CN103030350A - 一种垃圾填埋场隔离墙防渗浆材及制备方法 - Google Patents

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代国忠
李文虎
张亚兴
史贵才
吴晓枫
陈飞
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Abstract

本发明公开了一种垃圾填埋场隔离墙防渗浆材及制备方法，防渗浆材配方由膨润土、普通硅酸盐水泥、粉煤灰、纯碱、奈系高浓型高效减水剂（或木质素磺酸盐）、聚丙烯纤维（或玻璃纤维）等组成。本发明的防渗浆材的结石率大于99.6%，固结体28d渗透系数小于1×10-7cm/s，无侧限抗压强度小于2.0MPa；浆材固结体对CODCr、BOD5、NH4-N、TP、SS等阻滞率达到85%以上，对Hg、Pb等重金属离子阻滞率在99%以上；浆材结石体具有很好的耐久稳定性，抗压强度及弹性模量适宜，塑性和韧性好，与垃圾填埋场的地基变形相协调，确保防渗隔离墙在设计使用年限内不出现开裂与失效。

Description

一种垃圾填埋场隔离墙防渗浆材及制备方法
技术领域
本发明属于环境岩土工程领域，具体涉及一种垃圾填埋场隔离墙防渗浆材及制备方法。
背景技术
目前，世界各国普遍按照“减量化、资源化、无害化”的原则对生活垃圾进行处理，卫生填埋是最常用的处理方法，我国目前已有许多城市修建了基本符合卫生填埋工艺要求的卫生填埋场，但处理量仍不能满足需求。卫生填埋是采取防渗、铺平、压实、覆盖对城市生活垃圾进行处理和对气体、渗滤液、蝇虫等进行治理的垃圾处置方法。若垃圾卫生填埋场的防渗系统防渗能力差，垃圾渗滤液将对周围地下水、地表水、土壤及生命造成严重危害。对渗滤液渗漏污染最直接的控制方法是建立有效的防渗系统，将渗滤液，特别是其中的有害污染物严格控制在一定的独立水文地质单元体内，同时建立渗滤液处理设施进行处理，使其达到污水排放标准再排放，避免污染周围地下水、地表水和土壤。
垃圾填埋场防渗系统的有效性一方面取决于防渗系统是否能有效阻止渗滤液渗漏，另一方面取决于防渗系统能否有效阻止渗滤液中污染物向外迁移，同时还能有效阻止地下径流进入垃圾填埋场，避免在填埋库区产生更多渗滤液。因此选择对垃圾场地渗滤液吸附阻滞作用好，成本低，便于现场使用的防渗浆材，是建立垃圾填埋场隔离墙的关键因素，具有更加广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对垃圾场地渗滤液吸附阻滞作用好，成本低，便于现场使用的垃圾填埋场隔离墙防渗浆材及制备方法。实现本发明目的的技术方案如下：
一种垃圾填埋场隔离墙防渗浆材，包括下述重量份的组分：水泥150～250、膨润土200～300、粉煤灰140～240、纯碱10～16、萘系高浓型高效减水剂或木质素磺酸盐2.5～7.0、纤维丝0.1～0.5、水670～790。
所述垃圾填埋场隔离墙防渗浆材的水泥优选为42.5级的普通硅酸盐水泥；膨润土优选蒙脱石矿物含量为50%-90%的黏土；粉煤灰优选火电厂生产的Ⅱ级粉煤灰；萘系高浓型高效减水剂优选NUF-5；纤维丝优选聚丙烯、玻璃纤维、聚乙烯、尼龙丝等材料中的一种或几种，优选长度为5～20mm。
本发明所述的垃圾填埋场隔离墙防渗浆材，28d渗透系数小于1×10-7cm/s，无侧限抗压强度小于2.0MPa。
本发明还提供了一种垃圾填埋场隔离墙防渗浆材的制备方法，按以下步骤实施：
按配制1m3浆材计算，
①取纯碱10kg～16kg，放入一定量水中常温下进行溶解；
②取膨润土200kg～300kg，放入纯碱溶液中常温下进行预水化侵泡，一般应搅拌10min以后，优选静置8h以上待用；
③取萘系高浓型高效减水剂或木质素磺酸盐2.5kg～7.0kg，溶解于常温下的水中，溶解浓度不超过20%，待用；
④取水泥150kg～250kg、粉煤灰140kg～240kg、纤维丝0.1kg～0.5kg，混合均匀后加水进行搅拌，并将膨润土预水化溶液加入其中一起搅拌，搅拌均匀后再加入萘系高浓型高效减水剂或木质素磺酸盐溶液，边加边搅拌，加完剩余水量，搅拌至均匀状态即可。
上述垃圾填埋场隔离墙防渗浆材的水泥优选为42.5级的普通硅酸盐水泥；膨润土优选蒙脱石矿物含量为50%-90%的黏土；粉煤灰优选火电厂生产的Ⅱ级粉煤灰；萘系高浓型高效减水剂优选NUF-5；纤维丝优选聚丙烯、玻璃纤维、聚乙烯、尼龙丝等材料中的一种或几种，优选长度为5～20mm。
本发明具有积极的效果：
（1）本发明的防渗浆材将膨润土、粉煤灰和水泥等作为防渗浆材的主料，主要考虑了浆材结石体的低渗透性和对垃圾填埋场渗滤液中污染物的吸附阻滞作用的有效发挥；同时，选用纯碱作为浆材分散剂，选用萘系高浓型高效减水剂（或木质素磺酸盐）等作为浆材稀释剂，选用聚丙烯纤维（或玻璃纤维）等纤维丝作为浆材结石体的抗裂剂，使浆材的各项性能指标达到优良：其浆材的结石率大于99.6%，固结体28d渗透系数小于1×10-7cm/s，无侧限抗压强度小于2.0MPa；浆材固结体对CODCr、BOD5、NH4-N、TP、SS等阻滞率达到85%以上，对Hg、Pb等重金属离子阻滞率在99%以上；浆材结石体具有很好的耐久稳定性，抗压强度及弹性模量适宜，塑性和韧性好，与垃圾填埋场的地基变形相协调，确保防渗隔离墙在设计使用年限内不出现开裂与失效。
