世界各国普遍认为,深地质处置法能够实现高放射性废弃物与生态环境安全、有效的隔离。我国在缓冲回填材料筛选方面已经开展了较多的研究工作。室内试验使用的试样尺寸较小,试验条件能够得到控制,非常适合于材料筛选、配比优化及室内工程性质试验。在实际处置工程中,缓冲材料采用压实块砌筑法进行施工,需要采用工业化压实设备,批量加工成特定形状和厚度的块体(简称砌块),以期很好地适应处置库封闭需求。大型缓冲砌块材料的尺寸效应较大,必须独立进行研究。参考国外砌块压制研究成果,兰州大学张虎元研究室提出我国缓冲砌块制备体系,选定扇形砌块基本尺寸,以YHD32-200四柱液压机为原型,设计出1/6型扇形砌块和1/12型扇形砌块压实模具,分别压制1/6(A型)和1/12(B型)型扇形砌块。本研究采用应变(变形)控制方式进行缓冲材料砌块单轴压实试验,设计掺砂率为30%,含水率分别为w=8%、11%、13%、15%、18%、20%,在静力20MPa压实能作用下进行缓冲砌块压实试验。本论文的主要目标是研(开)发膨润土缓冲砌块压实工艺技术;统计分析砌块密度分布的空间离散性。研究总结出膨润土缓冲砌块压实工艺:1)按照试验计划计算制样所需要的膨润土粉末、干砂以及需要加入水的质量,膨润土与砂的混合湿化过程,采用喷雾加水及搅拌法进行人工混合;混合后的膨润土-砂混合材料装入密封袋中进行保湿养护。2)利用压实系统,压制1/12(B型)扇形砌块:填料时,先将亚克力垫板放入模具底部,然后将混合料填充到模具中,对混合料表面轻微压实、整平,最后将砌块上表面垫板放入模具中;随后,操作压实设备对缓冲材料进行压实。3)压实完成后,利用顶出底板将试样从模具中自动顶出。砌块压实和脱模过程顺利,压实缓冲砌块比较均匀,达到了期望的密度。当掺砂率为30%时,砌块上表面压实能为20MPa时,大型缓冲砌块最优含水率为12.11%,最大干密度为1.89g/cm3。各砌块不同部位含水率测量数据的标准偏差在0.3-0.8%之间,各砌块密度值的标准偏差在0.02-0.05g/cm3之间,各向异性不明显。综合密度测量试验数据可以看出,压实砌块中干密度分布与初始含水率相关。在较低含水率压实砌块中,从压实端到砌块底部,砌块密度逐渐减小,砌块四周边缘部位密度比砌块中心部位小。随含水率逐渐增大至最优含水率,干密度分布逐渐趋于均匀,达到理想压实效果。在高含水率砌块中,随着距砌块压实面距离的增大,干密度分布表现出先减小后增大的趋势,这与低含水率情形时有较大区别。