국내산 벤토나이트에 대한 응용광물학적 특성 평가(Ⅱ) : 광물학적 특징, 체표면적 및 유변학적 특성과 그 연계성 Mineralogical Characteristics, Surface Area, Rheological Properties, and Their Relationships

노진환,유재영,최우진 한국광물학회 2003 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.16 No.1

국내산 벤토나이트의 유변학적 특성과 그 규제 요인을 파악하기 위해서 각종 응용광물학적 분석과 체표면적, 입도분포, 팽윤도 및 점성도를 측정하였다. 비교적 저품위(몬모릴로나이트 함량: 30∼75 wt%)를 이루는 Ca-형 벤토나이트들은 2-4㎛의 입도를 갖고 대부분 반자형의 엽상 결정체를 이룬다. 현탁액 상에서 벤토나이트 광물성분들의 입도 분포는 대체로 10∼100 ㎛ 범위에서 높은 비도를 보이고 전체적으로는 다소 복잡한 이중적인 분포양상을 나타낸다. 이 같은 양상은 제올라이트질 벤토나이트에서 보다 심하게 나타난다. 이 벤토나이트를 EGME 체표면적은 269-735 ㎡/g의 값의 범위를 갖는 것으로 측정되었다. 이 체표면적 값은 몬모릴로나이트의 함량, 수분함량 및 CEC 수치와 대체로 정비례하는 관계를 나타낸다. 제올라이트질 벤토나이트가 제올라이트를 함유하지 않는 것보다 전반적으로 약간 톺은 체표면적 값을 갖는다. 국내산 벤토나이트들은 전반적으로 낮은 팽윤도와 점성도를 나타낸다. 2∼5 wt%의 Na₂CO₃ 첨가에 으해서 유발된 국내산 벤토나이트들의 팽윤도 향상 최대치는 목모릴로나이트의 함량과 불순물, 특히 제올라이트의 함유 정도에 따라 250∼500% 수준인 것으로 측정되었다. Na 치환능력이 강한 제올라이트를 함유하는 벤토나이트의 팽윤도 향상에는 좀더 많은 양의 Na₂CO₃가 소요된다. 점성도에 있어서는 장석의 함량이 높고 상대적으로 낮은 입도와 결정도를 갖는 벤토나이트들이 비교적 높은 수치를 보이는 경향이 있다. 또한 현탁액의 pH가 상대적으로 높은 수치를 보이는 시료들이 대체로 점성도가 높은 것으로 나타난다. 그렇지만 벤토나이트의 주요한 유변학적 특성들인 팽윤도와 점성도는 몬모릴로나이트의 함량이나 평균 분산입도와는 뚜렷한 일률적인 상관관계를 보이지 않은 것으로 나타난다. 이에 비해서 팽윤도는 벤토나이트의 광물조성, 표면전하 특성, 입도 및 형상 등의 물리화학적 성향을 포과하는 체표면적인 수치와 대략적으로 반비례적인 관계를 보인다. 따라서 벤토나이트 현탁액에서의 유변학적 특성은 몬모릴로나이트의 표면전하 특성, 형태, 입도 및 조직 등의 차이에 의해서 달라지는 점토 입자들의 응집특성 및 취합결정의 형상에 주로 규제되고, 제올라이트와 같은 미세한 불순 광물성분들의 영향도 부수적으로 관여되는 복합적인 성향인 것으로 해석된다. Various applied-mineralogical characterization including measurements of surface area, size distribution, swelling index, and viscosity were done for some domestic bentonites in order to decipher the rheological properties and their controlling factors. The bentonites, which are Ca-type and relatively low-grade (montmorillonite contents: 30-75 wt%), occur mostly as subhedral lamellas with the size range of 2-4 um. The size distribution of mineral fractions in bentonite suspension is dominant in the range of 10-100 ㎛, and though rather complicated, exhibits roughly bimodal patterns. The feature is more conspicuous in the case of zeolitic bentonite. The bentonites have surface areas ranging 269-735 ㎡/g, which are measured by EGME adsorption method. The EGME surface areas are nearly proportional to the montmorillonite contents, moisture contents, or total CEC. In the surface area measurements, zeolitic bentonites have slightly higher values than those zeolite-free types. The measured swelling index and viscosity of domestic bentonites are comparatively low in values. The swelling values of bentonites were measured to be 250-500% at maximum by progressively mixing amounts of 2-5 wt% Na2₂CO₃, which varies depending on the contents of montmorillonite and other impurities, especially zeolite. Much amount of sodium carbonate is required for optimum swelling property of zeolitic bentonited which has usually strong Na-exchanged capacity. The bentonites, which are comparatively feldspar-rich and low in size and crystallinity, tend to be higher in viscosity values. In addition, the viscosity is largely higher in case of the bentonites with higher pH in suspension. However, the rheological properties of bentonites such as swelling index and viscosity do not show any obvious relationships with montmorillonite contents and mean particle size in suspension. In contrast, roughly speaking, the swelling index of bentonites is reversely proportional to the values of surface area which can be regarded as a collective physico-chemical parameter encompassing all the effects caused by mineral composition, surface charge, particle size, morphological form, and etc. in bentonites. Thus, the rheological properties in bentonite suspension appear to be rather complicated characteristics which mainly depend on the flocculation of clay particles and the mode of particle association, i.e. quasicrystals, controlled by surface charge, morphology, size, and texture of montmorillonite, and which partly affected by the finer impurities such as zeolite.

