土工合成材料黏土衬垫的渗透性研究

结合云冈石窟防水保护工程，设计了专门的渗透试验装置，对GCL的渗透特性进行系统的室内试验研究。试验内容包括原始样和饱和后风干样的渗透性试验、冻融循环试验、干湿循环试验，以及GCL的水化膨胀试验。试验中记录了渗透系数随时间的变化过程。试验表明GCL具有很好的防渗性能，在冻融循环和饱和后风干情况下都能保持良好的防渗性质。但在原始样的干湿循环情况下其渗透系数大于原始样，且不太稳定，测试成果具有较大的离散性。试验也表明GCL的渗透系数在初始较大，随后逐渐减小，10-14d后可以基本稳定。

氨氮在土工合成黏土衬垫中的扩散行为研究

氨氮是垃圾渗滤液中最具代表性的污染物之一,但其在土工合成黏土衬垫(GCL)中的扩散行为至今尚未得到重视。开展批式吸附试验和扩散试样浸提试验测定氨氮在GCL中的吸附分配系数;进行扩散试验测定氨氮在GCL中的扩散系数;基于试验得到的吸附分配系数和扩散系数,使用数值软件POLLUTE v7.0对氨氮在GCL中的运移行为进行模拟。试验结果表明,氨氮在膨润土上的吸附分配系数为0.017L/g,在GCL中的扩散系数约为9.0×10^(-11)m^(2)/s。POLLUTE v7.0的模拟结果显示,当考虑扩散存在时,氨氮将提前30 a击穿GCL。

不同有效应力下矿山渗滤液对土工合成黏土衬垫渗透特性影响的试验研究

以模拟矿山渗滤液作为渗透溶液,使用柔性壁渗透仪,在不同有效应力条件下测定土工合成黏土衬垫(geosynthetic clay liner,GCL)的渗透系数。试验结果表明:矿山渗滤液作用下GCL渗透系数升高的幅度与其所受有效应力的大小紧密相关;当有效应力为24 kPa时,矿山渗滤液的渗透使GCL的渗透系数升高至1.52810-′m/s,比控制样(自来水渗透)的渗透系数高340倍,不能满足《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制规范》对防渗层渗透系数的要求(k≤1.0910-′m/s)。而当有效应力为93、162、231和438 kPa时,矿山渗滤液的持续作用使GCL的渗透系数只分别升高了26、21、14和10倍,且全部满足规范要求。研究结果表明,在对矿山废弃物处置场中GCL的防渗性能进行评估时,必须考虑GCL试样在场地中的受力状态。

垂直渗透仪测定土工合成材料黏土垫方法初探

土工合成材料黏土垫(GCL)是一种新型防渗材料,具有渗透系数低,抗不均匀沉降,优良的自我修复功能,抗冻融循环,施工方便等诸多优点,但我国目前尚无国家标准,大大地制约了GCL的推广应用。由于GCL的渗透性与其使用条件(主要是上覆有效压力)密切相关,所以其试验方法应考虑模拟现场使用条件。而国际上应用较广的ASTM D5887(利用柔壁渗透仪测定土工合成材料黏土垫试样流率的标准试验方法)在此方面有不足之处。作者认为经过改造的常规垂直渗透仪能够较好的模拟现场试验条件,且能够满足工程精度。

一种新材料──土工合成材料粘土衬垫

土工合成材料粘土衬垫是一种新型的纤维加固矿料系统。它是以两层无纺织物，织物中间夹膨润土粉末层，针刺或缝合而成的一种复合材料。主要用于土木工程和水利工程中的密封系统，也用于道路工程密封边沟和边坡，以保护地下水不受路面流水的污染。

冻融-干湿循环作用下土工合成黏土衬垫防渗性能变化规律

土工合成黏土衬垫(Geosynthetic Clay Liners,GCL)是废弃物处置场底部衬垫系统和上部覆盖系统建设中经常使用的一种材料。由于气候的周期性变化对GCL的防渗性能会造成一定的影响,分析了冻融循环和干湿循环作用下GCL渗透系数变化的内在机制及规律。膨润土黏土粒径及双电层变化是影响GCL渗透系数改变的主要原因,冻融循环对GCL防渗性能的影响较小,而干湿循环对GCL渗透系数的影响较大。

土工合成黏土衬垫对煤矸石渗滤液中Zn^(2+)和Mn^(2+)的吸附特性

为验证土工合成黏土衬垫(GCL)作为煤矸石处置场衬垫层建设材料的可行性,采用批式吸附试验研究了GCL中膨润土对重金属Zn2+和Mn2+的吸附性能,分析了土悬液土水比和pH对膨润土吸附重金属性能的影响。结果表明:土悬液的土水比和pH对膨润土吸附重金属的性能产生重要影响,当土水比从1∶200升高至1∶20时,膨润土对重金属的吸附量降低了50%"90%;当土悬液pH从10降低至2时,膨润土对重金属的吸附量降低了50%"70%。即使是在最不利条件下,GCL中膨润土对Zn2+和Mn2+的吸附量仍大于其他黏土材料。研究结果表明GCL可以作为煤矸石处置场衬垫层的建设材料。