（2）本发明的防渗浆材成本低，按目前浆材原材料市场价格计算，配制1m3浆材成本仅为80元～150元，而配制1m3塑性混凝土防渗浆材成本在200元以上。
（3）本发明的垃圾填埋场隔离墙防渗浆材无毒环保，凝结时间可控性强，便于施工现场配制和使用，场潜力巨大，工程应用前景广阔。
具体实施方式
以下通过实施例说明本发明的具体步骤，但不受实施例限制。
在本发明中所使用的术语，除非另有说明，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。
下面结合具体实施例并参照数据进一步详细描述本发明。应理解，这些实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。
在以下实施例中，未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法。
实施例1
本实施例的垃圾填埋场隔离墙防渗浆材用各剂组分及含量为（单位kg/m3）：水泥150、膨润土300、粉煤灰140、纯碱16、萘系高浓型高效减水剂（NUF-5）2.5、玻璃纤维丝0.1、水670。
①取纯碱16kg 倒入装有300kg水的容器中常温下进行溶解。
②取膨润土（蒙脱石矿物含量为50%的黏土）300kg，放入步骤①中的纯碱溶液中常温下进行预水化侵泡，搅拌10min以后，静置8h以上待用。
③取萘系高浓型高效减水剂（NUF-5）2.5kg，加入20kg水中，常温下溶解后待用。
④取42.5级的普通硅酸盐水泥150kg、火电厂生产的Ⅱ级粉煤灰140kg、玻璃纤维丝0.1kg，玻璃纤维丝的长度为5～20mm。混合均匀后倒入装有350kg水（余量水）的容器中进行搅拌，并将膨润土预水化溶液加入其中一起搅拌，搅拌均匀后再加入萘系高浓型高效减水剂（NUF-5）溶液，边加边搅拌，搅拌至均匀状态即可。
 实施例2
本实施例的垃圾填埋场隔离墙防渗浆材用各剂组分及含量为（单位kg/m3）：水泥250、膨润土200、粉煤灰240、纯碱10、木质素磺酸钙7.0、聚丙烯纤维丝0.5、水790。
①取10kg纯碱倒入装有300kg水的容器中常温下进行溶解。
②取膨润土（蒙脱石矿物含量为70%的黏土）200kg，放入步骤①中的纯碱溶液中常温下进行预水化侵泡，搅拌10min以后，静置8h以上待用。
③取木质素磺酸钙7.0kg，加入20kg水中，常温下溶解后待用。
④取42.5级的普通硅酸盐水泥250kg、火电厂生产的Ⅱ级粉煤灰240kg、聚丙烯纤维丝0.5kg，纤维丝的长度为5～20mm。混合均匀后倒入装有470kg水（余量水）的容器中进行搅拌，并将膨润土预水化溶液加入其中一起搅拌，搅拌均匀后再加入木质素磺酸钙溶液，边加边搅拌，搅拌至均匀状态即可。
 实施例3
本实施例的垃圾填埋场隔离墙防渗浆材用各剂组分及含量为（单位kg/m3）：水泥200、膨润土250、粉煤灰190、纯碱13、萘系高浓型高效减水剂(NUF-5)5.0、尼龙丝0.3、水730。
①取纯碱13kg 倒入装有300kg水的容器中常温下进行溶解。
②取膨润土（蒙脱石矿物含量为80%的黏土）200kg，放入步骤①中的纯碱溶液中常温下进行预水化侵泡，搅拌10min以后，静置8h以上待用。
③取萘系高浓型高效减水剂（NUF-5）5.0kg，加入20kg水中，常温下溶解后待用。
④取42.5级的普通硅酸盐水泥200kg、火电厂生产的Ⅱ级粉煤灰190kg、尼龙丝0.3kg， 纤维丝的长度为5～20mm。混合均匀后倒入装有410kg水（余量水）的容器中进行搅拌，并将膨润土预水化溶液加入其中一起搅拌，搅拌均匀后再加入萘系高浓型高效减水剂（NUF-5）溶液，边加边搅拌，搅拌至均匀状态即可。
 实施例4 
本实施例的垃圾填埋场隔离墙防渗浆材用各剂组分及含量为（单位kg/m3）：水泥180、膨润土220、粉煤灰160、纯碱14、木质素磺酸钙5.5、玻璃纤维丝0.25、水770。
①取纯碱14kg 倒入装有300kg水的容器中常温下进行溶解。
②取膨润土（蒙脱石矿物含量为90%的黏土）220kg，放入步骤①中的纯碱溶液中常温下进行预水化侵泡，搅拌10min以后，静置8h以上待用。
③取木质素磺酸钙5.5kg，加入20kg水中，常温下溶解后待用。
④取42.5级的普通硅酸盐水泥180kg、火电厂生产的Ⅱ级粉煤灰160kg、玻璃纤维丝0.25kg， 纤维丝的长度为5～20mm。混合均匀后倒入装有450kg水（余量水）的容器中进行搅拌，并将膨润土预水化溶液加入其中一起搅拌，搅拌均匀后再加入木质素磺酸钙溶液，边加边搅拌，搅拌至均匀状态即可。
采用本领域常规方法考察本发明实施例1-4制得的浆材各项性能参数详见下表1。
表1  实施例的浆材配方及性能参数
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Claims (6)

