具备裂隙自愈性的磷石膏复合砂土防渗材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种具备裂隙自愈性的磷石膏复合砂土防渗材料，包括主料及辅料，所述主料以重量百分比计的如下成分，10％的树脂改性膨润土，(30

【技术实现步骤摘要】
具备裂隙自愈性的磷石膏复合砂土防渗材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及防渗材料
，具体涉及一种具备裂隙自愈性的磷石膏复合砂土防渗材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]防渗材料通常应用于尾矿库、垃圾填埋场、湖泊河道等场景，起到隔绝内外隔绝防止渗液的作用。防渗材料通常采用天然黏土和砂土进行复合，在夯实过程中由于击实不充分会产生不均与的裂隙，同时在季节更替和地下水位上升或下降过程中，所激发的干湿和冻融循环效应也会导致裂隙的发展。天然黏土和砂土的自愈性能均较差，裂隙产生及发展过程中，开裂程度远大于裂隙的闭合程度，这会给渗滤液提供优势渗流通道，大大降低了材料的防渗效果。因此，实有必要提供一种具备裂隙自愈性的磷石膏复合砂土防渗材料以解决上述问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是在于提供一种具备裂隙自愈性的磷石膏复合砂土防渗材料及其制备方法，所述防渗材料遇水后裂隙可大面积自愈合，对材料防渗性能的衰减影响更较小。
[0004]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0005]一种具备裂隙自愈性的磷石膏复合砂土防渗材料，包括主料及辅料，所述主料以重量百分比计的如下成分，10％的树脂改性膨润土，(30
‑
80)％的普通砂，余量为磷石膏，所述辅料为聚丙烯酰胺聚合物，其掺量为所述树脂改性膨润土重量的1％；
[0006]所述树脂改性膨润土包括以重量百分比计的如下成分:(70
‑
75)％的粒径不大于1mm的砂粒、(2
‑
3)％的钠基膨润土、(4
‑
5)％的高分子聚合物、(15
‑
20)％的水；所述高分子聚合物由甲基丙烯酰胺、丙烯酸及氢氧化钠制得，所述甲基丙烯酰胺与所述丙烯酸的质量比为1:(12
‑
13)；所述丙烯酸和氢氧化钠的质量比为1:(10.38
‑
0.42)。
[0007]优选的，所述主料包括以重量百分比计的如下成分，10％的树脂改性膨润土，30％的普通砂，50％的磷石膏。
[0008]优选的，所述普通砂由粒径20
‑
40mm的细砂、粒径40
‑
70mm的中砂及粒径70
‑
120mm粗砂的混合而成，细砂、中砂、粗砂的质量比为2:2:1。
[0009]优选的，三种砂的含水率均低于15％且级配良好。
[0010]优选的，所述聚丙烯酰胺聚合物的相对分子质量为(5
‑
7)
×
107。
[0011]优选的，所述磷石膏为水洗后的磷石膏，其含水率为(12
‑
15)％。
[0012]优选的，所述树脂改性膨润土的制备过程为：
[0013]S11:按重量比取砂粒和钠基膨润土置于容器中，并加入甲基丙烯酰胺，加适量水，搅拌均匀，得到砂土混合物；所述砂粒的颗粒粒径≤1mm，含水率小于12％，其中，颗粒粒径位于0.15
‑
0.7mm间部分的干重含量＞50％；所述钠基膨润土中含有效成分蒙脱土干重含量
70％以上，膨润土含水率小于13％，膨胀指数大于或等于24mL/2g；
[0014]S12:按照质量比称取丙烯酸和氢氧化钠于容器中，将氢氧化钠用水溶解并充分冷却至室温得到氢氧化钠溶液；所述氢氧化钠用水溶解中氢氧化钠和水的固液比为14:(90
‑
100)；
[0015]S13:将丙烯酸容器置于水浴环境中，逐渐加入氢氧化钠溶液，加入过程始终保持容器温度变化小于10℃并以不断搅拌，直至冷却至室温；所述保温处理的时间为2
‑
3h；
[0016]S14:将步骤S13中反应充分的丙烯酸钠单体溶液加入至S11步骤制得的砂土混合物中，持续搅拌至土体整体呈现粘稠状后，继续搅拌3
‑
5min，得到泥浆；
[0017]S15:将S14步骤中搅拌均匀的泥浆取出置于恒温75℃环境中进行保温处理，即得所述树脂改性膨润土。
[0018]本专利技术还提供一种上述的具备裂隙自愈性的磷石膏复合砂土防渗材料的制备方法，包括如下步骤：
[0019]S1:取普通砂与树脂改性膨润土、聚丙烯酰胺聚合物一同放置于容器中，加水拌和均匀；取磷石膏，充分捣碎后加入到容器中，搅拌10
