|
Tiivistelmä:
|
Äspön kalliolaboratoriossa menossa olevan ABM-projektin kokeessa Nr 1 olleiden MX-80, Asha ja Deponit bentoniittien ja Friedland saven kemiallisia ja mikrorakenteellisia ominaisuuksia tutkittiin yli kaksi vuotta kestäneen kokeen jälkeen. Kloridin ja sulfaatin pitoisuudet määritettiin kokeessa olleista savista etäisyyden funktiona lämmittimestä sekä referenssinäytteissä, jotka eivät olleet kokeessa. Kloridin pitoisuusjakaumat olivat melko tasaisia. Friedland savessa ja Ashassa kloridin pitoisuus savessa pieneni kokeen aikana kun taas MX-80:ssä ja Deponitissa pitoisuus kasvoi. Sulfaatti rikastui kohti kuumaa reunaa näytteissä, joissa sulfaatin lähtöpitoisuus oli suuri (Friedland Clay, MX-80, Deponit) kun taas Ashassa, jossa sulfaatin lähtöpitoisuus oli pieni, sellaista kerääntymistä ei tapahtunut.
Kationinvaihtokapasiteetit mitattiin näytteissä eri etäisyyksillä lämmittimestä käyttämällä kuparin trietyleenitetramiini kompleksia [Cu(trien)]2+ indeksikationa. MX-80:n ja Deponitin kationinvaihtokapasiteetti kasvoi hieman lämmittimen lähellä. Ashassa oli merkkejä kationinvaihtokapasiteetin pienenemisestä lämmittimen lähellä kun taas Friedland savessa oli vähäinen laskeva trendi mentäessä lämmitintä kohti, mutta kationinvaihtokapasiteetti oli yleisesti hiukan suurempi kuin referenssimateriaalissa.
Savinäytteiden pH:t mitattiin 8 cm:n etäisyydellä lämmittimestä IrOx-elektrodeilla. Mitatut pH-arvot olivat Friedland-savella 6.5 – 6.6, MX-80:llä 6.6 – 6.8, Ashalla 6.9 – 7.0 ja Deponitilla 6.6 – 6.9. Eh-mittaukset tehtiin Au- ja Pt-elektrodeilla, jotka asetettiin savinäytteisiin 8 cm:n etäisyydelle lämmittimestä. Viiden kuukauden pituisen mittauksen jälkeen Au- ja Pt-elektrodeilla saadut Eh-arvot olivat Friedland savella 17 mV ja -231 mV, MX-80:llä 22 mV ja -48 mV, Ashalla 104 mV ja 40 mV ja Deponitilla76 mV ja 75 mV.
Vesipitoisuus ja märkätiheys mitattiin eri etäisyyksillä lämmittimestä ja kuivatiheys ja vesihuokoisuus laskettiin vesipitoisuuden ja märkätiheyden perusteella. Märkä- ja kuivatiheys olivat hiukan alempia ja vesihuokoisuus hiukan korkeampi näytteiden kylmemmässä osassa. Märkien MX-80-, Deponit- ja Asha-näytteiden mikrorakennetta tutkittiin XRD:lla 1 – 3 cm:n ja 7 – 9 cm:n etäisyydellä lämmittimestä. Piikkien paikat kaikissa savissa viittasivat siihen, että lamellien välissä on 2 – 3 vesimolekyylikerrosta. Lamellien välit kaikissa savissa olivat pienempiä kuin arvioidut teoreettiset välit, mikä viittasi siihen, ettei kaikki vesi ollut hyvin organisoidun montmorilloniitin lamellien välissä. SAXS-mittaukset (Small-angle X-ray Scattering) tukivat XRD:n antamaa tulosta. Vertaamalla SAXS-mittauksista arvioitua vesimäärää kuivaamalla mitattuun vesimäärään voitiin havaita, että vesimäärä, jota SAXS ei havaitse, on noin 25 % kokonaisvesimäärästä, kun kuivatiheys on 1.4 – 1.5 g/cm3.
|
|
Avainsanat:
|
ABM-koe, bentoniitti, vesipitoisuus, tiheys, pH, Eh, huokoisuus, XRD, SAXS
|
