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工程技术

膨润土防水毯在垃圾填埋场中的应用

2016-03-25 点击数:368

一、 膨润土防水毯的研制

1.原材料的选择

决定膨润土防水毯(一下简称GCL)防水性能高低的主要因素有:膨润土的原矿质量(膨润值、含水量、渗透系数等),材料的配方,单位面积和体积内的材料用量,特殊部位的处理以及周围环境对于膨润土的约束能力等。

膨润土的吸水膨胀性和防水性随其类型和产地 不同而显著不同,在选择膨润土原材料的时候,我们对国内外膨润土矿的原矿质量进行了大量的调研和测试工作,并将国内一些膨润土与美国粘土公司产品用土和美 国怀俄明膨润土的差热及X射曲进行对比,进而确定了膨润土的膨润值、渗透系数及膨胀压力等控制指标。在膨润土原料确定后,为了提高膨润土水化后的稳定性和 坑静水压力,进一步提高材料的防水性能,我们还根据不同膨润土样品进行了各种外加对防水性能的影响试验,确定了的外加剂品种及参量。

二、膨润土的原料选择

膨润土的质量是影响GCL防水性能的主要因素,确定膨润土质量的常用测试项目有化学分析。阳离子交换性测定。粘土矿物质含量测定、膨润值、膨胀 容、胶质价。吸水率。渗透系数等,但因为有些测试方法难度较大,在确定膨润土性能。质量方面又有其局限性,所以目前国内外在选定膨润土时多是依据膨润值和 渗透系数。

但我们在实验研究中发现膨润值与材料的防水性能并不存在完全的相关性,有些膨润土膨润值很大,但防水性特别是抗静水压力并不高,所以我们在选择原料 时除测定膨润值与渗透系数外,也特别注意测定其膨胀力和膨胀率。另外,不同水质对膨润土的笑话影响也不同,对于有些渗滤液对膨润土水化影响较大的应用领 域,必须对膨润土进行预水化或对膨润土进行改性处理,采用抗污染膨润土。

三、垃圾填埋场的结构防渗及GCL的应用

建造垃圾填埋场是世界上大多数国家处理城市固体废弃物的主要方法。美国目前有95%的垃圾利用填埋法处理,英国有90%,德国有72%。我国对卫生 填埋法的研究与应用起步较晚,1991年建设部和国家科委才正式将卫生填埋处理技术确定问我国近期推广的垃圾处理的技术,该技术在我国发展较快。应该 说我国垃圾填埋的数量不少,但是真正符合卫生填埋标准的为数不少,少许已建成的填埋仍存在垃圾渗滤液污染水源、土囊,沼气溢出而污染空气等问题。这实际上 都是与防渗层的设计、防渗材料的选用和施工质量等密切相关的。

垃圾填埋法的主要工艺就是在垃圾堆体与地表之间设置渗层,为了保护防渗有效工作,一个完整的防渗结构一般还包括保护层。渗滤液排水层、地下水排水 层。而防渗层使用的防渗材料主要有HDPE膜。无纺土工布。天然粘土和膨润土防水材料等。HDPE膜具有防渗性好。耐腐蚀能力强、不易老化等优点,但耐不 均匀沉降和耐穿刺能力差,所以单层HDPE膜防渗层一般都容易出现渗漏问题,安全系数低为了提高防渗层的可靠性,复合防渗层的使用也就越来越多。在GCL 出现以前,复合防渗层一般包括1层土工膜。2层无纺布和500~1000mm厚的压粘土层。但自GCL出现后,GCL已有取代压粘土层的趋势。

与压粘土层相比,GCL具有以下优点:一是施工简单,不需要与重型设备,在缺乏优质粘土的地区更是大大减少粘土的运输量;二是由于其厚度薄,减少对 垃圾填埋空间的消耗;三是其承受不均匀沉降的能力比压实粘土层打得多。一般压实粘土的允许拉应变都小于1%,而GCL的允许拉应变高达8%;四是其抗冻融 合和干湿循环的能力更好,一般压实粘土长期处于干燥状态时,会产生大量的裂缝,增加其透水性,并且此过程是不可逆的,而GCL在多次干湿和冻融循环后,其 防水性不受影响。

所以,目前我们生产的GCL除在北京市政和建筑领域得到大量使用外,也在三峡市库区的长寿、巫山。巫西等垃圾填埋场中得到应用;这3个垃圾填埋场使用 GCL的面积达14万㎡。

四、结语

膨润土防水毯(GCL)是一种新型土工合成材料。他由经级配过的钠基膨润土颗粒和外加剂混合均匀后,通过特殊的工艺及设备,靠纤维的强度把高膨胀性 的钠基膨润土层均匀。牢固的固定作用,又具有优异的防渗性能。能在拉伸、局部下些。干湿和冻融循环下,保持极低的透水性,同时还具有安装简易、成本低、节 约空间等优点,使用在各类防渗工程中具有广阔的应用前景。

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