An Experimental Study on the Erosion of a Compacted Calcium Bentonite Block

Min-Hoon Baik,Won Jin Cho 한국방사성폐기물학회 2005 방사성폐기물학회지 Vol.3 No.4

벤토나이트는 낮은 침투성, 높은 수착성, 자체밀봉특성, 내구성 등으로 인해 고준위 방사성 폐기물 처분을 위한 지하처분장에서 완충재 후보물질로 고려되고 있다. 적절한 처분장 조건에서 국내 Ca-벤토나이트에 대하여 지하수 침식에 의한 벤토나이트 입자의 발생 가능성과 발생된 벤토나이트 입자들의 영향에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 실험결과 비록 벤토나이트의 팽윤압에 의한 암반 균열로의 벤토나이트의 침투는 적었지만 벤토나이트/화강암 경계에서 벤토나이트 입자가 발생될 수 있고 지하수 흐름에 의해 유동될 수 있음을 보였다. 압축된 벤토나이트 블록으로부터 이러한 벤토나이트 입자들의 유동화에는 각기 다른 과정들이 기여하고 있음을 확인하였다. 유량이 크면 클수록, 유출되는 벤토나이트 입자들의 농도가 높게 나타났다. 따라서 실험결과는 지하수 흐름에 의한 벤토나이트 표면의 침식은 침투과정과 함께 화강암 균열에서의 벤토나이트 입자들을 유동시키는 주요한 과정임을 보여준다. Bentonite has been considered as a candidate buffer material in the underground repository for the disposal of high-level radioactive waste because of its low permeability, high sorption capacity, self sealing characteristics, and durability in nature. In this study, the potential for separation of bentonite particles caused by the groundwater erosion was studied experimentally for a Korean Ca-bentonite under the relevant repository conditions. Results showed that bentonite particles can be generated at the bentonite/granite interface and mobilized by the water flow although the intrusion of bentonite into fracture by swelling pressure was observed to be small. Different processes of mobilization of theses colloids from the compacted bentonite block have been identified in this study. The concentration of particles eluted in water was increased as the flow rate increased. Thus the result reveals that the erosion of the bentonite surface due to the groundwater flow together with intrusion processes is the main mechanism that can mobilize bentonite colloids in the fracture of the granite.

