一种应用于垃圾填埋场防渗层的改性黏土及其制备方法技术

本发明专利技术属于改性黏土技术领域，具体公开了一种应用于垃圾填埋场防渗层的改性黏土及其制备方法。所述改性黏土包括纳米二氧化硅及剑麻纤维和黏土。本发明专利技术通过开展渗透试验和干湿循环试验，测得在各个掺量下改性黏土渗透系数的变化及在各个掺量下改性黏土的裂缝展开情况。本发明专利技术得出掺量为2%纳米二氧化硅和0.2%剑麻纤维的改性黏土渗透系数是6.88

【技术实现步骤摘要】
一种应用于垃圾填埋场防渗层的改性黏土及其制备方法


[0001]本专利技术属于改性黏土
，具体涉及一种应用于垃圾填埋场防渗层的改性黏土及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着我国经济的发展，人民生活水平的提高，城市化加剧，导致了城市废弃物不断增加。目前我国垃圾处理方式主要分为三类：卫生填埋、焚烧处理、堆肥处理。焚烧处理和堆肥处理若处理不慎都将会对周边环境造成二次污染，所造成的影响远远大于垃圾填埋处理。结合我国基本国情，目前垃圾填埋仍然是我国乃至发达国家最经济处理垃圾的方式。垃圾填埋场的防渗层一般分为两种，一种是天然防渗层，一种是人工防渗层。若使用天然黏土作为垃圾填埋场的防渗层，对天然黏土本身性质要求较高，且现场很难有大量达到使用要求的天然黏土，需要远距离运输则会加大治理成本。现有人工防渗层所使用的添加剂有主要有膨润土、粉煤灰、水泥固化剂，但是使用膨润土和粉煤灰进行防渗层的改性经济可操作性不佳，而大量的使用水泥作为固化剂会对环境造成污染。人工合成材料主要有高密度聚乙烯(HDPE)和膨润土防渗毯(GCL)。使用以上两种材料铺设在防渗层中，问题日益突出，比如垃圾填埋场地基发生不均匀沉降，这会造成HDPE材料撕裂，极大危害到垃圾填埋场的安全使用。同时HDPE材料的吸附性能不佳及受环境影响较大。而GCL在施工和使用中可能被刺穿，导致其渗透性增大，且在长期使用中，GCL易发生收缩从而在搭接部分开裂，导致整个GCL失效。
[0003]本专利技术选用纳米二氧化硅和剑麻纤维作为改性材料，纳米二氧化硅施工过程中不发生物化反应，不发热影响地温场，同时不需要养护，相对水泥和石灰是更加适用于恶劣施工环境的材料，总体来讲纳米二氧化硅是更优的的土体改良材料。剑麻纤维产量丰富，来源广泛，具有造价低，高强度，伸长率低，耐腐蚀等优点，使用剑麻纤维相比于人工合成纤维还具有保护环境的效果。因此，选用这两种材料改性黏土对垃圾填埋中防渗层的防渗防裂效果具有重要意义。