‑
15min，让容器中的物料充分吸水膨胀，形成混合料；
[0020]S2:将所述混合料取样进行击实实验，得到所述混合料的最优含水量，用所述混合料的最优含水量减去所述混合料的初始含水量，计算得到体系所需的剩余水量，依照计算结果向容器内加入剩余水量的水，搅拌5
‑
10分钟，即得所述具备裂隙自愈性的磷石膏复合砂土防渗材料。
[0021]与相关技术相比，本专利技术通过改性膨润土、磷石膏、普通砂及聚丙烯酰胺聚合物的复合，制备得到了具备裂隙自愈性的磷石膏复合砂土防渗材料，相比于传统的防渗材料，本专利技术的防渗材料遇水后可以大面积自愈合，对材料防渗性能的衰减影响更小；同时充分利用了磷石膏，实现了固废资源化利用，可以极大的节约材料成本。
【附图说明】
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
[0023]图1为本专利技术提供的具备裂隙自愈性的磷石膏复合砂土防渗材料的SEM图；
[0024]图2为不同磷石膏掺量下，拌和料的状态示意图，其中左侧图中磷石膏的掺量为30％，中间图中磷石膏的掺量为50％，右侧图中磷石膏的掺量为80％；
[0025]图3为试样1硬化1、7、14天后的裂隙分布图像；
[0026]图4为试样3硬化1、7、14天后的裂隙分布图像；
[0027]图5为试样6硬化1、7、14天后的裂隙分布图像；
[0028]图6为试样3硬化1、7、14天，吸水愈合后的裂隙分布图像。
【具体实施方式】
[0029]为了使本
的人员更好地理解本专利技术实施例中的技术方案，并使本专利技术的
上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合本申请的附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明。
[0030]请结合参阅图1
‑
6，本专利技术提供一种具备裂隙自愈性的磷石膏复合砂土防渗材料，包括主料及辅料，所述主料以重量百分比计的如下成分，10％的树脂改性膨润土，(30
‑
80)％的普通砂，余量为磷石膏，所述辅料为聚丙烯酰胺聚合物，其掺量为所述树脂改性膨润土重量的1％；
[0031]所述树脂改性膨润土包括以重量百分比计的如下成分:(70
‑
75)％的粒径不大于1mm的砂粒、(2
‑
3)％的钠基膨润土、(4...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具备裂隙自愈性的磷石膏复合砂土防渗材料，其特征在于，包括主料及辅料，所述主料以重量百分比计的如下成分，10％的树脂改性膨润土，(30
‑
80)％的普通砂，余量为磷石膏，所述辅料为聚丙烯酰胺聚合物，其掺量为所述树脂改性膨润土重量的1％；所述树脂改性膨润土包括以重量百分比计的如下成分:(70
‑
75)％的粒径不大于1mm的砂粒、(2
‑
3)％的钠基膨润土、(4
‑
5)％的高分子聚合物、(15
‑
20)％的水；所述高分子聚合物由甲基丙烯酰胺、丙烯酸及氢氧化钠制得，所述甲基丙烯酰胺与所述丙烯酸的质量比为1:(12
‑
13)；所述丙烯酸和氢氧化钠的质量比为1:(10.38
‑
0.42)。2.根据权利要求1所述的具备裂隙自愈性的磷石膏复合砂土防渗材料，其特征在于，所述主料包括以重量百分比计的如下成分，10％的树脂改性膨润土，30％的普通砂，50％的磷石膏。3.根据权利要求1所述的具备裂隙自愈性的磷石膏复合砂土防渗材料，其特征在于，所述普通砂由粒径20
‑
40mm的细砂、粒径40
‑
70mm的中砂及粒径70
‑
120mm粗砂的混合而成，细砂、中砂、粗砂的质量比为2:2:1。4.根据权利要求3所述的具备裂隙自愈性的磷石膏复合砂土防渗材料，其特征在于，三种砂的含水率均低于15％且级配良好。5.根据权利要求1所述的具备裂隙自愈性的磷石膏复合砂土防渗材料，其特征在于，所述聚丙烯酰胺聚合物的相对分子质量为(5
‑
7)
×
107。6.根据权利要求1所述的具备裂隙自愈性的磷石膏复合砂土防渗材料，其特征在于，所述磷石膏为水洗后的磷石膏，其含水率为(12
‑
15)％。7.根据权利要求1所述的具备...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙军，杨微，鲁露，宋牧原，王帅，黄宇，肖康亮，孟萍，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：