An Investigation of Diffusion of Iodide Ion in Compacted Bentonite Containing Ag2O

Sung Paal Yim,Ji Hyun Lee,Heui-Joo Choi,Jong-Won Choi,Cheo Kyung Lee 한국방사성폐기물학회 2011 방사성폐기물학회지 Vol.9 No.1

Ag2O를 첨가한 압축 벤토나이트에 대하여 관통 확산법으로 요오드 이온의 이동 특성을 관찰하였다. Ag2O를 첨가하지 않은 압축 벤토나이트와 마찬가지로 Ag2O를 첨가한 압축 벤토나이트에서도 요오드 이온은 확산에 의하여 이동하는데, Ag2O를 첨가한 압축 벤토나이트는 Ag2O를 첨가하지 않은 압축 벤토나이트에 비하여 요오드 이온의 초기 누출 시간이 지연되는 것으로 나타났다. Ag2O를 첨가한 압축 벤토나이트에서 요오드 이온의 초기 누출 시간 지연은 확산 용액으로 순수 요오드 이온 수용액을 사용하였을 때 뿐만 아니라 0.1 M NaCl-요오드 이온 수용액을 사용하였을 때에도 관찰되었다. 또한 Ag2O를 첨가한 압축 벤토나이트의 겉보기 확산 계수는 Ag2O를 첨가하지 않은 압축 벤토나이트의 겉보기 확산 계수보다 낮은 값을 나타내었다. Ag2O를 첨가하지 않은 압축 벤토나이트의 유효 확산 계수는 기존 문헌에 보고된 값 과 거의 일치하는 결과를 얻었으며, Ag2O를 첨가한 압축 벤토나이트에서 요오드 이온의 유효 확산 계수는 Ag2O 첨가에 따라 대체적으로 감소하는 경향을 나타내었다.

심층처분장 처분공 주변 굴착손상영역에 존재하는 불연속면으로의 압축 벤토나이트 침투

이창수(Changsoo Lee),조원진(Won-Jin Cho),김진섭(Jin-Seop Kim),김건영(Geon-Young Kim) 한국암반공학회 2020 터널과지하공간 Vol.30 No.3

사용후핵연료 심층처분장 처분공에 설치된 압축 벤토나이트 완충재가 처분공 내벽에 형성된 굴착손상영역 불연속면 내로 침투하는 현상을 보다 더 현실적으로 모사할 수 있는 수학적 모델이 개발되었다. 이 모델에서는 압축 벤토나이트의 침투를 평행 평판 암반 절리을 통한 Bingham 유체의 이동으로 가정한다. 개발된 모델에 의해 벤토나이트의 침투현상을 분석한 결과, 암반 절리를 통해 압축 벤토나이트가 침투하는 최대 깊이는 포화 압축 벤토나이트의 팽윤압과 암반 절리의 폭에 비례하며, 압축 벤토나이트의 항복강도에 반비례하였다. 압축 벤토나이트의 점도는 압축 벤토나이트의 침투 속도를 좌우하나, 최대 침투깊이에는 영향을 미치지 않는다. A mathematical model to simulate more realistically the penetration of compacted bentonite buffer installed in the deposition hole into the discontinuity in the excavation damaged zone formed at the inner wall of the deposition hole in the geological repository for spent fuel is developed. In this model, the penetration of compacted bentonite is assumed to be the flow of Bingham fluid through the parallel planar rock fracture. The penetration of compacted bentonite is analyzed using the developed model. The results show that the maximum penetration depth of compacted bentonite into the rock fracture is proportioned to the swelling pressure of saturated compacted bentonite and the aperture of rock fracture. However, it is in inverse proportion to the yield strength of compacted bentonite. The viscosity of compacted bentonite dominates the penetration rate of compacted bentonite, but has no influence to the maximum penetration depth.

