本发明专利技术公开了一种高整体性容器用密封材料及其制备方法与应用，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，减水剂0.24-1.2份，膨胀剂1.6-19.2份，固化剂0.44-2.76份。本发明专利技术的密封材料具有高密实高强、高流动度、无收缩、高耐辐照和高耐久性能，使用空气压力灌注法将其灌入高整体性容器桶盖与桶体之间的密封空腔中，密封材料硬化后即可将高整体性容器的桶盖与桶体联结成一整体，能保持桶内核废物300年不外泄。本发明专利技术可用于核废料处理、建筑结构修复领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及核能发电中核废料固化用的密封材料，特别是涉及一种适用于高整体性容器用的高粘结强度、耐辐射、高耐久性的密封材料及其制备方法与其在核废弃物处理中的应用。
技术介绍
基于当今世界越来越重视温室气体排放、气候变暖，积极推进核能发电是我国能源建设的一项重要政策，核能发电具有污染物质排放量少，属于清洁能源；不会产生加重地球温室效应的二氧化碳；核燃料能量密度高、体积小，运输与储存都很方便；核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，不易受到国际经济形势影响，故发电成本较其它发电成本低，但是放射性废物的处理也成为当务之急。随着核电建设对安全性和耐久性的需求，以及对核电建设发展进程的需要，现代核电建设迫切需求一种使用寿命长、施工方便以及安全可靠的核电混凝土技术。对我国核电建设来说，核废料固化技术至为关键。传统的核废料固化技术往往基于“多重屏障”的原理，利用钢结构、混凝土结构及其复合结构作为“缓冲材料”对核废料的放射性进行屏蔽，这种工艺存在处置单元过大、无法进行安全监控的致命缺陷。传统的核废料混凝土或纤维增强混凝土容器存在着韧性不足和容器盖与容器体之间“冷粘结”性能差的缺陷。目前，世界各国均在研究核废弃物高整体性容器，高整体性容器技术可以将固化后的核废料直接放置在容器中，并主要采用一次性整体浇注技术，该技术可以简化多重屏障，不用填埋地下，其缺点是采用一次性整体浇注会导致核废料放置量较少，因此，采用高整体性容器桶盖与桶体相结合的模式来增大核废料的放置量，作为桶盖与桶体之间联结作用的密封材料成为研究人员研究的重点。而对于高整体性容器灌注用密封材料的研究与应用很少，多数都属于保密内容，至今没有文献报道，更无安全寿命达300年的密封材料技术，因此，开发具有自主知识产权的高整体性容器灌注用密封材料是当务之急，将为核电工程建设及建成后长期、安全、稳定的运行提供有力支撑。
技术实现思路
为解决高整体性容器桶盖与桶体之间的密封问题,本专利技术提供了一种高整体性容器用的高粘结强度、耐辐射、高耐久性的密封材料。本专利技术所提供的高整体性容器用密封材料，包括以下组分按重量份数比制备得到: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，减水剂0.24-1.2份，膨胀剂1.6-19.2份和固化剂0.44-2.76份。其中，所述水泥为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。所述聚合物乳液为环氧树脂、酚醛树脂、二苯基硅氧烷、聚苯乙烯或聚氨酯系列高分子乳液。所述砂为细度模数为0.6-2.2、含泥量为0-2.0% (质量百分含量)的自然砂或机制砂。所述减水剂为聚羧酸、奈系或三聚氰胺高效减水剂。所述膨胀剂为硫铝酸钙或氧化钙与硫铝酸钙复合膨胀剂。所述固化剂为脂肪胺类固化剂，具体选自聚酰胺类、三乙烯四胺类和乙二胺类中一种或多种的复合。具体的，所述的高整体性容器用密封材料由以下主要原料按重量组配制备得到:组配一: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，减水剂0.24-0.5份，膨胀剂5-19.2份，固化剂0.44-1.73份；或组配二: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，减水剂0.5-0.8份，膨胀剂1.6-5份，固化剂1.73-1.84份；或组配三:水泥85-95份，聚合物乳液7.7-11.5份，砂100份，水11.9-15.32份，减水剂0.4-0.5份，膨胀剂5-15份，固化剂1.16-1.73份。