黄土淋滤液作用下土工合成黏土衬垫的渗透特性研究

通过开展室内渗透试验,评价两种不同类型土工合成黏土衬垫(Geosynthetic Clay Liner,GCL)用作煤矸石处置场覆盖层的可行性。试验中,使用黄土淋滤液对天然钠基膨润土GCL和人工钠化膨润土GCL进行渗透。当有效应力为15 kPa时,两种GCL的渗透系数均在2.80×10^(-9)m/s左右,此值高于1.00×10^(-9)m/s,无法满足煤矸石处置场覆盖层的防渗要求;而当有效应力增大至90 kPa时,GCL的渗透系数则降低至3.52×10^(-10)m/s,满足防渗要求。试验结果显示:黄土淋滤液渗透作用下两种GCL的渗透特性没有显著差别。增大有效应力,可降低黄土淋滤液对GCL渗透特性的影响,但为了使GCL满足煤矸石处置场覆盖层的防渗要求,其上部黄土植被层的覆盖厚度必须达到5.0 m以上,这在现场不易实现,故今后有必要对具有一定抗化学侵蚀能力的GCL展开研究。

基于垂直渗透仪测定土工合成材料黏土垫方法的分析

土工合成材料黏土垫的渗透性与上覆有效压力等因素之间有着一定的联系。常规垂直渗透仪土工合成材料黏土垫方法可以在关注模拟现场使用条件的基础上,为测量结果的工程精度提供保障。本文从土工合成材料黏土垫的产品标准与试验方法入手,对此类材料渗透性的影响因素、试验方法进行了探究,并在此基础上分析了土工合成材料黏土垫在工程施工领域的注意事项。

用土工合成材料解决沥青路面的焦点问题

本文指出了目前沥青混爰土路面存在的突出问题出以及采用改性沥青和SMA技术解决这些问题的某些不足。介绍采用土工从今合成材料引入沥青混凝土路面的优点及其经济价值。

侵蚀性淋滤液作用下HPMC改性膨润土的防渗性能

使用羟丙基甲基纤维素(HPMC)对天然钠基膨润土进行改性,以提高其对侵蚀性淋滤液的防渗性能.开展渗透试验和膨胀指数试验,以5000mg/L的Cu SO_(4)和0.5mol/L的H_(2)SO_(4)模拟侵蚀性淋滤液,研究侵蚀性溶液对HPMC改性膨润土的渗透系数和膨胀指数的影响.渗透试验结果表明:CuSO_(4)溶液作用下,添加2%和5%的HPMC可使膨润土的渗透系数降低32.28%~77.40%;而H_(2)SO_(4)溶液作用下,添加2%和5%的HPMC可使膨润土的渗透系数降低73.42%~92.83%.膨胀指数试验结果显示,添加2%的HPMC无法提高膨润土在侵蚀溶液中的膨胀指数,但添加5%的HPMC可使膨润土在侵蚀性溶液中的膨胀指数增大2倍左右.HPMC改性可以显著增强膨润土对侵蚀性溶液的防渗性能.孔隙填充是膨润土防渗性能增强的主要机制.

无纺土工织物过滤黏土的反滤特性试验研究

在土工织物反滤排水工程中,织物滤层在应力、渗流实际工况下的反滤特性是保证工程安全的关键问题。为揭示无纺土工织物过滤黏土的反滤机制,采用自主研制的可施加法向压应力的梯度比渗透仪试验装置测定黏土-无纺土工织物滤层体系的渗透系数k_(T)、各分层土的渗透系数k_(j)、梯度比R_(G)和试验前后土工织物试样的质量变化情况,研究在不同水力梯度、应力水平下无纺土工织物过滤黏土的反滤特性。结果表明:黏土-无纺土工织物滤层体系的渗透系数k_(T)和梯度比R_(G)随着时间的增加而减小,并最终趋于一个稳定值;增大水力梯度可以改善黏土-无纺土工织物滤层的透水性,增加应力水平会降低土工织物滤层的透水性且提高其保土性;渗流作用下,被保护土层表现为靠近无纺土工织物的底层土渗透系数最小,远离无纺土工织物的最上层土的渗透系数最大;堵塞系数λ与黏土-无纺土工织物滤层体系的渗透系数k_(T)、梯度比R_(G)存在内在的关系,在特定的应力-渗流作用下可能存在一个临界堵塞系数,大于该值时将造成无纺土工织物滤层的反滤失效。

聚合物改性钙基膨润土制备工艺对水力性能的影响

以钙基膨润土为原土,聚丙烯酸钠为聚合物添加剂,采用干混、湿混、物理捏合和原位聚合法制备改性膨润土.通过自由膨胀和改进滤失试验,评估了酸性矿山废水作用下制备工艺对改性膨润土水力性能的影响.结果表明,在酸性矿山废水作用下,干混、湿混和物理捏合法制备的改性膨润土膨胀指数较原土增大1.1~4倍,滤失量、渗透系数增大2.7~5.3倍和1.4~2.4倍,原位聚合法制备的改性膨润土膨胀指数较原土增大4倍,滤失量、渗透系数下降30%和97%.改性膨润土在酸性矿山废水中的水力性能如下:原位聚合>物理捏合>湿混>干混.场地污染较轻、材料应用成本有限时,可采用干混制备工艺;场地污染严重、污染物管控严格时,可采用原位聚合制备工艺.

