新型防滲漿材的改性研究
發布時間：2010-01-14 共1頁
摘要：新型的垃圾衛生填埋場防滲漿材是膨潤土-水泥-粉煤灰，這種防滲漿材不但滲透系數低（K＜0.8×10-7cm/s），而且，也對垃圾滲濾液有一定的吸附和阻滯作用。但是由于這種漿材的可泵期和流動度較小，影響它在工程中的應用。經多次試驗發現外加劑FLS可有效的增加防滲漿材的可泵期（可達75min）和流動度（23.5cm）。
關鍵詞：防滲; 滲濾液; 可泵期; 流動度
1 引 言
目前，城市生活垃圾處理主要有填埋、焚燒和堆肥等三種方法[1]。填埋法是目前城市生活垃圾處理和處置的重要發放。不論焚燒法或堆肥法處理城市生活垃圾，填埋場是不可缺少的設施。衛生填埋是一種最常用、處理量最的方法，而且也是一種相對最經濟、最安全的方法。美國用這種方法處理的垃圾站總量的70%，我國占87%[2]。其特點是防滲系統安全，保護地表水、地下水和土壤不受滲濾液的污染。
在西方國家，垃圾的衛生填埋的技術已經成熟，幾乎所有的填埋場工程中都采用垂直防滲隔離墻。采用高壓旋噴灌漿板墻、深層攪拌樁墻及地下連續墻等技術方法形成的垂直防滲隔離體系是衛生垃圾填埋場垂直防滲的重要技術。但是我國目前所用垃圾填埋場的垂直防滲都是借用水利工程及土木工程的方法，還沒有形成成熟的防滲理論和技術。本文提出了對垃圾填埋場低滲透漿材的改性認識，同時又解決了這種漿材的可泵期和流動度的問題，使其能夠適用不同的施工工藝。
2 防滲漿材的研究現狀及其施工工藝
2.1 防滲漿材的性能
在國外，隔離墻一般采用水泥-膨潤土和預制混凝土等材料制成，在德國等歐洲國家一般采用膨潤土-水泥做材料，在日本一般深層攪拌技術[3]。通常情況下這種材料都摻入爐灰或者粉煤灰等，使其滲透系數達到要求。垃圾填埋場的防滲要求是滲透系數K＜10-7cm/s,并且要求漿材有很好的可灌注性和對滲濾液有吸附阻滯作用。而膨潤土-粉煤灰-水泥不能滿足可灌性，是因為它的可泵期小，現在需要一種外加劑來調節它的可泵期和流動度。
我國在借鑒國外的基礎上，針對垃圾填埋場的防滲對防滲漿材的要求，靖向黨等人研究并提出了膨潤土-水泥-粉煤灰這種防滲漿材，這種漿材基本上滿足要求，但是就是其可泵期較短，本文就對其可泵期做了進一步的改進和研究。
2.2 防滲漿材的施工工藝
由于防滲漿材有可泵和不可泵二種，對于不可泵的漿材主要是采用開挖地下連續墻法，對于可泵的漿材有以下幾種施工方法。
2.2.1 高壓噴射注漿
高壓噴射注漿法簡稱高噴法，60 年代末始于日本，它是在化學靜壓注漿的基礎上，采用高壓水射流切割技術而發展起來的。它以水泥為主要原料，因而徹底改變了化學注漿法的漿液配方和工藝措施。中國于70 年代中后期冶金、煤炭、建筑等部門相繼在深基坑開挖、橋墩加固、水壩壩基防滲、舊建筑物地基補強等方面采用該技術，并取得了良好的效果。所謂高壓噴射注漿法就是利用工程鉆機，將噴射注漿管置于預計的地基加固深度，在鉆桿旋轉徐徐上升時，將預先配置的漿液，用一定壓力從噴嘴中噴出，沖擊土體，把漿液攪拌成混合體后凝聚固結，形成具有一定強度的人工地基。這一整套加固方法稱為高壓噴射注漿。其工藝為：場地布置-鉆機就位調整-攪拌鉆進-調制水泥漿-高壓旋噴水泥漿。
