Investigation of the thermo-hydro-mechanical behavior of Czech bentonite used as a model material for planning of high level nuclear waste disposal

Abstract

Práce se se zaměřují především na český bentonitu, který je původem z lokality Černý vrch (severozápadní oblast České republiky). Bentonit se připravuje průmyslově hutněním, přičemž bentonitový prášek má počáteční obsah vody asi 10%. Hustoty v suchém stavu jsou od 1,27 do 2 g / cm3 , přičemž pro laboratorní testy byly konkrétně použity hustoty 1,27, 1,60 a 1,90 g / cm3 . Tyto hustoty byly použity pro měření retenčních čar, mikrostruktury a fraktální analýzy pórů. Suchá objemová hmotnost od 1,25 do 1,95 g / cm3 byla použita pro mechanické zkoušky, jako jednorozměrné bobtnání a edometrické zatížení a odlehčení. Metoda rovnováhy par byla použita k předepsání sání v rozmezí od 3,29 MPa do 286,7 MPa. Pro analýzu mikrostruktury byla využita rtuťová intrusní porozimetrie (MIP) a environmentální rastrovací elektronový mikroskop (ESEM). Měření retenčních čar bylo prováděno při 20, 40, 60 a 80ř C. Výsledky ukazují, že zvýšení teploty může snížit schopnost zadržování vody. Byl také porovnáván a studován vliv zhutnění a bobtnání na mikrostrukturu. MIP testy byly prováděny na vzorcích, které byly ekvilibrovány při sáních 3, 29 , 38 a 286,7 MPa na smáčecí dráze jak za nízkých, tak za vysokých suchých objemových hmotnostech. Vzorky připravené při sáních 286,7 MPa na zvlhčovací větvy byly nejprve pozorované v ESEM...

The work involved in the thesis is mainly focused on the Czech bentonite which is originally from Cerny vrch deposit (north western region of the Czech Republic). The compacted bentonites are prepared from the industry provided bentonite powder with an initial water content around 10%. Dry densities from 1.27 to 2 g/cm3 were used for laboratory testing, specifically 1.27, 1.60 and 1.90 g/cm3 were used for water retention measurements, microstructures and fractal pore analysis. Dry densities of 1.25 to 1.95 g/cm3 were used for mechanical tests such as one dimensional swelling strain and oedometer load-unload tests. The vapor equilibrium method was used to impose the suction on samples ranging from 3.29 MPa to 286.7 MPa. Mercury intrusion porosimetry (MIP) and environmental scanning electron microscope (ESEM) were utilized for the microstructure analysis. The water retention measurements were performed at 20, 40, 60 and 80 řC respectively, results show that the increasing of temperature can decrease the water retention capacity. The influence of compaction and suction on microstructure was compared and studied. MIP tests were performed on the samples which were equilibrated at suction of 3.29, 38 and 286.7 MPa on wetting path of both low and high dry densities. The samples equilibrated at suction of...