Ag₂O를 첨가한 압축 벤토나이트에 대한 요오드 이온의 확산 특성 관찰

임성팔,이지현,최희주,최종원,이처경,Yim, Sung-Paal,Lee, Ji-Hyun,Choi, Heui-Joo,Choi, Jong-Won,Lee, Cheo-Kyung 한국방사성폐기물학회 2011 방사성폐기물학회지 Vol.9 No.1

[ $Ag_2O$ ] 첨가한 압축 벤토나이트에 대하여 관통 확산법으로 요오드 이온의 이동 특성을 관찰하였다. $Ag_2O$를 첨가하지 않은 압축 벤토나이트와 마찬가지로 $Ag_2O$를 첨가한 압축 벤토나이트에서도 요오드 이온은 확산에 의하여 이동하는데, $Ag_2O$를 첨가한 압축 벤토나이트는 $Ag_2O$를 첨가하지 않은 압축 벤토나이트에 비하여 요오드 이온의 초기 누출 시간이 지연되는 것으로 나타났다. $Ag_2O$를 첨가한 압축 벤토나이트에서 요오드 이온의 초기 누출 시간 지연은 확산 용액으로 순수 요오드 이온 수용액을 사용하였을 때 뿐만 아니라 0.1 M NaCl-요오드 이온 수용액을 사용하였을 때에도 관찰되었다. 또한 $Ag_2O$를 첨가한 압축 벤토나이트의 겉보기 확산 계수는 $Ag_2O$를 첨가하지 않은 압축 벤토나이트의 겉보기 확산 계수보다 낮은 값을 나타내었다. $Ag_2O$를 첨가하지 않은 압축 벤토나이트의 유효 확산 계수는 기존 문헌에 보고된 값과 거의 일치하는 결과를 얻었으며, $Ag_2O$를 첨가한 압축 벤토나이트에서 요오드 이온의 유효 확산 계수는 $Ag_2O$ 첨가에 따라 대체적으로 감소하는 경향을 나타내었다. In the compacted bentonite containing $Ag_2O$, the transport of iodide ion was investigated by Through-diffusion method. It is confirmed that Iodide ion is transported by diffusion process in the compacted bentonite containing $Ag_2O$ as well as in the compacted bentonite without $Ag_2O$. However, the lag-time of iodide ion in the compacted bentonite containing $Ag_2O$ is larger than that in the compacted bentonite without $Ag_2O$. The increase of the lag-time was observed in pure iodide ion solution and also in 0.1M NaCl-iodide ion solution. The apparent diffusion coefficient of iodide ion in the compacted bentonite containing $Ag_2O$ has lower value than that in the compacted bentonite without $Ag_2O$. The effect of $Ag_2O$ on the effective diffusion coefficient was not clearly investigated in the compacted bentonite containing $Ag_2O$ while the values of effective diffusion coefficient of iodide ion in the compacted bentonite without $Ag_2O$ obtained in this study were similar to those in the compacted bentonite reported in the literature.