2.2.2 帷幕灌漿法
灌漿法是指利用液壓、氣壓或電化學原理，通過注漿管把漿液均勻地注入地層中，漿液以煽充、滲透和擠密等方式，趕走土顆粒間或巖石裂隙中的水分和空氣后占據其位置，經人工控制一定時間后、漿液將原來松散的土粒或裂隙膠結成一個整體，形成一個結構新、防水性能優和化學穩定性良好的結石體。
該施工方法在我國垃圾填場防滲中應用較為廣泛。如杭州天子嶺垃圾填埋場、南寧垃圾填埋場、燕山石化危險廢物填埋場和南昌麥園垃圾填埋場等就是采用灌漿法形成灌漿帷幕起到防滲的目的。在砂卵石地層帷幕灌漿施工中,采用合適的鉆孔布置和灌漿方法是解決問題的關鍵.經過不同灌漿方法的試驗,采取了對砂卵石表層進行固結灌漿、多種鉆頭鉆進、對塌孔部位采用灌漿待凝或套管跟進法等措施,從而保證了帷幕灌漿質量,加快了施工進度。其施工工藝為鉆孔然后鉆孔沖洗其次壓水試驗，最后灌漿。
2.2.3 深層攪拌法
采用水泥漿攪拌法施工：施工前應確定攪拌機械的壓漿泵的輸出量、漿液經輸漿管到達攪拌機噴漿口的時間以及設備提升速度等參數，并根據設計要求通過成樁試驗，確定攪拌樁的配比等方面參數和工藝要求。為保證樁端施工質量，當漿液到達噴漿口后應在樁底標高處停留不少于30cm。深層攪拌法施工是藉攪拌頭將水泥漿和軟土強制拌和，攪拌次數越多，拌和越均勻，水泥土的強度也超高。但是攪拌次數越多，施工時間也越長，工效也越低。試樁的目的是為了尋求最佳的攪拌次數、確定水泥漿的水灰比、泵送時間、泵送壓力、攪拌機提升速度、下鉆速度以及復攪深度等參數，以指導下一步水泥攪拌的規模施工。其施工工藝為：樁位放樣→鉆機就位→檢驗、調整鉆機→正循環鉆進至設計深度→打開高壓注漿泵→反循環提鉆并噴水泥漿→至工作基準面以下0.3m→重復攪拌下鉆并噴水泥漿至設計深度→反循環提鉆至地表。
3 防滲漿材性能的改進
3.1 防滲漿材可泵期的調節
由于膨潤土-粉煤灰-水泥這種防滲漿材的可泵期較短，不能滿足各種施工要求，為了改進它的性能，對其添加了外加劑。本文采用了FN、SFN、FLS三種外加劑[5]，進行試驗對比，來選取合適的外交劑。
通過下面對三種外加劑的對比試驗，可以發現FLS 這種外加劑對調節可泵期有顯著的效果，是理想的外加劑。而FN 的調節效果是最差的，只能使其可泵期增加到16min，SFN的調節效果居中，能使其可泵期增加到28min。但是SFN 和FN 這二種外加劑難以充分的攪拌，所以在工程中是不適合的。
4．結論
本文通過對膨潤土-粉煤-水泥的防滲漿材的改性研究，使其可泵期和流動度都達到了施工的要求。根據研究結果可以得出以下結論：
（1）膨潤土-粉煤-水泥的防滲漿材雖然具有很好的防滲效果，但是其可泵期小，流動性比較差，通過加外加劑，使其性能有了明顯的改變。
（2）通過對新型的防滲漿材的改進，可以讓它適用各種不同的施工工藝，操作起來也比較簡便和實用。
（3）由于外加劑可以降低水的用量，這樣就會降低固結體的水析現象，也在一定程度了降低了滲透系數。
（4）加入外加劑可以讓水泥和膨潤土能夠充分的融合，使膨潤土填充的效果更好。
