在高放废物深地质处置库中,由高压实的膨润土-石英砂砌块（简称“砌块”）砌筑的缓冲屏障是确保处置库安全运行的关键,而砌块的质量则是缓冲屏障有效服役的基础。以膨润土为基本材料的砌块对环境温湿度变化敏感,在高湿度环境下将吸水膨胀,在低湿度环境下将干燥收缩并开裂。由于砌块初始含水率较高（17%）,砌块压制完成后,在地表储存及转运到地下处置库中进行装配的过程中,可能产生干燥失水现象,进而导致砌块的干燥收缩和干燥开裂,影响砌块的质量。为了解决砌块在储存和运输过程中干燥收缩和开裂问题,本文从以下三个方面开展研究:1)研究膨润土-石英砂（简称“膨润土-砂”）混合物的收缩机理,寻求抑制砌块原材料的收缩;2)实测砌块在无养护条件下的干燥收缩和开裂,为砌块储存养护的必要性提供事实依据,并为后续砌块的储存条件指明研究方向;3)提出了砌块密封储存的方法,对砌块进行储存养护,并评价该该方法的储存效果。具体的研究方法包括:1)采用浆状或者低压实的膨润土-砂混合物,在温度控制的密闭室内进行自由干燥试验,采用平行样品测试干燥过程中孔隙比和体积含水比的变化（即收缩曲线）,分析掺砂率,地下水化学和石英砂粒径对膨润土-砂混合物收缩开裂特征的影响,探究混合物收缩的机理;2)为了建立室内小试样研究与砌块研究的桥梁,采用不同压实密度的小试样,开展室内自由干燥试验,分析压实密度对混合物干燥收缩的影响。自主研发了砌块专用的变形监测装置,直接监测砌块的收缩开裂,并引入了数字图像相关技术,实测砌块在无养护条件下的收缩开裂特征;3)应用砌块密封储存方案对砌块进行为期五个月的储存养护,并在储存养护结束后,采用CT扫描和分割测量的方法检测了储存养护后砌块的均匀性,证明了密封储存技术的可行性,为砌块进入处置库之前的质量提供了基本的保障。基于1)膨润土-砂混合物的研究结果,确定向膨润土中添加石英砂能够有效地抑制膨润土-砂混合物的收缩和开裂,但是石英砂的掺量需要达到30%或以上。膨润土-砂混合物的收缩受到掺砂率,地下水盐分和石英砂颗粒粒径的影响,这三种不同的影响因素均可以统一为对混合物颗粒粒径/颗粒级配的影响,进而确定颗粒粒径是控制混合物最终收缩状态的关键因素。混合物的极限收缩状态与混合物的粘土含量或可塑性并不呈现正相关关系。基于2)砌块的研究结果表明,随着压实密度的增大,混合物的渗透系数变低,内部水分的连通性变差,混合物内外部干燥失水的差异性变大。具体表现为,在干燥过程中,混合物的外部先干燥失水,内部仍旧能够保持较湿的状态,然后内部才逐渐失水。该过程进而导致了压实混合物收缩的分级现象,即高压实的混合物外部先收缩,内部后收缩。压实膨润土-砂混合物的分级收缩现象在高压实且体积较大的砌块中变得更加明显。砌块在无养护条件下的收缩集中在砌块外部,砌块内部收缩量较小。砌块整体的收缩应变约为2%,收缩量小于1cm。砌块表面的裂纹也主要集中在距离砌块表面2cm内,砌块内部裂纹较少。砌块在单轴压实过程中,使得粘土片和椭球状团聚体沿着垂直压实的方向产生定向排列,进而导致砌块膨胀,收缩和开裂的各向异性。具体表现为,在压实方向积累了更大的膨胀力,更小的收缩应变和更少的裂纹。砌块中的石英砂则能够在石英砂-膨润土的接触界面形成无定向性的水力通道,进而致使砌块的渗透不具有明显的各向异性。基于3)砌块密封储存条件的研究表明,为了保证砌块在储存过程中的质量,阻止砌块与周围环境的水分交换是关键技术难题。对于覆膜密封储存五个月以后的砌块进行测试,结果表明,砌块含水率降低仅3%,砌块表面无明显裂纹、掉块等劣化现象,砌块内部水分和干密度分布均匀。试验结果证明砌块密封储存是可行的。