CN102477282A - 一种用于填埋场防渗堵漏的有机灌浆材料及使用方法 - Google Patents

Abstract

一种用于填埋场防渗堵漏的有机灌浆材料及使用方法，按照占浆液总重量比例由60～80％的聚氨酯和20～40％的二氯甲烷稀释剂组成。使用方法为：1)将60～80％的聚氨酯和20～40％的二氯甲烷稀释剂混合搅拌，将其灌入指定位置；2)养护、防水、防杂质污染。本发明克服了普通有机灌浆材料性能单一的难题，具有良好的可灌性、粘合性、柔韧性。有很好的适应性，在一定的pH值和含水含杂质条件下，能够对垃圾填埋场防渗层HDPE膜漏洞进行快速有效修补，修补后的材料具有较高的耐腐蚀性和较低的渗透性，渗透系数达到了国家相关标准的规定。同时，材料固化后具有良好的柔韧性，能够克服垃圾填埋场底部不均匀沉降对修补部分造成的二次破坏。

Description

一种用于填埋场防渗堵漏的有机灌浆材料及使用方法

技术领域

本发明涉及一种灌浆材料，具体地涉及一种用于垃圾填埋场底部防渗层中的HDPE膜渗漏修补、填埋场防渗堵漏的高性能并具有柔韧性的有机灌浆材料。

本发明还涉及上述有机灌浆材料的使用方法。

背景技术

垃圾处理方式一般可以分为卫生填埋、焚烧、稳定化处理等几种方式。垃圾填埋场是采用卫生填埋方式下的垃圾集中堆放场地，成本相对低，近年来在国内被广泛应用。一般情况，卫生填埋场会产生大量渗滤液，其中含有多种有毒有害物质。因此，为了避免渗滤液污染土壤和地下水，填埋场必须设计安全的防渗系统。根据防渗材料及其结构不同，填埋场的防渗系统又有单衬层系统、复合衬层系统、双衬层系统和多衬层系统。现代的卫生填埋场通常都有基础及四壁衬层排水系统和表面密封系统，衬层材料多使用黏土、柔性膜(通常为高密度聚乙烯膜HDPE)，此种方案称之为柔性防渗方案。

HDPE膜(High Density Polyethylene Impermeable membrane，HDPE)是一种晶状热塑材料(高分子聚乙烯)由平板挤压机压制而成的。作为一种新型的防渗防腐材料，HDPE膜具有良好的防渗性能，良好的化学稳定性，良好的机械和焊接特性，低温下具有良好的工作特性，冷脆温度-60～-70℃，抗紫外光不易老化，使用寿命可达上百年，可制成各种厚度(0.5～3.5mm)对人体无害，不污染环境；同时，其断裂拉伸强度在28MPa以上，断裂延伸率在700％以上，综合造价低，是大型填埋场的理想防渗材料；另外，HDPE膜制造工艺成熟，易于现场焊接，积累了比较成熟的工程实施经验。但是，HDPE膜也有其固有的缺点，比如，对双轴向拉力的承受能力较差，耐不均匀沉降能力和耐穿刺能力较差。HDPE膜破坏的原因主要有两个：一是受施工影响，二是受不均匀沉降影响。施工破坏是HDPE膜破坏的主要原因。HDPE膜的抗刺穿能力有限，在施工过程中，HDPE膜边缘部分焊接时都可能留下一些小孔，这是HDPE膜渗漏的主要原因。另外，在HDPE膜铺设过程中，由于小石块等硬物的存在也会使HDPE膜刺穿。由于HDPE膜的双轴向拉力的承受能力较差，小孔会慢慢变大，HDPE膜逐渐破坏。不均匀沉降是HDPE膜破坏的原因是由于不均匀沉降引起垫衬和封顶覆盖层的受力不均衡，使得HDPE膜下凹，承受拉力，撕裂土工膜，产生破坏。

对于填埋场运行和封场阶段防渗层HDPE膜的渗漏修补，一般而言有化学浸蚀法、等离子体处理法、化学接枝法等等，但是这些修补技术需要通过挖开填埋物，暴露出损伤创面才能实施各种修补，目前国内外尚无简便快捷的手段。常规技术不仅耗时耗力，而且破坏原填埋结构，影响填埋体的稳定性。费时费力，而且会影响填埋场结构。