Ag_2O를 첨가한 압축 벤토나이트에 대한 요오드 이온의 확산 특성 관찰

임성팔,이지현,최희주,최종원,이처경 한국방사성폐기물학회 2011 방사성폐기물학회지 Vol.9 No.1

In the compacted bentonite containing Ag_2O, the transport of iodide ion was investigated by Through-diffusion method. It is confirmed that Iodide ion is transported by diffusion process in the compacted bentonite containing Ag_2Oas well as in the compacted bentonite without Ag_2O. However, the lag-time of iodide ion in the compacted bentonite containing Ag_2Ois larger than that in the compacted bentonite without Ag_2O. The increase of the lag-time was observed in pure iodide ion solution and also in 0.1M NaCl-iodide ion solution. The apparent diffusion coefficient of iodide ion in the compacted bentonite containing Ag_2Ohas lower value than that in the compacted bentonite without Ag_2O. The effect of Ag_2Oon the effective diffusion coefficient was not clearly investigated in the compacted bentonite containing Ag_2Owhile the values of effective diffusion coefficient of iodide ion in the compacted bentonite without Ag_2Oobtained in this study were similar to those in the compacted bentonite reported in the literature. Ag_2O를 첨가한 압축 벤토나이트에 대하여 관통 확산법으로 요오드 이온의 이동 특성을 관찰하였다. Ag_2O를 첨가하지 않은 압축 벤토나이트와 마찬가지로 Ag_2O를 첨가한 압축 벤토나이트에서도 요오드 이온은 확산에 의하여 이동하는데, Ag_2O를 첨가한 압축 벤토나이트는 Ag_2O를 첨가하지 않은 압축 벤토나이트에 비하여 요오드 이온의 초기 누출 시간이 지연되는 것으로 나타났다. Ag_2O를 첨가한 압축 벤토나이트에서 요오드 이온의 초기 누출 시간 지연은 확산 용액으로 순수 요오드 이온 수용액을 사용하였을 때 뿐만 아니라 0.1 M NaCl-요오드 이온 수용액을 사용하였을 때에도 관찰되었다. 또한 Ag_2O를 첨가한 압축 벤토나이트의 겉보기 확산 계수는 Ag_2O를 첨가하지 않은 압축 벤토나이트의 겉보기 확산 계수보다 낮은 값을 나타내었다. Ag_2O를 첨가하지 않은 압축 벤토나이트의 유효 확산 계수는 기존 문헌에 보고된 값과 거의 일치하는 결과를 얻었으며, Ag_2O를 첨가한 압축 벤토나이트에서 요오드 이온의 유효 확산 계수는 Ag_2O첨가에 따라 대체적으로 감소하는 경향을 나타내었다.

