CN108149717B - 人工粘土密封层及其喷播方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供人工粘土密封层及其喷播方法，涉及生态修复技术领域，按一定比例将粘土、粘合剂、木质素、水，在一定压力下经喷射制成的密封层，每升粘土添加木质素10g‑20g、粘合剂3g‑6g、水0.28‑0.32L。本发明具有良好的防渗透作用，可有效的防止因降水等因素引起的水土流失、黄土湿陷以及因水的渗透作用引起土壤中污染物的垂直迁移，防止地下水污染，同时可确保植物的生长，通过绿化工程达到改善生态环境的有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及生态修复技术领域，尤其是具有防止水土流失作用的人工粘土密封层及其喷播方法。
背景技术
水土流失、地下水污染等生态问题日益严重，除了土壤结构、污染物成分等因素外，水的冲蚀和渗透作用也是十分重要的影响因素。目前防渗系统工程中常用的人工防渗材料包括：高密度聚乙烯(HDPE)膜、土工布、膨润土复合膜(GCL)、土工复合排水网等。多应用于填埋场的防渗处理。建筑工程中的隔水层通常采取混凝土、注浆等技术，人工材料、混凝土和注浆对植物的生长有一定的影响。
公告号CN1243858的专利公开了一种干旱、半干旱地的防渗保水剂，包括粘土为主要原料，适量加入添加剂混合而成的固体细粉，所述添加剂包括钙剂，粘合剂和养分，在翻地时直接撤入土壤里，一旦遇着水份就可以形成凝胶，既防止大量水的下渗并起到保肥作用，中需要进行翻地，操作较为复杂且破坏原土壤结构，同时其形成的凝胶渗透系数仅为10-5cm/s数量级，在存在土壤污染的区域应用具有一定的局限性。
发明内容
本发明具有防止水土流失作用的提供人工粘土密封层及其喷播方法，解决了现有技术中渗透系数大，防渗效果差，保肥效果差，施工程序复杂的问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下方案：包括粘土、木质素、粘合剂、水，所述密封层的渗透系数为10-6-10-7cm/s。
木质素在搅拌过程中增加原料的悬浮性，有效混匀的同时利于后期的喷播作业；粘合剂使密封层结构更加稳定；密封层对植物生长无影响。
作为进一步地优选，所述每升粘土添加木质素10～20g，粘合剂3～6g，水0.28～0.32L。
作为进一步地优选，所述3.9L粘土添加45g木质素，21g粘合剂，水1.2L。
作为进一步地优选，所述粘土pH为7.5，粒径＜2cm。
作为进一步地优选，所述粘合剂为溶剂型粘合剂、水溶型粘合剂中的一种或两种。
作为进一步地优选，所述溶剂型粘合剂为聚氨酯、硝酸纤维素、聚醋酸乙烯。
作为进一步地优选，所述水溶性粘合剂为氯乙烯醋酸乙烯、乙烯—丙烯酸共聚物。
人工粘土密封层的喷播方法，将粘土、粘合剂、木质素、水等，按一定比例添加至喷播机原料仓中，加入一定量的水，用喷播机喷射到作业区表层，喷播厚度为2-3cm。
操作简单，不需破坏原土壤结构；通过喷射作业在一定的压力下可以使封水层更加密实，增加防渗效果，同时提高作业效率，1台班施工面积达40000m2。
作为进一步地优选，所述喷射压力为1.5Mpa～2Mpa。
本发明的有益效果：渗透系数可达10-6-10-7cm/s数量级，参照《水利水电工程地质勘察规范》GB50487，附录F岩土体渗透性分级，达到极微透水等级，具有良好的防渗透作用，可有效的防止因降水等因素引起的水土流失、黄土湿陷以及因水的渗透作用引起土壤中污染物的垂直迁移，防止地下水污染，同时可确保植物的生长，通过绿化工程达到改善生态环境的目的；机械化程度高、施工速度快，无需翻地，直接喷射至作业面上，1台班施工面积达40000m2。