淮安高分子有机无机合成材料项目

一．项目名称 淮安高分子有机无机合成材料项目 二、所属行业 建筑建材 三．投资概算 3亿元 四、建设地点 江苏淮安盱眙县 五．项目内容 重点是纳米凹凸棒石在塑料改性和合成材料中的应用。凹凸棒石黏土经提纯、改性等处理，用于橡胶、塑料复合材料，合成纤维，淀粉凹凸棒石黏土合成材料及有机物与凹凸棒石黏土聚合杂化材料。

赤泥渗滤液对改性GCL防渗性能的影响

旨在评价商用土工合成材料黏土衬垫(GCL)用于阻隔赤泥渗滤液的有效性。赤泥渗滤液作用下GCL的防渗特性是评价其防污性能的关键因素。以商用改性GCL中膨润土为研究对象,通过自由膨胀试验,研究了4种赤泥渗滤液中膨润土的自由膨胀指数。以商用改性GCL为研究对象,通过改进滤失试验,研究了4种赤泥渗滤液作为渗透液作用下GCL渗透系数的变化规律,评价了预水化作用对渗透系数的影响。研究还采用清洁自来水作为GCL的渗透液作为对照。结果表明,随着离子强度的增加,改性GCL中的膨润土自由膨胀指数随之减小。预水化处理改性GCL的渗透系数相较于未预水化处理试样降低了5倍左右。在实际工程应用中,建议采用自来水预水化处理GCL,以此充分发挥其防渗性能。随着改进滤失试验中施加气压的增大,不同赤泥渗滤液作用下的改性GCL渗透系数均下降。随着离子强度和一价二价离子摩尔数比的增加,改性GCL的渗透系数随之增大。随着膨润土自由膨胀指数的增加,改性GCL的渗透系数随之减小。与自来水渗透情况相比,赤泥渗滤液渗透作用下,改性GCL渗透系数增大4.35~12.0倍。

GCL与CCL复合衬垫的等效性分析

土工合成材料粘土衬垫(GCL)与土工膜(GM)形成的复合衬垫在垃圾填埋场中的应用日益广泛。我国规范中允许在特殊情况下用GCL代替压实粘土(CCL)做垃圾填埋场的衬垫,但是对于“特殊情况”没有明确说明。本文采用数值方法对复合衬垫中无机污染物的对流和扩散进行了计算,从衬垫底部污染物通量和累积量两个角度对GCL复合衬垫和CCL复合衬垫阻滞污染物运移的效果进行了比较,分析两种复合衬垫的等效性,并研究了GCL复合衬垫的适用范围。结果表明,当渗滤液水头较高时,GCL复合衬垫体现出其优势。

GCL的材料特性及防水机理

土工合成材料膨润土衬垫是一种由土工合成材料和纳基膨润土复合而成的新型防水材料,主要用于水利、垃圾填埋场等工程的防渗。简要介绍了其物理、力学、水力学等特性,对GCL的水化作用机理和影响其防渗能力的各相关因素进行了分析,最后针对我国目前应用GCL的若干问题提出建议和意见。

聚合物改性膨润土在阻隔屏障中酸碱盐条件下的防渗效果

【目的】聚合物改性膨润土可显著提高膨润土在高盐、强酸、强碱等侵蚀性环境下的防渗性能,实现更有效的污染管控。研究了基于聚合物改性膨润土的防渗材料在土工合成黏土衬垫GCL、竖向阻隔墙及覆盖系统等防污屏障中的渗透特性。【方法】采用自主研发的聚合物改性膨润土,按各类防污屏障的应用要求进行制样,通过渗透试验研究了防渗材料在酸、碱、盐等不同溶液中的渗透系数;并结合XRD、FTIR和SEM等微观测试方法对聚合物改性膨润土的层间结构、孔隙结构和微观形貌特征进行了表征分析。【结果】试验结果表明:未采用聚合物改性的膨润土在侵蚀性溶液中防渗性能大幅劣化(如,在3.4%的NaCl溶液中的渗透系数高达2.76×10^(-7)m/s),而聚合物改性膨润土在高盐、强酸、强碱溶液中可依然保持极低的渗透系数(如聚合物含量≥10%时,在3.4%的NaCl溶液中的渗透系数<10^(-11)m/s,降低了4个数量级),表现出良好的抗高盐、耐强酸/碱能力。微观表征分析表明,添加的单体按预期成功在膨润土浆液中聚合,所形成的聚合物扩大了蒙脱石片层间距,增大了膨润土在侵蚀性溶液中的膨胀性,并填塞膨润土颗粒间的孔隙,形成具有狭小渗流通道的致密结构,从而有效提高了改性膨润土在侵蚀性环境下的防渗性能。