사용후핵연료 심지층 처분장의 완충재 소재인 WRK 벤토나이트의 pH 차이에 따른 우라늄 흡착 특성과 기작

오유나,신대현,김단우,전소영,김선옥,이민희 대한자원환경지질학회 2023 자원환경지질 Vol.56 No.5

사용후핵연료(Spent nuclear fuel; SNF) 심지층 처분장의 완충재 소재로서 WRK (waste repository Korea) 벤토나이트가 적합한지를 평가하기 위하여, 대표적인 방사성 핵종인 U (uranium)에 대한 WRK 벤토나이트의 흡/탈착 특성과 흡착 기작을 규명하는 다양한 분석, 흡/탈착 실내 실험, 동역학 흡착 모델링을 다양한 pH 조건에서 수행하였다. 다양한 특성 분석 결과, 주성분은 Ca-몬모릴로나이트이며, U 흡착 능력이 뛰어난 광물학적·구조적 특징들을 가지고 있었다. WRK 벤토나이트의 U 흡착 효율 및 탈착율을 규명하기 위한 흡/탈착 실험 결과, pH 5, 6, 10, 11 조건에서 WRK 벤토나이트와 U 오염수(1 mg/L)가 낮은 비율(2 g/L)로 혼합되었음에도 불구하고 높은 U 흡착 효율(>74%)과 낮은 U 탈착율(<14%)을 보였으며, 이는 WRK 벤토나이트가 SNF 처분장에서 U 거동을 제한하는 완충재 소재로서 적절하게 사용될 수 있음을 의미한다. pH 3과 7 조건에서는 상대적으로 낮은 U흡착 효율(<45%)이 나타났으며, 이는 U가 용액의 pH 조건에 따라 다양한 형태로 존재하며, 존재 형태에 따라 상이한 U 흡착기작을 가지기 때문으로 판단된다. 본 연구 실험 결과와 선행연구를 바탕으로 WRK 벤토나이트의 주요 화학적 U 흡착 기작을 pH 범위에 따라 용액 내 U의 존재형태에 근거하여 설명하였다. pH 3 이하에서 주로 UO22+ 형태로 존재하는 U는 벤토나이트 표면의 Si-O 또는 Al-O(OH)와의 정전기적 인력(예: 이온 결합)에 의해 흡착되기 때문에 pH가 감소할수록 음전하 표면이 약해지는 WRK 벤토나이트 특성에 의해 비교적 낮은 U 흡착 효율이 나타났다. pH 7 이상의 알칼리성 조건에서 U는 음이온 U-수산화 복합체(UO2(OH)3-, UO2(OH)42-, (UO2)3(OH)7- 등)로 존재하며 비교적 높은 흡착 효율이 나타내는데, 이들은 벤토나이트에 포함된 Si-O 또는 Al-O(OH)의 산소원자를 공유하거나 리간드 교환에 의해 새로운 U-복합체가 형성되어 흡착되거나 수산화물 형태의 공침(co-precipitation)에 의해 벤토나이트에 고정되기 때문이다. pH 7의 중성 조건에서는 pH 5와 6보다 오히려 낮은 U 흡착 효율(42%)이 나타났는데, 이러한 결과는 용액 내 존재하는 탄산염(carbonate)에 의해 U가 U-수산화 복합체보다 용해도가 높은 U-탄산염 복합체로 존재하는 경우 가능하다. 연구 결과 pH를 약산성 또는 염기성 조건으로 유지하거나 용액 내 존재하는 탄산염을 제한함으로써 WRK 벤토나이트의 U 흡착 효율을 높일 수 있는 것으로 나타났다. This study focused on evaluating the suitability of the WRK (waste repository Korea) bentonite as a buffer material in the SNF (spent nuclear fuel) repository. The U (uranium) adsorption/desorption characteristics and the adsorption mechanisms of the WRK bentonite were presented through various analyses, adsorption/desorption experiments, and kinetic adsorption modeling at various pH conditions. Mineralogical and structural analyses supported that the major mineral of the WRK bentonite is the Ca-montmorillonite having the great possibility for the U adsorption. From results of the U adsorption/desorption experiments (intial U concentration: 1 mg/L) for the WRK bentonite, despite the low ratio of the WRK bentonite/U (2 g/L), high U adsorption efficiency (>74%) and low U desorption rate (<14%) were acquired at pH 5, 6, 10, and 11 in solution, supporting that the WRK bentonite can be used as the buffer material preventing the U migration in the SNF repository. Relatively low U adsorption efficiency (<45%) for the WRK bentonite was acquired at pH 3 and 7 because the U exists as various species in solution depending on pH and thus its U adsorption mechanisms are different due to the U speciation. Based on experimental results and previous studies, the main U adsorption mechanisms of the WRK bentonite were understood in viewpoint of the chemical adsorption. At the acid conditions (<pH 3), the U is apt to adsorb as forms of UO22+, mainly due to the ionic bond with Si-O or Al-O(OH) present on the WRK bentonite rather than the ion exchange with Ca2+ among layers of the WRK bentonite, showing the relatively low U adsorption efficiency. At the alkaline conditions (>pH 7), the U could be adsorbed in the form of anionic U-hydroxy complexes (UO2(OH)3-, UO2(OH)42-, (UO2)3(OH)7-, etc.), mainly by bonding with oxygen (O-) from Si-O or Al-O(OH) on the WRK bentonite or by co-precipitation in the form of hydroxide, showing the high U adsorption. At pH 7, the relatively low U adsorption efficiency (42%) was acquired in this study and it was due to the existence of the U-carbonates in solution, having relatively high solubility than other U species. The U adsorption efficiency of the WRK bentonite can be increased by maintaining a neutral or highly alkaline condition because of the formation of U-hydroxyl complexes rather than the uranyl ion (UO22+) in solution, and by restraining the formation of U-carbonate complexes in solution.

