Vieillissement des propriétés physiques du bentonite sous conditions de haute température et forte alcalinité

ZENG Zhaotian ,  

ZHANG Hanbin ,  

LV Haibo ,  

CHE Dongze ,  

PAN Bin ,  

摘要

Lors de l'exploitation d'un dépôt géologique en profondeur, le bentonite utilisé comme matériau de couche tampon sera exposé à long terme à un environnement à haute température et forte alcalinité, ce qui entraînera une dégradation de ses propriétés physiques avec le temps. Afin d'étudier la vieillissement des propriétés physiques du bentonite sous des conditions de haute température et forte alcalinité, une prétraitement à haute température et forte alcalinité a été appliqué sur la poudre de bentonite MX-80 pendant différentes durées (t=0, 15, 30, 45, 60, 90 jours) (température T=90 ℃, concentration de la solution alcaline C_NaOH=0.5 mol/L). Des essais en laboratoire ont permis d'étudier l'évolution des propriétés physiques telles que la densité apparente, la surface spécifique et l'indice de gonflement du bentonite MX-80 en fonction de la durée de réaction t. Des échantillons représentatifs ont été choisis pour des tests par diffraction des rayons X (XRD) et analyse thermogravimétrique (TGA) afin d'expliquer la vieillissement des propriétés physiques du bentonite à l'échelle microscopique. Les résultats montrent qu'après le prétraitement à haute température et forte alcalinité, la densité apparente, la surface spécifique et l'indice de gonflement du bentonite MX-80 diminuent rapidement entre 0 et 45 jours puis se stabilisent après 45 jours, avec des baisses respectives de 13,6 %, 18,5 % et 58,1 % après 90 jours. La teneur en minéral principal montmorillonite diminue fortement, tandis que celle en feldspath sodique augmente, avec des variations respectives de -23,3 % et +3,7 % après 90 jours. Les contenus d'eau libre, d'eau faiblement liée et d'eau fortement liée adsorbés par les particules de bentonite diminuent également de 2,84 %, 0,13 % et 0,24 % respectivement après 90 jours. La cause fondamentale de la dégradation des propriétés physiques du bentonite dans des conditions de haute température et forte alcalinité est la dissolution de la montmorillonite active dans le bentonite, ce qui entraîne une baisse de la densité apparente, de l'indice de gonflement et de la surface spécifique.

关键词

bentonite; haute température; forte alcalinité; propriétés physiques; vieillissement; dissolution de montmorillonite

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