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Technischer Bericht NTB 95-03

Fliessfähiger, hochpermeabler Mörtel für die Verfüllung von kleinen Hohlräumen

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Die meisten der schwach- und mittelradioaktive Abfälle werden für die Entsorgung zunächst in Stahlfässer verpackt. Diese Fässer werden in Endlagercontainer eingegossen und in den Endlagerkavernen eingelagert. Die Hohlräume zwischen den Fässern in den Endlagercontainern sollen mit einem porösen, fliessfähigen Mörtel, genannt «Mörtel 2» (M2), verfüllt werden. Für die Verfüllung der vertikalen Zwischenräume zwischen den Endlagercontainern und anderer grösserer Hohlräume ist ein sehr poröser, jedoch nicht fliessfähiger Mörtel, genannt «Mörtel1» (M1) vorgesehen. Eine mögliche Anordnung der Endlagercontainer und die Einsatzgebiete der verschiedenen Verfüllmörtel ist in Figur 1 dargestellt.

Beide Mörtel sollen eine hohe Gaspermeabilität aufweisen, damit Gase, die bei der Korrosion resp. Degradation der Abfälle entstehen, aus dem Endlager entweichen können, ohne einen übermassigen Druck aufzubauen.

Im vorliegenden Bericht sind die Ergebnisse von Laboruntersuchungen an unterschiedlichen Mischungen von Mörtel M2 beschrieben. Die Mörtel sind durch die Zugabe von fein verteiltem Aluminiumpulver (1 - 3 ‰ vom Zementgewicht) modifiziert und zeigen folgende charakteristische Eigenschaften:

  • Der Frischmörtel weist eine fliessfähige Konsistenz auf. Im Frischmörtel entsteht durch die Reaktion des Aluminiumpulvers im alkalischen Milieu Wasserstoffgas (1.67 l pro g Aluminium). Dies führt zur Bildung von Poren, welche die gewünschte hohe Gaspermeabilität bewirken. Ein Grossteil des entstehenden Wasserstoffgases kann aus dem Frischmörtel entweichen, weshalb bei der Herstellung für eine ausreichende Belüftung zu sorgen ist.
  • Der erhärtete Mörtel weist inhomogene Festmörteleigenschaften auf. Durch das Eigengewicht des Mörtels werden die Gasblasen im Frischmörtel unterschiedlich stark komprimiert. Im «unteren» Tei1 eines Mörtelelementes befinden sich daher weniger grosse Poren als im «oberen» Bereich. Die Porosität liegt zwischen 38 und 60 %. Die Druckfestigkeit nach 28 Tagen ergibt Werte zwischen 3 und 15 N/mm2. Die Permeabilität der Mörtel erreicht Werte zwischen 10-14 und 10-12 m2 liegt um 3 Zehnerpotenzen über den Werten vergleichbarer Mörtel ohne Aluminiumpulverzusatz.

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