벤토나이트의 열수변질특성에 따른 중금속의 거동 특성

김선옥(Seon-ok Kim),왕수균(Sookyun Wang) 대한자원환경지질학회 2023 자원환경지질 Vol.56 No.3

전통적인 광물성 약재로서 활용되어온 석지의 한 종류인 벤토나이트는 다양한 약리 활성을 가지고 있어 한의학에서는 황달, 설사, 지혈 등의 치료제로 쓰이며, 현대 의학에서는 제산제, 위장관보호제, 지사제 등의 의약품 원료 및 의약품 첨가제로 활용하고 있다. 국내에서 생산되는 벤토나이트는 포항, 경주 일대에 분포하는 제3기 화산쇄설물이 속성작용 또는 열수변질작용을 받아 생성되었다. 주로 제지용, 페인트용, 토목용, 주물용, 동물사료용 등의 산업적 용도로 사용하고 있으며, 최근 화장품 및 의약품으로 활용하기 위해 기술을 개발하고 있다. 이 연구에서는 경주 감포 지역과 포항 영일 지역에서 산출되는 벤토나이트 40종와 21종을 대상으로 주성분, 미량원소 분석을 실시하여, 산지별 벤토나이트의 지구화학적 특성을 파악하였고, 포항, 경주 일대에 분포하는 벤토나이트 광상의 생성환경별 유형을 분류하였다. 연구 결과, 연구 지역의 벤토나이트는 현무암질 암석이 열수 유체로부터 알칼리 성분들이 제거되는 이질화작용을 받아 생성되었으며, 이는 AI-CCPI 변질지수에서도 확인할 수 있었다. 또한 산지별 벤토나이트의 열수 변질과 중금속 원소(Pb, Cr, As)의 거동 특성과에는 상관관계가 있음을 알 수 있었다. Bentonite is a type of rock that has been used as a traditional mineral medicine. It has a variety of pharmacological activities, and is used in traditional Korean medicine to treat jaundice, diarrhea, and hemostasis. In modern medicine, it is used as a raw material and additive for medicines such as antacids, gastrointestinal protective agents, and laxatives. Bentonite produced in Korea was produced through diagenesis or hydrothermal alteration of tertiary volcanic debris distributed in the Pohang and Gyeongju areas. It is mainly used for industrial purposes such as papermaking, paint, civil engineering, casting, and animal feed. Recently, technology is being developed to use it in cosmetics and pharmaceuticals. In this study, the geochemical characteristics of bentonite were identified by analyzing the main components and trace elements of 40 and 21 types of bentonite produced in the Gampo Gyeongju and Yeonil Pohang area. Also it were classifed by formation envrionment of bentonite deposits in the Gampo and Yeonil. As a result of the study, bentonite from the reserch area may be cased by argillic alteraton that alkali elements are removed form basaltic rocks by hydrothermal fluids and AI-CCPI alteration indices wrere also indentified argillic alteraton. It was found that there is a correlation between the behavior characteristics of heavy metal elements (Pb, Cr, As) and the hydrothermal alteration of bentonite in the reserch area.

강화벤토나이트 차수벽체의 배합방법 및 양생일에 따른 거동 특성

황정순(Jungsoon Hwang),김승욱(Seungwook Kim),정준기(Jungi Jung),이승주(Seungjoo Lee),오병삼(Byeungsam Oh),백승철(Seungcheol Baek) 한국지반환경공학회 2016 한국지반환경공학회논문집 Vol.17 No.12

