膨潤土改性天然粘土防滲材料的研究
摘要:膨潤土具有很好的防滲和吸附性能. 在華北黃土和華南紅土中加入一定量的膨潤土,以增強襯層材料的防滲性能. 研究了膨潤土加入量對土樣抗壓強度和壓實土樣滲透系數的影響,壓實含水率、壓實干密度等因素對壓實粘土滲透性能的影響. 實驗原理為Darcy 定理. 實驗結果表明:對于黃土,膨潤土含量為6 %～7 %時,抗壓強度最大. 選擇大于強度最優含水率2 %的壓實含水率有利于提高黃土及其改性粘土的防滲功能. 對于紅土,加入8 %的膨潤土對其抗壓強度有很大的改善,抗滲性能有著較大的提高,滲透系數只相當于原土的1/ 30. 選用24 %左右的壓實含水率可以使紅土(及其改性粘土) 的抗壓性能與防滲性能同時優化.
關鍵詞:膨潤土,天然粘土,防滲材料,滲透系數,抗壓強度
填埋場設置防滲襯層系統的目的是使廢物與環境隔離,并防止廢物產生的滲濾液對地表及地下水造成污染. 目前常用的襯層設計包括:壓實粘土襯層、復合襯層、單層人造襯層、雙層人造襯層和雙層復合襯層[1 ] . 無論采用哪種襯層設計,性能良好的粘土襯層都是必不可少的. 當合適的粘土資源遠離填埋場10 km以上時,就應該考慮對當地的土壤進行改性[2 ] .
膨潤土具有吸濕膨脹性和巨大的陽離子交換容量,鈉型膨潤土吸水后體積膨脹可達原土的10～30 倍,陽離子交換容量為800～1000 meq/ kg[2 ] ,比其它種類的粘土高許多倍,因此在土壤中添加膨潤土不但可以減少土壤的孔隙,而且可以提高襯層吸附污染物的能力. 我國膨潤土資源十分豐富,蘊藏量排世界第二位[3 ] . 因此,關于膨潤土改良天然土壤用于填埋場襯層材料的研究在我國具有十分重要的現實意義.
華北黃土和華南紅土是我國分布較為廣泛的兩種典型土壤,它們作為襯層材料的性能將直接影響到填埋場底部的防滲效果. 本文選用這兩種土壤作為測試土樣,研究膨潤土加入量對土樣抗壓強度和壓實土樣滲透系數的影響,壓實含水率、壓實干密度等因素對壓實粘土滲透性能的影響,為膨潤土改良的天然土壤應用于填埋場襯層材料的工程實踐提供理論參考.
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