在核电工业迅速发展的过程中,核废液处置问题日益凸显。水泥固化技术凭借其高效的废液固化能力和简易的工艺操作与设备要求,常常被应用于中低放射性核废液的处置过程。我国压水堆核电站常用硼酸控制核反应速率,故而核废液中常含有大量硼酸盐,而硼酸盐类物质在水泥中常用作为缓凝剂,延缓水泥的水化进程,严重影响水泥固化体的性能,现有水泥固化技术无法满足高硼核废液处置需求。因此,本文采用合理的技术手段表征硫铝酸盐水泥在硼溶液中的水化行为,提出水泥高效固化高硼核废液技术配方,使其满足水泥固化体的性能指标。课题以硫铝酸盐水泥作为水泥基胶凝材料,研究总结了硫铝酸盐水泥在硼溶液中的水化规律:水化反应生成层状无定形硼钠钙石,裹覆水泥颗粒表面阻碍水化;氢氧化钙可以调节该水化过程中离子环境,抑制层状硼钠钙石的生成,加快硫铝酸盐水泥在硼溶液中的水化速率,水泥固化体28d抗压强度可达25MPa。此外,论文通过使用不同外加剂即碳酸钠、镁铝层状双氢氧化物和偏硅酸钠等调节固化体的耐久性,经水浸泡42d后强度损失为9.36%,5次冻融循环后强度损失为4.72%。论文采用XRD,FTIR,TG-DTG,SEM,EPMA,微量热等技术手段,研究硼溶液及外加剂对改性硫铝酸盐水泥水化进程和水化产物的作用关系。采用抗压强度,抗冲击性能,抗冻融强度损失,抗浸泡强度损失评估固化体的力学性能和耐久性。实验研究主要得到以下结论:1)论文研究硫铝酸盐水泥在硼溶液中的水化过程及水化产物。硫铝酸盐水泥在硼溶液中无法正常水化,水泥熟料溶解出的钙离子与溶液中的硼酸根离子和钠离子在熟料颗粒表面生成无定形态的硼钠钙石层状产物,该产物阻隔内部熟料的溶解过程,从而严重延缓水泥的水化反应。2)论文研究氢氧化钙对硫铝酸盐水泥在硼溶液中的水化过程及水化产物影响规律。在硫铝酸盐水泥固化硼溶液过程中,引入氢氧化钙作为产物调节介质,抑制硼钠钙石的生成,生成具有片状结构特征的多羟硼酸钙,有效提高水泥的水化速率。此外,硼以硼酸根分子结构进入钙矾石结构,改变水化产物钙矾石的分子结构层间距。3)论文研究碳酸钠对氢氧化钙改性硫铝酸盐水泥在高硼溶液中的水化过程及水化产物影响规律。碳酸钠诱导浆体中原用于改性介质的氢氧化钙优先反应生成碳酸钙,碳酸钙能够填补孔隙,提高固化体的抗浸泡性能。但是消耗氢氧化钙后导致改性硫铝酸盐水泥无法在高硼溶液中正常水化,固化体的水化程度低,强度发展不足,力学性能降低。4)论文研究煅烧后镁铝层状双氢氧化物(C-LDHs)对氢氧化钙改性硫铝酸盐水泥在高硼溶液的水化过程及水化产物影响规律。C-LDHs优先吸收水分子恢复双层结构并吸收硼酸根离子,降低硼酸根对于硫铝酸盐水泥水化的延缓作用。但是C-LDHs吸收固化体内自由水分子过程会降低氢氧化钙的溶解速率,反而会减弱氢氧化钙促进硫铝酸盐水泥在高硼溶液中水化速率的作用,C-LDHs的最佳掺量为水泥质量的1%。5)论文研究偏硅酸钠对氢氧化钙改性硫铝酸盐水泥在高硼溶液中的水化过程及水化产物影响规律。偏硅酸钠在水泥浆体中与改性用氢氧化钙反应生成硅酸钙和氢氧化钠,由于硅酸钙与水化产物结构紧密,其抗冻融性能提高,最佳偏硅酸钠的掺量为水泥质量的2%。