灌浆材料是指为满足某些性能要求，利用特定材料配制成的浆液，用灌浆机等压送设备注入地层、岩石或构筑物的缝隙、孔洞中，达到增加承载能力、防止渗漏及提高构筑物整体性能等效果的流体材料。水泥灌浆具有结石体强度高、材料来源广、价格低廉、贮运方便、以及灌浆工艺比较简单等优点，是灌浆工程中应用最广泛的基本灌浆材料。但水泥属颗粒材料，对裂缝开度小于其颗粒粒径3-5倍以下的处理对象无法灌入。同时，对于填埋场底部防渗层中HDPE膜的漏洞，通常情况开度小，而且还要求具有很高的力学强度、良好的粘接性能、柔韧性和耐久性。水泥灌浆材料属于无机材料，不可能对高分子材料HDPE膜的漏洞有很好的粘接性，作为其载体的水部分析出，不可能达到粘接密实、强度高的目的，且其凝固后呈刚性，抵抗不均匀沉降的能力很弱。因此，粘接强度高且带柔韧性的非颗粒高性能有机灌浆材料的使用成为必然。有机灌浆材料是具有牢固的粘接力，常温固化，有较高的力学强度的灌浆材料，在土木建筑工程中有广泛应用。

目前，国内外生产的有机灌浆材料的种类和牌号很多，但尚未发现有针对填埋场防渗层中HPDE膜漏洞修补的材料，并且已有的有机浆材性能单一，有的粘度过高，流动性不好，可灌性差；有的初凝时间过长，使得工期变长；有的凝固后柔韧性差，耐久性不好；有的毒性大，不符合环保要求等等，不能兼顾可灌性、渗透性、粘接性、柔韧性、耐久性等性能要求，无法对垃圾填埋场底部防渗层中的HDPE膜渗漏进行很好的修补，或者价格昂贵，性价比低，或者毒性较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于填埋场防渗堵漏的有机灌浆材料。

本发明的又一目在于提供一种使用该修补材料的具体方法。

为实现上述目的，本发明提供的用于填埋场防渗堵漏的有机灌浆材料，按照占浆液总重量比例由60～80％的聚氨酯和20～40％的二氯甲烷稀释剂组成。

本发明的有机灌浆材料使用方法，主要步骤为：

1)将60～80％的聚氨酯和20～40％的二氯甲烷稀释剂混合搅拌，将其灌入指定位置；

2)养护、防水、防杂质污染。

所述的使用方法，其中，步骤1的搅拌时间为5～10分钟后，再静置1～2分钟。

所述的使用方法，其中，搅拌是先快速搅拌后慢速搅拌，即，先以100-150转/分钟搅拌后，再以40-60转/分钟搅拌。

本发明提供的有机灌浆材料，能满足对垃圾填埋场底部防渗层中HDPE膜渗漏的修补要求，使其能够应用于防渗层的补强加固、堵水防渗，并且在当HDPE膜上漏洞周围20cm范围内粘土PH值为6左右，覆盖率＜70％，含水率＜50％时，满足修补要求(良好的可灌性、渗透性、粘接性、柔韧性、耐久性等)的高性能有机灌浆材料。

具体实施方式

本发明提供的垃圾填埋场防渗层HDPE膜修补有机灌浆材料，其主要成份包括60～80％的聚氨酯，20～40％的二氯甲烷稀释剂，适用于正在运行中的垃圾填埋场底部防渗层HDPE膜渗漏修补。

本发明的优点在于：所研制的浆材操作简单，配制容易，用一般的化学灌浆机可以实现操作。由于这种浆材在流动性和渗透性上都能满足可灌性要求，利用普通化学灌浆机可以方便灌入填埋场底部防渗层的HDPE膜渗漏处，并在其附近铺展开来占据有效面积，并且浆材本身的表面张力低，湿润、浸润性能优良，可以再HDPE膜上很好粘接。由于其良好的渗透性和粘接性，只需要灌浆前钻孔利用高压冲洗机进行反冲洗，将HDPE膜漏洞表面上周围20cm范围内大部分粘土冲洗掉，当HDPE膜上粘土覆盖率＜70％，含水率＜50％时即可完全满足修补，且HDPE膜漏洞周围表面越干净，修补效果越好。不需要开挖，不需要对HDPE表面进行各种物理化学预处理，从而简化工序，缩短工时，降低成本。

同时，利用二氯甲烷稀释剂可对浆材凝固时间进行调节，与二氯甲烷组分含量成正比，二氯甲烷含量越高则凝固时间越长。稀释剂为有机溶剂，毒性低，使聚氨酯能更好地应用，使用时，将聚氨酯与二氯甲烷配制混合，搅拌5～10分钟即可。这样根据需要随机调节，操作方便，性能优良。浆体凝固后本身具有良好的柔韧性，且粘土等杂质越少即冲洗越干净，凝固后的浆料粘接性和柔韧性越好。优良的柔韧性可以应对填埋场底部不均与沉降带来的破坏，加上其耐腐蚀性好，因此耐久性很好。灌浆完成2日后能承受至少0.07m³的水重，能承受约0.5mpa的加水打压。

