一种基于湖相沉积粉土的防渗材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于湖相沉积粉土的防渗材料及其制备方法，属于水利水电工程领域。其主要包括以下重量份的原料：湖相沉积粉土48份～54份、片麻岩碎石料40份～45份和改性膨润土5份～15份。本发明专利技术的基于湖相沉积粉土的防渗材料，片麻岩碎石料，作为防渗材料的掺砾成分，是防渗材料的支撑骨架，颗粒强度高，以增加抗剪强度和变形模量，减少收缩；通过对膨润土改性提高吸附吸水能力，提高防渗材料的抗剪强度。本发明专利技术的防渗材料，具有高等压缩性和更优的干密度，表现出一定的抗剪稳定性，防渗效果更优，力学性能更佳。力学性能更佳。

【技术实现步骤摘要】
一种基于湖相沉积粉土的防渗材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及水利水电工程领域，具体涉及一种基于湖相沉积粉土的防渗材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]心墙作为心墙堆石坝的防渗结构的重要组成部分，直接影响到大坝填筑的总体施工质量和蓄水后的安全运行。心墙防渗土料是心墙堆石坝主要关键材料，对坝体渗透与稳定起控制作用，防渗体裂缝及引起的渗流冲刷是影响坝体安全的重要因素，故对防渗土料的要求很高。由于水库区域地质构造背景复杂，河床覆盖层超深厚，技术难度大。用于心墙堆石坝的土料，除满足防渗性能外，还需具有较好的物理力学性能，以能与坝壳堆石的变形相协调，减小坝壳对心墙的拱效应，改善心墙的应力应变，减少心墙裂缝的发生几率，从而减小心墙裂缝的发生概率。
[0003]以湖积成因形成的土料，物质组成为黏土为主，黏粒含量高，但天然含水率较高，基本处于饱和状态，渗透性微弱，力学强度低，具有失水干结成块，饱和粘结成团的特性，并不能直接用作防渗土料使用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于湖相沉积粉土的防渗材料及其制备方法，解决了风湖相沉积形成的土料难以直接作为防渗土料使用的问题。
[0005]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0006]本专利技术提供一种基于湖相沉积粉土的防渗材料，主要包括以下重量份的原料：湖相沉积粉土48份～54份、片麻岩碎石料40份～45份和改性膨润土5份～15份。
[0007]进一步地，所述的基于湖相沉积粉土的防渗材料，主要包括以下重量份的原料：湖相沉积粉土50份～52份、片麻岩碎石料42份～44份和改性膨润土8份～12份。
[0008]进一步地，所述的基于湖相沉积粉土的防渗材料，主要包括以下重量份的原料：湖相沉积粉土51份、片麻岩碎石料43份和改性膨润土10份。
[0009]进一步地，在所述的基于湖相沉积粉土的防渗材料中，其特征在于，在所述湖相沉积粉土中：小于5mm颗粒含量为99％～100％；小于0.075mm颗粒含量为95％～99％；小于0.005mm颗粒含量为50％～60％；
[0010]所述湖相沉积粉土的含水率为35％～40％。
[0011]进一步地，在所述的基于湖相沉积粉土的防渗材料中，所述改性膨润土的制备包括：
[0012]将粘粒含量为55％～70％的钠基膨润土在60～80℃温度下烘干0.5～1h后，按照固液比为1：(3～6)加入到浓度为1.5～3.5wt％的聚合羟基铝溶液中，在30～40℃温度下，搅拌3～5h；
[0013]经沉淀、过滤、干燥后，加入25wt％的甲酸钙混合，得到改性膨润土。
[0014]进一步地，在所述的基于湖相沉积粉土的防渗材料中，所述片麻岩碎石料为饱和面干状态，且所述片麻岩碎石料的粒径为50mm～100mm。
[0015]进一步地，在所述的基于湖相沉积粉土的防渗材料中，在所述防渗材料中：小于5mm颗粒含量为45％～60％；小于0.075mm颗粒含量为35％～55％；小于0.005mm颗粒含量为14％～30％；
[0016]所述防渗材料的含水率为12～14％。
[0017]本专利技术还提供上述的基于湖相沉积粉土的防渗材料的制备方法，包括：
[0018]将改性膨润土加水混合均匀后，与湖相沉积粉土混合搅拌，得到第一混合料；
[0019]在搅拌状态下，向第一混合料中加入片麻岩碎石料，搅拌均匀，得到所述防渗材料。
[0020]进一步地，在所述的基于湖相沉积粉土的防渗材料的制备方法中，得到第一混合料的搅拌条件为：转速50～80r/min，时间10～15min。
[0021]进一步地，在所述的基于湖相沉积粉土的防渗材料的制备方法中，得到所述防渗材料的搅拌条件为：转速40～60r/min，时间10～15min。