本专利技术另一目的在于提供一种能够有效满足灌注流动度要求的制备上述高整体性容器用密封材料的方法。本专利技术制备高整体性容器用密封材料的方法，包括以下步骤:I)按量称取所述水泥、砂、减水剂、膨胀剂，将其搅拌混合均匀成干料；2)将步骤I)中混合后的干料加入机械砂浆搅拌机中，`开动搅拌机,按量加入聚合物乳液、水和固化剂，聚合物乳液、水和固化剂的加入顺序可变，但聚合物乳液和固化剂不可同时加入；搅拌速度为140-285rpm,搅拌时间不少于3min,搅拌后流动度彡130mm;以此得到高整体容器用密封材料。本专利技术还一目的在于提供一种行之有效的封存放射性核废弃物的方法。 本专利技术封存放射性核废弃物的方法利用所述密封材料和高整体性容器，包括以下步骤:I)将放射性核废弃物放入高整体性容器的桶体中；2)将密封材料倒入专用灌注模具中；3)向专用灌注模具中通入压力空气(压力为7-10MPa)，将密封材料灌入高整体性容器桶盖与桶体之间的密封空腔中，养护，待密封材料硬化将高整体性容器的桶盖与桶体联结成一整体，从而将核废弃物封存在高整体性容器中。采取以上方案，本专利技术提供了一种密封材料，是将水泥、砂、水按一定比例与聚合物乳液(含固化剂)和外加剂均匀混合后得到的一种高整体性容器用新型高性能密封材料。该材料是利用聚合物乳液提高粘结强度，高效减水剂来增加流动度，膨胀剂来减少密封材料的收缩，各种配料协同发挥作用，从而使本专利技术的密封材料满足各项性能指标要求。从机理上讲，I)聚合物乳液起到了加强水泥砂浆内部集料与浆体之间过渡区的粘结作用，使水泥水化物与聚合物很好的交织缠绕在一起，聚合物能跨越裂纹并防止裂缝扩展，对界面区起到了桥接作用，从而增大了固结体的粘结拉拔强度；2)高效减水剂掺入后，吸附于水泥颗粒表面使颗粒显示电性能，颗粒间由于带相同电荷而相互排斥，使水泥颗粒被分散而释放颗粒间多余的水分而产生减水作用，同时，加入减水剂后，水泥颗粒表面形成吸附膜，影响水泥的水化速度，使水泥石晶体的生长更为完善，减少水分蒸发的毛细空隙，网络结构更为致密，提高了水泥砂浆的硬度和结构致密性，因此，减水剂有增强、减水、保坍、防收缩的作用；3)膨胀剂加入有与水泥、水等拌合后经水化反应生成钙矾石和氢氧化钙，防止水泥砂浆的收缩，并有时略有膨胀的作用；4)同时由于水泥基材料中大量的无机材料加入和聚合物高的耐辐射性，利于密封材料的高耐辐射性，由于大量外加剂的加入和低的用水量，利于密封材料的耐久性能。实验证明，本专利技术的密封材料具有减水、高强、高流动度、防收缩、高耐辐照和高耐久性能。此外，使用空气压力灌注方法将本专利技术的密封材料灌入高整体性容器桶盖与桶体之间的密封空腔中，工艺简单易操作，适合核环境无人状态下机械手自动操作，不仅解决了高粘性聚合物砂浆易粘结不易灌注的难题，同时，密封材料硬化后即可将高整体性容器的桶盖与桶体联结成一整体，具有300年防止核辐照外泄的特性，适应环保理念。总之，本专利技术密封材料与高整体性容器用混凝土力学性能相匹配，具有高粘结性能、耐放射性粒子辐照的优点，服役寿命可达300年，将在核废料处理、建筑结构修复领域发挥巨大作用，应用前景广阔。下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。附图说明图1为密封材料专用灌注模具图2为高整体性容器的整体结构示意3为高整体性容器的俯视结构示意图具体实施例方式本专利技术提供了一种高整体性容器用密封材料，其原料配方包括以下重量份数比的组分: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，减水剂0.24-1.2份，膨胀剂1.6-19.2份，固化剂0.44本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高整体性容器用密封材料，包括以下组分按重量份数比制备得到：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，减水剂0.24?1.2份，膨胀剂1.6?19.2份和固化剂0.44?2.76份。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李清海，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院，
类型：发明
国别省市：
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