1.一种垃圾填埋场隔离墙防渗浆材，其特征在于包括下述重量份的组分：水泥150～250、膨润土200～300、粉煤灰140～240、纯碱10～16、萘系高浓型高效减水剂或木质素磺酸盐2.5～7.0、纤维丝0.1～0.5、水670～790。
2.根据权利要求1所述的垃圾填埋场隔离墙防渗浆材，其特征在于：所述防渗浆材的水泥为42.5级的普通硅酸盐水泥；膨润土为蒙脱石矿物含量为50%-90%的黏土；粉煤灰为火电厂生产的Ⅱ级粉煤灰；萘系高浓型高效减水剂为NUF-5；纤维丝为聚丙烯、玻璃纤维、聚乙烯、尼龙丝中的一种或几种。
3.根据权利要求1项所述的垃圾填埋场隔离墙防渗浆材，其特征在于所述浆材28d渗透系数小于1×10-7cm/s，无侧限抗压强度小于2.0MPa。
4.一种如权利要求1-3之一项所述的垃圾填埋场隔离墙防渗浆材的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
按配制1m3浆材计算：
①取纯碱10kg～16kg，放入一定量水中常温下进行溶解；
②取膨润土200kg～300kg，放入纯碱溶液中常温下进行预水化侵泡，搅拌10min以后，静置；
③取萘系高浓型高效减水剂或木质素磺酸盐2.5kg～7.0kg，溶解于常温下的水中，溶解浓度不超过20%，待用；
④取水泥150kg～250kg、粉煤灰140kg～240kg、纤维丝0.1kg～0.5kg，混合均匀后加水进行搅拌，并将膨润土预水化溶液加入其中一起搅拌，搅拌均匀后再加入萘系高浓型高效减水剂或木质素磺酸盐溶液，边加入边搅拌，加完剩余水量，搅拌至均匀状态即可。
5.根据权利要求4所述的垃圾填埋场隔离墙防渗浆材的制备方法，其特征在于：步骤②中的膨润土需要放入纯碱溶液预水化侵泡静置8h以上。
6.根据权利要求4所述的垃圾填埋场隔离墙防渗浆材的制备方法，其特征在于所述水泥为42.5级的普通硅酸盐水泥；膨润土为蒙脱石矿物含量50%-90%的黏土；粉煤灰为火电厂生产的Ⅱ级粉煤灰；萘系高浓型高效减水剂为NUF-5；纤维丝为聚丙烯、玻璃纤维、聚乙烯、尼龙丝中的一种或几种。
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