具体实施例
下面将阐述本发明的实施例，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
1)对作业区表层不小于5cm范围内的土石块和垃圾进行清理，并整平面层。(2)将3.9L粘土、60g木质素和15.8g粘合剂添加至原料仓，其中粘土pH为7.5，粒度＜2cm；粘合剂为溶剂型粘合剂与水溶型粘合剂中的一种或两种，溶剂型粘合剂可选用聚氨酯、硝酸纤维素、聚醋酸乙烯，水溶型粘合剂可选用氯乙烯醋酸乙烯、乙烯—丙烯酸共聚物等。(3)向原料仓内加入1.2L水并搅拌均匀。(4)用喷播机喷射到作业区表层，其中喷射压力为1.8MPa，厚度为2cm。(5)待粘土密封曾自然干燥后，在此基础上开展喷播绿化施工，浇水养护。
实施例2
1)对作业区表层不小于5cm范围内的土石块和垃圾进行清理，并整平面层。(2)3.9L粘土、45g木质素和21g粘合剂添加至原料仓，其中粘土pH为7.5，粒度＜2cm；粘合剂为溶剂型粘合剂与水溶型粘合剂中的一种或两种，溶剂型粘合剂可选用聚氨酯、硝酸纤维素、聚醋酸乙烯，水溶型粘合剂可选用氯乙烯醋酸乙烯、乙烯—丙烯酸共聚物等。(3)向原料仓内加入1.2L水并搅拌均匀。(4)用喷播机喷射到作业区表层，其中喷射压力为1.8MPa，厚度为2cm。(5)待粘土密封曾自然干燥后，在此基础上开展喷播绿化施工，浇水养护。
实施例3
1)对作业区表层不小于5cm范围内的土石块和垃圾进行清理，并整平面层。(2)将1L粘土、15g木质素和5g粘合剂添加至原料仓，其中粘土pH为7.5，粒度＜2cm；粘合剂为溶剂型粘合剂与水溶型粘合剂中的一种或两种，溶剂型粘合剂可选用聚氨酯、硝酸纤维素、聚醋酸乙烯，水溶型粘合剂可选用氯乙烯醋酸乙烯、乙烯—丙烯酸共聚物等。(3)向原料仓内加入0.3L水并搅拌均匀。(4)用喷播机喷射到作业区表层，其中喷射压力为1.8MPa，厚度为3cm。(5)待粘土密封曾自然干燥后，在此基础上开展喷播绿化施工，浇水养护。
实施例4
1)对作业区表层不小于5cm范围内的土石块和垃圾进行清理，并整平面层。(2)将1L粘土、10g木质素和3g粘合剂添加至原料仓，其中粘土pH为7.5，粒度＜2cm；粘合剂为溶剂型粘合剂与水溶型粘合剂中的一种或两种，溶剂型粘合剂可选用聚氨酯、硝酸纤维素、聚醋酸乙烯，水溶型粘合剂可选用氯乙烯醋酸乙烯、乙烯—丙烯酸共聚物等。(3)向原料仓内加入0.28L水并搅拌均匀。(4)用喷播机喷射到作业区表层，其中喷射压力为1.5MPa，厚度为3cm。(5)待粘土密封曾自然干燥后，在此基础上开展喷播绿化施工，浇水养护。
实施例5
1)对作业区表层不小于5cm范围内的土石块和垃圾进行清理，并整平面层。(2)将1L粘土、20g木质素和6g粘合剂添加至原料仓，其中粘土pH为7.5，粒度＜2cm；粘合剂为溶剂型粘合剂与水溶型粘合剂中的一种或两种，溶剂型粘合剂可选用聚氨酯、硝酸纤维素、聚醋酸乙烯，水溶型粘合剂可选用氯乙烯醋酸乙烯、乙烯—丙烯酸共聚物等。(3)向原料仓内加入0.32L水并搅拌均匀。(4)用喷播机喷射到作业区表层，其中喷射压力为2MPa，厚度为2cm。(5)待粘土密封曾自然干燥后，在此基础上开展喷播绿化施工，浇水养护。
实验例