技术实现思路

[0004]为了避免天然黏土开裂，渗透的相互促进，本专利技术的目的在于提供一种优良的防渗防裂改性黏土及其制备方法。本专利技术制备的改性黏土渗透系数(变水头法)是6.88
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‑8cm/s，经过三次干湿循环后开裂因子仅为0.116，应用于垃圾填埋场防渗层领域具有非常重要的现实意义。改性黏土的制备方法较为简便，用于制备改性黏土的原料容易大量获得，对垃圾填埋等工程具有广泛应用前景。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案之一为：一种防渗防裂改性黏土，所述改性黏土：按质量份计，包括黏土98份、纳米二氧化硅2份和剑麻纤维0.2份；或
[0006]包括黏土99份、纳米二氧化硅1份和剑麻纤维0.3份；或
[0007]包括黏土98份、纳米二氧化硅2份和剑麻纤维0.1份；或
[0008]包括黏土97份、纳米二氧化硅3份和剑麻纤维0.1份；或
[0009]包括黏土97份、纳米二氧化硅3份和剑麻纤维0.4份；
[0010]优选的，包括黏土98份、纳米二氧化硅2份和剑麻纤维0.2份。
[0011]进一步，所述改性黏土：按质量份计，由黏土98份、纳米二氧化硅2份和剑麻纤维0.2份组成；或
[0012]由黏土99份、纳米二氧化硅1份和剑麻纤维0.3份组成；或
[0013]由黏土98份、纳米二氧化硅2份和剑麻纤维0.1份组成；或
[0014]由黏土97份、纳米二氧化硅3份和剑麻纤维0.1份组成；或
[0015]由黏土97份、纳米二氧化硅3份和剑麻纤维0.4份组成；
[0016]优选的，由黏土98份、纳米二氧化硅2份和剑麻纤维0.2份组成。
[0017]本专利技术采取的技术方案之二为：一种防渗防裂改性黏土的制备方法，包括以下步骤：
[0018](1)取黏土，进行击实试验，测得黏土的最大干密度x和最优含水率y；
[0019](2)取黏土，碾碎过筛，烘干备用；
[0020](3)取所需质量份的纳米二氧化硅和剑麻纤维与烘干的黏土搅拌均匀后经喷壶均匀喷洒所需质量的水，并将其配制成具有与黏土相同的最优含水率y的复合黏土，即得改性黏土。
[0021]进一步，步骤(1)
‑
(2)中：黏土为湖南省邵阳市黏土，由击实试验测得最大干密度为1.53g/cm3，最优含水量为24％。
[0022]进一步，步骤(2)中：黏土过2mm土壤筛。
[0023]进一步，步骤(3)中：剑麻纤维在混合前进行预处理，预处理操作为：将剑麻纤维放入氢氧化钠溶液中浸泡，以洗去剑麻纤维表面杂质。优选的，将剑麻纤维放入0.1mol/L的氢氧化钠中浸泡2min。
[0024]进一步，步骤(3)中：剑麻纤维的长度为1
‑
3cm。
[0025]本专利技术采取的技术方案之三为：上述防渗防裂改性黏土在垃圾填埋场防渗层中的应用。本专利技术通过开展渗透试验和干湿循环试验，得出掺量为2％纳米二氧化硅和0.2％剑麻纤维的改性黏土抗渗和抗裂效果显著，该掺量下的改性黏土可应用于垃圾填埋场防渗层中。在实际工程中，应根据工程需要取所需素土的质量，按照质量百分数计得到相应的纳米二氧化硅、剑麻纤维的质量，将素土、纳米二氧化硅、剑麻纤维混合均匀，加入所需质量的水，使其含水率达到最优含水率，在此指标下经击实处理便可达到使用要求。
[0026]本专利技术具有的优点及有益效果是：
[0027]1、本专利技术制备的改性黏土渗透系数(变水头法)是6.88
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‑8cm/s，经过三次干湿循环后开裂因子仅为0.116。使用此种改性黏土较天然黏土能够显著的减小其抗渗系数，提高其抗裂性能，应用于垃圾填埋场能大大提高工程的使用寿命。
[0028]2、此种改性黏土不仅易于制作，而且操作简便，便于大规模使用。
[0029]3、采用纳米二氧化硅和剑麻纤维作为改性材料，节约成本、经济效果好，且对环境友好，无污染。
[0030]4、采用复合纳米二氧化硅、剑麻纤维作为改性材料，均较单一纳米二氧化硅或剑麻纤维在防渗防裂有较显著的效果。
[0031]本专利技术涉及的“掺量为x％纳米二氧化硅的改性黏土”、“掺量为x％纳米二氧化硅的黏土”、“x％的纳米二氧化硅和黏土”、“x％的纳米二氧化硅+黏土”等含义相同。
[0032]本专利技术涉及的“掺量为y％剑麻纤维的改性黏土”、“掺量为y％剑麻纤维的黏土”、“y％的剑麻纤维和黏土”、“y％的剑麻纤维+黏土”等含义相同。
[0033]本专利技术涉及的“掺量为x％纳米二氧化硅和y％剑麻纤维的改性黏土”、“掺量为x％纳米二氧化硅和y％剑麻纤维的黏土”、“x％纳米二氧化硅和y％剑麻纤维和黏土”、“x％纳米二氧化硅和+y％剑麻纤维+黏土”等含义相同。
附图说明
[0034]图1为纳米二氧化硅的外观图；
[0035]图2为剑麻纤维的外观图；
[0036]图3为纳米二氧化硅、剑麻纤维、黏土搅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防渗防裂改性黏土，其特征在于，所述改性黏土：按质量份计，包括黏土98份、纳米二氧化硅2份和剑麻纤维0.2份或包括黏土99份、纳米二氧化硅1份和剑麻纤维0.3份；或包括黏土98份、纳米二氧化硅2份和剑麻纤维0.1份；或包括黏土97份、纳米二氧化硅3份和剑麻纤维0.1份；或包括黏土97份、纳米二氧化硅3份和剑麻纤维0.4份；优选的，包括黏土98份、纳米二氧化硅2份和剑麻纤维0.2份。2.一种防渗防裂改性黏土，其特征在于，所述改性黏土：按质量份计，由黏土98份、纳米二氧化硅2份和剑麻纤维0.2份组成；或由黏土99份、纳米二氧化硅1份和剑麻纤维0.3份组成；或由黏土98份、纳米二氧化硅2份和剑麻纤维0.1份组成；或由黏土97份、纳米二氧化硅3份和剑麻纤维0.1份组成；或由黏土97份、纳米二氧化硅3份和剑麻纤维0.4份组成；优选的，由黏土98份、纳米二氧化硅2份和剑麻纤维0.2份组成。3.根据权利要求1或2所述的防渗防裂改性黏土，其特征在于，所述防渗防裂改性黏土的制备方法包括以下步骤：（1）取黏土，进行击实试验，测得黏土的最大干密度x和最优含水率y；（2）取黏土，碾碎过筛，烘干备用；（3）取所需质量份的纳米二氧化硅和剑麻纤维与烘干的黏土搅拌均匀后，向混合均匀的土样喷洒水，将其配...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶高梁，王超超，袁婧菡，肖衡林，马强，刘永莉，朱志政，郭二辉，冯士举，彭湃，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：