因此，本发明的浆材粘度适度、可调，湿润、浸润性能优异，渗透性好，适应性广，在弱酸性以及有表面有一定比率的粘土等杂质、潮湿环境中均能应用，且浆材在灌浆完毕后其固化物密实性好，力学强度高，与被灌体HDPE膜粘接牢固。确实是一种很好的兼顾可灌性、渗透性、粘接性、柔韧性、耐久性等的高性能有机灌浆材料。

为了进一步说明本发明，以下结合具体实施例对本发明的高性能有机灌浆材料作进一步的详细描述：

实施例1

当填埋场防渗层中粘土pH值为7，温度为25℃，反冲洗后，HDPE膜残留的粘土等杂质覆盖率为50％，含水率为20％时，按照：

聚氨酯    80重量份；

二氯甲烷  20重量份；

搅拌时间  10分钟；

静置时间    1分钟；

养护时间    2日

搅拌混合均匀既得本发明的高性能有机灌浆材料，利用化学灌浆机将其灌入，而后封闭钻孔，避免雨水等杂质进入以期保护浆材很好凝固，二日后浆材基本凝固，修补结束，可以进行后续施工。

搅拌过程分为快速搅拌和慢速搅拌两个过程，快速搅拌(如100-150转/分钟)可使二者迅速溶在一起，从而混合均匀。但由于快速搅拌混合过程中会产生气泡，对浆材的性能带来不利影响，利用慢速搅拌(如40-60转/分钟)使其更加均匀，同时可以消除气泡。

实施例2：

当填埋场防渗层中粘土pH值为6，温度为10℃，反冲洗后，HDPE膜残留的粘土等杂质覆盖率为70％，含水率为40％时，按照：

聚氨酯    70重量份；

二氯甲烷  30重量份；

搅拌时间  6分钟；

静置时间  1分钟；

养护时间  4日

搅拌混合均匀既得本发明的高性能有机灌浆材料，利用化学灌浆机将其灌入，而后封闭钻孔，避免雨水等杂质进入以期保护浆材很好凝固，四日后浆材基本凝固，修补结束，可以进行后续施工。

以填埋场防渗层由上到下分别为：卵石层、土工布、粘土层、HDPE膜为例，讲述有机灌浆材料WZ反冲洗灌浆修补HDPE膜漏洞的方法：

a)定位渗漏点位置，并在该位置钻孔到卵石层；

b)配置纯水泥浆(必要时可加入适量减水剂、防冻剂等水泥添加剂)，利用水泥高压灌浆机将其灌入卵石层，静置待其凝固；

c)纯水泥浆凝固后，继续在渗漏点位置钻孔至HDPE膜上附近(一般钻两个孔)，利用高压水清洗机和吸浆泵，对膜上漏洞周围20cm范围内的粘土进行冲洗至粘土覆盖率＜70％，含水率＜50％，越干净越好，必要时可使用鼓风机等加速膜上粘土干燥；

d)按照要求配制适量高性能有机灌浆材料WZ，利用化学灌浆机灌入漏洞附近，静置待其凝凝固；

e)有机灌浆材料WZ凝固后，利用粘土浆或者水泥浆将空洞填满，渗漏修补工作结束。

本发明的有机灌浆材料与其他HDPE膜修补技术相比，操作简单，施工周期短，成本低，不需要开挖，不需要对HDPE表面进行各种物理化学预处理，不会破坏填埋场的机构。

本发明的有机灌浆材料与同类有机灌浆材料相比，性能全面而优良。同类浆材或粘接性好的，渗透性和可灌性不佳，或可灌性好，初凝试时间长、柔韧性不佳，或性能好，成本太高等等，而本发明的有机灌浆材料很好的兼顾可灌性、渗透性、粘接性、柔韧性、耐久性等的高性能有机灌浆材料，毒性低，取材均来自国内，货源广，配制工艺简单，易于推广。

Claims (4)

1.一种用于填埋场防渗堵漏的有机灌浆材料，按照占浆液总重量比例由60～80％的聚氨酯和20～40％的二氯甲烷稀释剂组成。

2.权利要求1所述的有机灌浆材料使用方法，主要步骤为：

1)将60～80％的聚氨酯和20～40％的二氯甲烷稀释剂混合搅拌，将其灌入指定位置；

2)养护、防水、防杂质污染。

3.根据权利要求2所述的使用方法，其中，步骤1的搅拌时间为5～10分钟后，再静置1～2分钟。

4.根据权利要求2或3所述的使用方法，其中，搅拌是先以100-150转/分钟搅拌后，再以40-60转/分钟搅拌。