組配二:水泥 78.4-95 份，聚合物乳液 11.5-12.24 份，砂 100-120 份，水 6.85-11.9份，減水劑0.5-0.8份，膨脹劑1.6-5份，固化劑1.73-1.84份；或組配三:水泥85-95份，聚合物乳液7.7-11.5份，砂100份，水11.9-15.32份，減水劑0.4-0.5份，膨脹劑5-15份，固化劑1.16-1.73份。本專利技術另一目的在于提供一種能夠有效滿足灌注流動度要求的制備上述高整體性容器用密封材料的方法。本專利技術制備高整體性容器用密封材料的方法，包括以下步驟:I)按量稱取所述水泥、砂、減水劑、膨脹劑，將其攪拌混合均勻成干料；2)將步驟I)中混合后的干料加入機械砂漿攪拌機中，`開動攪拌機,按量加入聚合物乳液、水和固化劑，聚合物乳液、水和固化劑的加入順序可變，但聚合物乳液和固化劑不可同時加入；攪拌速度為140-285rpm,攪拌時間不少于3min,攪拌后流動度彡130mm;以此得到高整體容器用密封材料。本專利技術還一目的在于提供一種行之有效的封存放射性核廢棄物的方法。 本專利技術封存放射性核廢棄物的方法利用所述密封材料和高整體性容器，包括以下步驟:I)將放射性核廢棄物放入高整體性容器的桶體中；2)將密封材料倒入專用灌注模具中；3)向專用灌注模具中通入壓力空氣(壓力為7-10MPa)，將密封材料灌入高整體性容器桶蓋與桶體之間的密封空腔中，養護，待密封材料硬化將高整體性容器的桶蓋與桶體聯結成一整體，從而將核廢棄物封存在高整體性容器中。采取以上方案，本專利技術提供了一種密封材料，是將水泥、砂、水按一定比例與聚合物乳液(含固化劑)和外加劑均勻混合后得到的一種高整體性容器用新型高性能密封材料。該材料是利用聚合物乳液提高粘結強度，高效減水劑來增加流動度，膨脹劑來減少密封材料的收縮，各種配料協同發揮作用，從而使本專利技術的密封材料滿足各項性能指標要求。從機理上講，I)聚合物乳液起到了加強水泥砂漿內部集料與漿體之間過渡區的粘結作用，使水泥水化物與聚合物很好的交織纏繞在一起，聚合物能跨越裂紋并防止裂縫擴展，對界面區起到了橋接作用，從而增大了固結體的粘結拉拔強度；2)高效減水劑摻入后，吸附于水泥顆粒表面使顆粒顯示電性能，顆粒間由于帶相同電荷而相互排斥，使水泥顆粒被分散而釋放顆粒間多余的水分而產生減水作用，同時，加入減水劑后，水泥顆粒表面形成吸附膜，影響水泥的水化速度，使水泥石晶體的生長更為完善，減少水分蒸發的毛細空隙，網絡結構更為致密，提高了水泥砂漿的硬度和結構致密性，因此，減水劑有增強、減水、保坍、防收縮的作用；3)膨脹劑加入有與水泥、水等拌合后經水化反應生成鈣礬石和氫氧化鈣，防止水泥砂漿的收縮，并有時略有膨脹的作用；4)同時由于水泥基材料中大量的無機材料加入和聚合物高的耐輻射性，利于密封材料的高耐輻射性，由于大量外加劑的加入和低的用水量，利于密封材料的耐久性能。實驗證明，本專利技術的密封材料具有減水、高強、高流動度、防收縮、高耐輻照和高耐久性能。此外，使用空氣壓力灌注方法將本專利技術的密封材料灌入高整體性容器桶蓋與桶體之間的密封空腔中，工藝簡單易操作，適合核環境無人狀態下機械手自動操作，不僅解決了高粘性聚合物砂漿易粘結不易灌注的難題，同時，密封材料硬化后即可將高整體性容器的桶蓋與桶體聯結成一整體，具有300年防止核輻照外泄的特性，適應環保理念。總之，本專利技術密封材料與高整體性容器用混凝土力學性能相匹配，具有高粘結性能、耐放射性粒子輻照的優點，服役壽命可達300年，將在核廢料處理、建筑結構修復領域發揮巨大作用，應用前景廣闊。下面結合具體實施例對本專利技術做進一步詳細說明。附圖說明圖1為密封材料專用灌注模具圖2為高整體性容器的整體結構示意3為高整體性容器的俯視結構示意圖具體實施例方式本專利技術提供了一種高整體性容器用密封材料，其原料配方包括以下重量份數比的組分:水泥78.4-117.6份，聚合物乳液2.96-18.4份，砂80-120份，水6.85-21.35份，減水劑0.24-1.2份，膨脹劑1.6-19.2份，固化劑0.44本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種高整體性容器用密封材料，包括以下組分按重量份數比制備得到：水泥78.4?117.6份，聚合物乳液2.96?18.4份，砂80?120份，水6.85?21.35份，減水劑0.24?1.2份，膨脹劑1.6?19.2份和固化劑0.44?2.76份。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李清海，
申請(專利權)人：中國建筑材料科學研究總院，
類型：發明
國別省市：
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