본 연구에서는 벤토나이트로 굴착 트렌치의 안정성을 유지하면서 시멘트와 벤토나이트 혼합물을 불투수벽체의 재료로 사용하여 지중차수벽체를 구성하는 새로운 시공방법에 대해 고찰하였다. 강화벤토나이트 차수벽체공법은 굴착된 구역을 균질하게 차수재료로 치환하므로 일반적인 그라우팅공법에 비해 차수효과의 예측과 시공성과의 검증이 보다 용이한 장점을 지닌다. 또한 강화벤토나이트 차수벽체공법은 시공 장비가 단순하고 시공 순서가 간단하므로 경제적인 측면에서도 큰 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 다양한 실내실험을 통해 배합재료와 배합방법의 변화에 따른 강화벤토나이트 차수벽체의 공학적 특성을 고찰하였으며, 본 공법의 실무 적용 시 시공비용 결정과 벽체의 설계를 위해 가장 중요한 표준 배합비와 배합방법을 제시하였다. 마지막으로 차수벽체를 구성하는 재료들의 결합재로 사용되는 일반포틀랜드 시멘트와 고로슬레그 시멘트의 효과를 비교하였다. In this study, the construction method of new underground continuos impervious wall that the bentonite slurry keeps the stability of excavated trench and the mixture of cement and bentonite plays a role as a constituent of impervious wall in the trench. The merit of homogeneity of the method so called as a cement-bentonite slurry wall enables to accurately make an estimation of hydraulic conductivity of the walls compared with that by other general grouting methods and to verify their waterproof efficiency without difficulty at the design stage. The use of cement-bentonite slurry walls for the containment of groundwater flow has also proven a cost-effective impervious wall technology by employing the simple combination of construction equipments and easy and fast construction procedures. The engineering characteristics of cement-bentonite impervious wall obtained by carrying out the laboratory experiments under various conditions. This study reveals the effect of variation of constituent materials and their mixing methods (Water-Cement-Bentonite) on the engineering characteristics of a composition. Also, this study makes some recommendations on the optimum mixing ratio and mixing sequence for the best quality at the site. That is the most important factors to estimate the construction cost and design of the technique. The comparison is lastly made to evaluate the effect of ordinary Portland and blast furnace slag cement as a bonding material on the behavior of impervious walls.

Thermal Conductivity of Compacted Bentonite and Bentonite-Sand Mixture

Won-Jin Cho,Jae-Owan Lee,Sangki Kwon 한국방사성폐기물학회 2008 방사성폐기물학회지 Vol.6 No.2

고준위폐기물 처분장의 완충재 및 뒷채움재 후보물질로 고려되고 있는 경주벤토나이트를 대상으로 압축 벤토나이트 및 벤토나이트-모래 혼합물의 열전도도가 측정되었다. 압축벤토나이트는 건조밀도가 에서 범위에 대해, 압축 벤토나이트-모래 혼합물은 건조밀도가 에서 사이이고, 모래의 함량이 중량비로 10 wt%에서 30 wt%인 범위의 혼합물에 대해 측정하였다. 측정시료의 수분 함량은 중량비로 10 wt%에서 20 wt% 까지 변화시켰다. 압축 벤토나이트 및 벤토나이트-모래 혼합물의 열전도도는 수분함량이 일정할 때, 건조밀도가 증가할수록, 모래 함량이 많을수록 증가하였으며, 건조밀도가 일정한 경우에는 수분 함량과 모래 함량이 증가할수록 증가하였다. 각 건조밀도에서의 수분함량의 증가에 따른 열전도도 변화를 나타낼 수 있는 실험적 관계식들이 제시되었다. 이 관계식들은 10% 오차 범위에서 압축벤토나이트 및 벤토나이트-모래 혼합물의 열전도도 값을 예측할 수 있다. For the Kyungju bentonite which is considered as a candidate material for the buffer and backfill in the high-level waste repository, the thermal conductivities of compacted bentonite and a bentonite-sand mixture were measured. The thermal conductivities of the compacted bentonites with a dry density of 1.2 to and the bentonite-sand mixture with a dry density of 1.6 and were measured within the gravimetric water content range of 10wt% to 20wt% and the sand fraction range of 10 to 30wt%. The thermal conductivity of compacted bentonite and a bentonite-sand mixture increases with increasing dry density and sand weight fraction in the case of constant water weight fraction, and increases with increasing water weight fraction and sand weight fraction in the case of constant dry density. The empirical correlations to describe the thermal conductivity of compacted bentonite and a bentonite-sand mixture as a function of water fraction at each dry density were suggested. These correlations can predict the thermal conductivities of bentonite and a bentonite-sand mixture with a difference below 10%.