选矿厂尾矿库，位于内蒙古高原中部，属半干旱中温带大陆性季风气候。矿区以栗钙土为主，土壤质地为轻壤—中壤土，几十年来，尾矿坝不断被钢厂尾渣粉沫与少量当地砂土逐层堆积压实修筑，植物自然生长条件恶劣。经监测，尾矿库土壤重金属污染物主要为Zn，在尾矿库坝体上开展生态修复，通过人工粘土密封层的实施，防止水分下渗引起土壤中污染物的垂直迁移，在此基础上通过喷播绿化，改善区域环境。
实验例1
2013年4月12日到7月16日，在尾矿库北侧开展生态修复工程，实施面积21.9万m2。具体过程为：对作业区表层不小于5cm范围内的土石块和垃圾进行清理，并整平面层后运用实施例1所述的方法喷播粘土密封层，待粘土密封曾自然干燥后，在此基础上开展喷播绿化施工，浇水养护。
生态修复结果：修复前对项目区域土壤进行采样检测，其中表层土壤Zn含量为325.88mg/kg，50cm层土壤中Zn含量为347.29mg/kg。制备的粘土密封层，经检测其渗透系数为7.3×10-7cm/s，达到极微透水等级。喷薄绿化施工结束，浇水养护1个月后，修复区域内花棒、梭梭、柠条、紫花苜蓿、白刺等植物正常生长，经采样检测表层土壤中Zn含量为323.74mg/kg，50cm层土壤中Zn含量为345.88mg/kg，未发生明显迁移；对未实施粘土密封层的区域进行采样检测，其表层Zn含量为196.37mg/kg，50cm层土壤中Zn含量为405.37mg/kg，其表层土壤中的Zn迁移率约40％，有显著性差异。可见粘土密封层的实施可作为一种保持水土、防止地下水污染的有效手段。
实施例2
2014年4月18日到7月25日，在尾矿库西南侧开展生态修复工程，实施面积21.2万m2。具体过程为：对作业区表层不小于5cm范围内的土石块和垃圾进行清理，并整平面层后运用实施例2所述的方法喷播粘土密封层，待粘土密封曾自然干燥后，在此基础上开展喷播绿化施工，浇水养护。
生态修复结果：修复前对项目区域土壤进行采样检测，其中表层土壤Zn含量为295.26mg/kg，50cm层土壤中Zn含量为238.47mg/kg。制备的粘土密封层，经检测其渗透系数为6.8×10-7cm/s，达到极微透水等级。喷薄绿化施工结束，浇水养护1个月后，修复区域内花棒、紫穗槐、梭梭、柠条、白刺等植物正常生长，经采样检测表层土壤中Zn含量为289.34mg/kg，50cm层土壤中Zn含量为240.18mg/kg，未发生明显迁移。可见粘土密封层的实施可作为一种保持水土、防止地下水污染的有效手段。
上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.人工粘土密封层，其特征在于，包括粘土、木质素、粘合剂、水，所述密封层的渗透系数为10-6-10-7cm/s，所述每升粘土添加木质素10～20g，粘合剂3～6g，水0.28～0.32L，所述粘合剂为溶剂型粘合剂、水溶型粘合剂中的一种或两种，所述溶剂型粘合剂为聚氨酯、硝酸纤维素、聚醋酸乙烯，所述水溶性粘合剂为氯乙烯醋酸乙烯、乙烯—丙烯酸共聚物。
2.根据权利要求1所述的人工粘土密封层，其特征在于，所述3.9L粘土添加45g木质素，21g粘合剂，水1.2L。
3.根据权利要求1或2所述的人工粘土密封层，其特征在于，所述粘土pH为7.5，粒径＜2cm。
4.权利要求1所述的人工粘土密封层的喷播方法，其特征在于，将粘土、粘合剂、木质素、水等，按一定比例添加至喷播机原料仓中，加入一定量的水，用喷播机喷射到作业区表层，喷播厚度为2-3cm。
5.根据权利要求4所述的喷播方法，其特征在于，所述喷射压力为1.5Mpa～2Mpa。
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