[0022]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0023]本专利技术的基于湖相沉积粉土的防渗材料，片麻岩碎石料，作为防渗材料的掺砾成分，是防渗材料的支撑骨架，颗粒强度高，以增加抗剪强度和变形模量，减少收缩；通过对膨润土改性提高吸附吸水能力，提高防渗材料的抗剪强度。本专利技术的防渗材料，具有高等压缩性和更优的干密度，表现出一定的抗剪稳定性，防渗效果更优，力学性能更佳。
具体实施方式
[0024]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0025]本专利技术的技术方案为：
[0026]一种基于湖相沉积粉土的防渗材料，主要包括以下重量份的原料：湖相沉积粉土48份～54份、片麻岩碎石料40份～45份和改性膨润土5份～15份。
[0027]其中，改性膨润土的制备包括：
[0028]将粘粒含量为55％～70％的钠基膨润土在60～80℃温度下烘干0.5～1h后，按照固液比为1：(3～6)加入到浓度为1.5～3.5wt％的聚合羟基铝溶液中，在30～40℃温度下，搅拌3～5h；经沉淀、过滤、干燥后，加入25wt％的甲酸钙混合，得到改性膨润土。
[0029]其中，在湖相沉积粉土中：小于5mm颗粒含量为99％～100％；小于0.075mm颗粒含量为95％～99％；小于0.005mm颗粒含量为50％～60％；所述湖相沉积粉土的含水率为35％～40％。该湖相沉积粉土，黏粒含量高，粉里含量低，但含水率远高于正常的12～14％。
[0030]其中，片麻岩碎石料为饱和面干状态，且所述片麻岩碎石料的粒径为50mm～100mm。片麻岩碎石料，作为防渗材料的掺砾成分，是防渗材料的支撑骨架，颗粒强度高，以增加抗剪强度和变形模量，减少收缩。片麻岩碎石料活性较低，经碾压后仍然能维持较高的压实密度及抗剪强度、较低的压缩性。
[0031]膨润土，具有优良的吸湿膨胀性、高吸附性和低渗透性及良好。本专利技术先通过加热对膨润土进行活化后，再通过采用聚合羟基铝对膨润土改性，以增加膨润土的层间距以及比表面积，从而增加膨润土的吸水率，可与湖相沉积粉土吸附结合更加紧密，从而提高抗剪强度，降低压缩性。利用甲酸钙与粉土中的水以及水化后的膨润土中的水发生水化反应，生成钙离子和氢氧根，生成的钙离子可以与粉土和膨润土中钠离子发生离子交换，提高钙的含量，从而抑制防渗材料的分散性。生成的氢氧根与防渗材料中的二氧化硅成分结合形成为微凝胶，又能包裹住粉土颗粒和片麻岩碎石料颗粒，让防渗材料结构更加致密，增大防渗材料的密实度，提高抗渗性能。
[0032]在所述防渗材料中：小于5mm颗粒含量为45％～60％；小于0.075mm颗粒含量为35％～55％；小于0.005mm颗粒含量为14％～30％；；所述防渗材料的含水率为12～14％。
[0033]本专利技术实施例的基于湖相沉积粉土的防渗材料的制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于湖相沉积粉土的防渗材料，其特征在于，主要包括以下重量份的原料：湖相沉积粉土48份～54份、片麻岩碎石料40份～45份和改性膨润土5份～15份。2.根据权利要求1所述的基于湖相沉积粉土的防渗材料，其特征在于，主要包括以下重量份的原料：湖相沉积粉土50份～52份、片麻岩碎石料42份～44份和改性膨润土8份～12份。3.根据权利要求2所述基于湖相沉积粉土的防渗材料，其特征在于，主要包括以下重量份的原料：湖相沉积粉土51份、片麻岩碎石料43份和改性膨润土10份。4.根据权利要求1
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3任一项所述的基于湖相沉积粉土的防渗材料，其特征在于，在所述湖相沉积粉土中：小于5mm颗粒含量为99％～100％；小于0.075mm颗粒含量为95％～99％；小于0.005mm颗粒含量为50％～60％；所述湖相沉积粉土的含水率为35％～40％。5.根据权利要求1
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3任一项所述的基于湖相沉积粉土的防渗材料，其特征在于，所述改性膨润土的制备包括：将粘粒含量为55％～70％的钠基膨润土在60～80℃温度下烘干0.5～1h后，按照固液比为1：(3～6)加入到浓度为1.5～3.5wt％的聚合羟基铝溶液中，在30～40℃温度下，搅拌3～5h；经沉淀、过滤、...

【专利技术属性】
技术研发人员：车维斌，熊亮，李秋石，江万红，薛凯，王文学，谭小军，刘睿，
申请(专利权)人：中国水利水电第五工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：