|
Tiivistelmä:
|
Vettäjohtavien rakojen injektointi matalan pH:n sementillä on yksi vaihtoehto käytetyn polttoaineen loppusijoituslaitoksen rakentamisessa Suomessa (ONKALOn alue). Injektoinneissa käytetyn sementin liukeneminen voi mahdollisesti aiheuttaa korkean pH:n pluumin, joka voi reagoida kallion (gneissejä) kanssa ja muuntaa sen mineralogiaa ja huokoisuutta.
Sementin liukenemista virtaavan pohjaveden vaikutuksesta kallioraossa päätettiin simuloida edellisen mallinnustyön (Soler 2010) jatkoksi. Laskuissa huomioidaan sementin hydrataatio ja samanaikainen liukeneminen johtuen diffusiivisesta ioninvaihdosta sementin huokosveden ja raossa virtaavan veden välillä. Tässä työssä tutkittiin mahdollisten pohjavesikoostumusten vaikutusta.
Tuloksissa näkyy että injektoinnin jälkeen seuraavan pH-piikin kesto kallioraossa on lyhyempi (< 0,5 a), kuin edellisissä tuloksissa (n. 1,5 a), joka vastaa hyvin ONKALOn monitorointireiästä ONK-KR3 saatuja tuloksia. Magnesiumin (Mg) lisäys pohjaveden koostumukseen aiheuttaa pH-piikin kestoajan lyhentymisen. Mg pohjavedessä aiheuttaa brusiitin (Mg(OH)2) kiteytymisen sementti-kallio rajapinnalla, reaktio kuluttaa OH-ioneja liuoksesta ja laskee sen pH:ta.
Mallinnetut pohjaveden pH-arvojen maksimit sementtivuorovaikutuksen jälkeen vaihtelivat 10,3:n ja 10,9 välillä, arvot ovat matalampia kuin mitattu maksimi-pH (11,5). pH-arvot alun piikin jälkeen uusissa mallinnustapauksissa vastaavat kohtuullisen hyvin mitattuja arvoja.
Kun tuloksia tarkastellaan pidemmällä ajanjaksolla, huomataan vähitellen laskeva pH (pH<9), jota kontrolloi kalsiitin saostuminen sementti-kallio rajapintaan. Tämä pH:n laimenemisen kesto on kääntäen verrannollinen pohjaveden Ca-koostumuksen kanssa. Pisin pH:n laimenemisaika (n. 800 a) on korkean suolapitoisuuden pohjavedessä.
Tuloksista huomataan myös korkean huokoisuuden kapea nauhamainen vyöhyke sementin puolella kalsiitin sulkemaa sementti-kallio rajapintaa. Tämä rakenne voi vaikuttaa kalsiittitukoksen stabiilisuuteen. Jos rakenne rikkoutuu, se voi merkitä pidempää pH:n laimenemisaikaa, toisaalta vuorovaikutus pohjaveden kanssa kallioraossa johtaisi uudelleen kalsiitin muodostumiseen.
|
|
Avainsanat:
|
Matalan pH:n sementti, injektointi, rako, virtaus, diffuusio, huokoisuus.
|
