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膨润土防水毯在垃圾填埋场中的应用

前言目前国内的垃圾处理以填埋为主,而在垃圾填埋过程中产生的大量污水,将严重污染地表水和地下水源,破坏人们的生活环境和生存条件,影响生态平衡,后患无穷。如果垃圾填埋场在使用过程中出现渗漏现象,其补救费用是相当可观的。据调查,韩国汉江边的一个早期建设的垃圾填埋场(没有使用膨润土防水材料)出现了污水的渗漏,所花费的补救费用是建设该垃圾填埋场费用的5倍以上。所以在建设垃圾填埋场的过程中防渗防漏是至关重要的。GB16889-1997《生活垃圾填埋污染控制标准》中规定:生活垃圾填埋场的防渗层的渗透系数是K≤10-7cm/s,但是垃圾填埋场的选址过程中很难找到渗透系数K≤10-7的自然地质结构,所以必须设置人工防渗层来保证其防渗要求。


目前我国防渗层主要形式有两种:一是长纤无纺布-2.0mmHDPE膜-长纤无纺布的结构,主要用于防渗性能较好的粘土层和岩石层;二是5.5mm膨润土防水毯(GCL)-2.0mmHDPE膜-长纤无纺布,主要用于防渗性能较差的地质结构上。前者的防渗效果远不如后者,但它的成本较低。目前世界上许多发达国家如美国、韩国、德国等国家的垃圾填埋场的防渗层均把膨润土防水材料作为首选材料。特别是膨润土防水材料与HDPE膜的结合,优势互补,能够有效地保证垃圾填埋场的防渗效果和防渗性能的永久性,做到万无一失。所以有些国家还明文规定垃圾填埋场的防渗层必须使用膨润土防水材料。在我国,膨润土防水材料在垃圾填埋场上的应用是近几年的事情,但因其有良好的防水防渗性能被广泛应用。2002年首先在北京的垃圾填埋场中使用,之后在四川省自贡市垃圾填埋场、重厌市忠县垃圾填埋场、重厌市丰都垃圾填埋场、重厌市巫山垃圾填埋场、深圳市垃圾填埋场等工程的防渗层中都使用了膨润土防水毯。

膨润土防水毯的特性
膨润土防水毯是将高钠膨润土颗粒均匀、牢固地固定在两层土工布之间形成的毯状材料,固定方式有缝合、针刺、粘合等多种方式,目前主要采用针刺法。土工布一般为聚丙烯织物,上层为非织造布,下层为机织物,主要起保护和加固作用。防水毯铺设于地下防水(防渗)工程中后,膨润土粒子吸水膨胀(可达自身体积的15倍~17倍),在添加剂作用下,形成均匀的胶体系统,并充满整个空间而阻隔地下水的入侵,其渗透系数为10-9cm/s。在外力限制作用下(一侧为墙体,另一侧为密实的同填土),使防水毯的膨胀从无序变为有序,持续的吸水膨胀使防水毯自身达到密实,从而具有防水作用;有些膨润土颗粒在膨胀压力作用下进入周围土体的裂隙及混凝土结构的裂隙中,进一步保证了防水隔离层的抗渗性能。因此膨润土防水毯既具有土工材料的全部特性,又具有优异的防水防渗性能。

表1膨润土防水毯(GCL)性能表



膨润土防水毯为新型建筑材料,在材料和施工上具有以下特点:
(1)膨润土是一种天然环保材料,对环境无任何不利影响;
(2)密实性膨润土在水压状态下形成横隔膜,厚度约5mm时,具有优异的防水防渗性能,抗渗静水压可达1.0MPa以上,渗透系数在10-9cm/s以下;
(3)施工简便,只用钉子和垫圈就可以施工,并按要求搭接即可,无须胶粘或热敷贴,另外工期比较短,在防水施工工期上,与沥青防水相比,大约缩短50%的工期;
(4)不受施工环境温度的限制,0℃以下也可施工;
(5)基层处理要求低,可直接在潮湿的基层上铺贴,只要求基层表面无明水流即可,加快了地下工程的施工进度;
(6)膨润土防水毯中的膨润土遇水膨胀是一种物理过程,长期使用不会老化或减弱防水效果,同时,膨润土具有自修补功能,遇水膨胀后形成的浆状体能渗透到防水施工结束后发生的裂纹(2mm以内)内部,修补混凝土因各种原因产生的细微裂缝;
(7)容易修补,防水施工结束后即使发生了缺陷,水也无法在结构物和防水材料之间流动,所以只要对破损的部位加以简单修补即可。

施工要点
3.1膨润土防水(GCL)的锚固
膨润土防水毯(GCL)的锚固通常是利用锚固沟来锚固,但在地质情况和场地不允许的特殊情况下可用膨胀水泥钉锚固。锚固沟有矩形和梯形两种。锚固沟的宽度与深度可根据边坡的坡度而定,通常情况下是600mm×600mm(图1a),梯形的倾斜比例为1:0.3(图1b)。锚固通常是膨润土防水毯、HDPE膜、长纤无纺布共用一个锚固沟,特殊条件下各用各的锚固沟。防渗层铺设后要立即进行锚固沟的回填,回填材料为粘土、混凝土或者粘土和混凝土各半,也可以采用锚固沟与排水沟相组合的结构。但此时要注意回填的混凝土有足够的压力,防止防渗层材料的下坠。
3.2膨润土防水毯(GCL)铺设
膨润土防水毯(GCL)的铺设是非常简便的,只要用人工或机械设备铺平,毯与毯的搭接部位保证20cm~30cm即可。

图1锚固沟结构


图2双层防水毯铺设结构
膨润土防水毯(GCL)要求基面清洁、平整,彻底清除直径15mm以上的石头、树根及其它突出物,倾斜面的比例最好小于1:3,且要用滚压机等重装备夯实到85%以上。
3.3特殊部位的施工
贯通部位的施工:首先要将基面清理干净,不得有15mm以上的突出物。其次将膨润土防水毯(GCL)做成贯通部位形状并贯通后,用膨润土密封剂或颗粒填满填实其缝隙。贯通部位要铺设双层防水毯(GCL(图2))。
损坏部位的处理:损坏部位首先涂抹膨润土密封剂或铺洒膨润土颗粒后用同质防水毯进行补贴,补贴的所有部位搭接宽度要大于30cm。
3.4施工中的注意事项
(1)膨润土防水(GCL)不能在雨天和地面有积水时施工。
(2)为了增强摩擦力,防水毯的纤维面向着基面铺设。基面倾斜时膨润土防水(GCL)要沿着倾斜面平行方向铺设,把下坠堆积降到最低程度。
(3)膨润土防水毯(GCL)搭接部位(底面和水平面)要用膨润土颗粒进行补强,宽度为5cm,用量为0.45kg/m以上。
(4)铺设膨润土防水毯(GCL)后要立即施工下道工序。在进行下道工序之前要检查防水层是否受损,受损部位应用膨润土密封剂或颗粒进行补强。在进行下道工序施工时要特别注意防水层的保护,上面不能停放和运行施工设备、卡车等。
(5)铺设膨润土防水毯(GCL)过程中,必要时以一定的间距(90cm)用膨胀水泥钉进行固定,以防止因地基下沉或其它防水材料的位移或因施工设备辗压引起膨润土防水毯(GCL)搭接部位的分离。



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