外加剂对放射性废物水泥砂浆固化温升的影响研究

徐立国  赵玲君

【摘要】水泥砂浆是由水泥、细骨料和水，根据需要配成的砂浆，是放射性废物固化领域中广泛使用的材料，在其固化过程中，因释放热能产生的温升现象，严重影响着固化体质量。外加剂作为改善放射性水泥固化砂浆性能的重要手段，对固化温升的影响日益受到关注。本文综述了近年来外加剂对水泥砂浆固化温升影响的研究进展，分析了不同类型外加剂对固化温升的作用机理及影响因素，探讨了外加剂对固化温升调控的可行性及存在的问题，并展望了未来的研究方向。

【关键词】：外加剂；水泥砂浆；固化温升；影响研究；调控方法

一、引言

水泥砂浆作为放射性废液固化中常用的材料，广泛应用于废液、树脂、焚烧灰其它放射性废物处理中。在水泥砂浆的硬化过程中，伴随着水泥的水化反应，会产生一定的热量，导致水泥砂浆温度升高，即固化温升。固化温升不仅影响水泥砂浆的早期强度发展，还可能引发裂缝等质量问题，对固化体的耐久性产生不利影响[1-3]。因此，研究如何调控水泥砂浆的固化温升，对于提高工程质量具有重要意义。

外加剂作为一种能够有效改善水泥砂浆性能的物质，被广泛应用于放射性废物固化中。外加剂的种类繁多，包括减水剂、缓凝剂、早强剂等，它们的作用机理各异，对水泥砂浆固化温升的影响也不尽相同。本文旨在综述外加剂对水泥砂浆固化温升影响的研究现状，分析不同外加剂的作用机理及影响因素，为实际放射性废物固化工程中的应用提供参考。

二、外加剂对水泥砂浆固化温升的影响

1. 减水剂对固化温升的影响

减水剂是一种在维持固化体塌落度基本不变的条件下，通过减少水泥砂浆中的用水量，降低水泥砂浆的固化温升，改善其工作性能。其作用机理是：一方面，减少了用水量，降低了水泥水化反应的总热量；另一方面，改善了水泥颗粒的分散性，使水泥水化反应更加均匀，减少了局部温度过高的情况[4-5]。当然，减水剂的用量并不是越多越好，需按照试验结果和相关标准规定实施，以免影响固化体质量。

2. 缓凝剂对固化温升的影响

缓凝剂是一种降低水泥的水化速度和水化热，延缓水泥砂浆的凝固速度的添加剂。其作用的机理是：通过延长固化时间，从而使温升的过程趋于平缓。当然，缓凝剂的使用也需要根据具体情况和试验结果，合理选择缓凝剂的种类和用量。

3. 早强剂对固化温升的影响

早强剂是一种能够提高混凝土早期强度的外加剂。其作用的机理是：通过加速水化反应，提高水泥砂浆的早期强度，致使水泥砂浆的固化温升较快。早强剂一般多在北方时使用，与上面两种外加剂同理，需要综合考虑其对强度和温升影响的利弊，避免对固化体质量产生不利影响。

三、外加剂对固化温升调控的可行性及存在的问题

当前，在保证水泥砂浆性能的前提下，根据实际情况和相关标准规定，选择合适的外加剂，实现对固化温升的调控具有一定的可行性和科学性。但在实际应用中，因外加剂的生产厂家众多，产品的质量也参差不齐，同时，不同品类的外加剂，因其作用机理各不相同，对水泥砂浆的固化温升和其他性能的影响效果和程度也不统一，因此必须提前做好试验和筛选，科学审慎地做好产品的选择工作，避免影响工程质量。

同时，针对外加剂对水泥砂浆性能的影响，还需要我们深入研究和探讨，了解和掌握其对水泥砂浆性能的作用机理和影响规律，并在实践中不断完善提高，优化外加剂的配方和用量，实现对水泥砂浆性能和固化温升的双重精确调控，进一步提高水泥砂浆的性能。

综上所述，在实际应用中，外加剂调控水泥砂浆的固化温升，仍面临一些问题和困扰。需要我们在认真做好试验和筛选工作的基础上，科学地选择适合的外加剂，充分发挥其优势，为基建工程提供更加可靠、高效、经济的解决方案。

四、未来研究方向

面对外加剂对水泥砂浆固化温升影响的研究现状和存在的问题和困扰，未来的研究方向主要包括以下几个方面：

1. 深入研究外加剂的作用机理，了解和掌握不同外加剂对固化温升的影响规律，为实际应用提供理论依据[7]。

2. 开发新型外加剂，实现对放射性废物固化温升的精准调控，弱化其对水泥砂浆的其他性能的影响或不受影响。

3. 建立完善的评价体系，综合考虑外加剂对水泥砂浆性能、固化温升及成本等因素的影响，为工程应用提供指导[8-9]。

4. 加强实际工程中的应用研究，验证外加剂对固化温升调控的有效性及可行性，推动外加剂在工程中的广泛应用。

五、结论

外加剂作为调控放射性废物水泥固化砂浆固化温升的重要手段，其研究具有重要的现实意义和应用价值。本文综述了外加剂对水泥砂浆固化温升影响的研究进展，分析了不同类型外加剂的作用机理及影响因素，探讨了外加剂对固化温升调控的可行性及存在的问题，并展望了未来的研究方向。希望通过本文的综述，能够为外加剂在水泥砂浆固化温升调控中的应用提供参考和借鉴。

参考文献

[1]王苗苗,李峥.一种超早强灌浆料的制备及应用研究——以鞍钢某工程中的应用为例[J].现代工程科技,2023,2(12):40-43.

[2]李顾媛,邓兆勋,周官封.蒸汽养护对混凝土力学和耐久性能的影响研究[J].山西建筑,2023,49(20):109-111.

[3]刘俊霞,燕依梦,海然,王雪平.磷酸镁水泥及其修补砂浆耐水性研究进展[J].水利水电科技进展,2023,43(3):94-100.

[4]戎密仁,薛志坤,李向国,刘喜坤,李帅.管道压浆浆液外加剂类型及掺量影响研究[J].地质与勘探,2023,59(2):398-407.

[5]王昭鹏,赵文,王志国,王鑫.粉质黏土替代膨润土改性泥浆配比试验[J].科学技术与工程,2023,23(21):9287-9295.

[6]万颖君,朱晓珍,宋德威,李怡玮,孙阳,姚森.不同外加剂改性水泥土强度特性及细观结构分析[J].河南科学,2023,41(5):705-711.

[7]陈琪,潘杰,曾毅,张亚洲,张锦华,余传启,杨竹青,周秋白,王自蕊.泥鳅早期生长特征及不同投喂策略对仔稚鱼生长性能的影响[J].水生生物学报,2024,48(4):610-616.

[8]孙津,张凌凯.不同植物根系对岸坡土体抗剪强度的影响[J].水电能源科学,2024,42(2):192-196.

[9]舒圣评.金沙江流域三种人工林土壤渗透性研究——以会东县为例[J].四川林勘设计,2023(4):27-32.