[发明专利]一种可控的防渗浆液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可控的防渗浆液及其制备方法，由按照以下体积百分比配比的组分组成：水泥15～25％、膨润土3～6％、粘土30～40％、粉煤灰15～25％、占水泥质量百分比2～3.5％的粘度时变外掺剂、及余量的水；粘度时变外掺剂包括第一外掺剂、第二外掺剂和第三外掺剂，其质量占所述水泥的质量的百分比分别为：第一外掺剂0.3～0.5％、第二外掺剂0～2.5％、第三外掺剂0.5～1.5％。本发明使用粘度时变外掺剂作为浆液的辅料，实现对浆液流动性、粘度、可泵期、凝结时间的调节与控制，使防渗浆液的各项性能指标达到最优并根据工程条件进行可控调节，制得的防渗浆液适用于尾矿库和垃圾填埋场的防渗工程。

技术领域

本发明涉及地下防渗工程领域，尤其涉及一种可控的防渗浆液及其制备方法。

背景技术

目前，对于尾矿的处理中除少部分用于充填材料及综合利用外，大部分仍采用尾矿库堆存，其对生态环境的最大威胁即为污染物渗漏，这种污染具有潜伏周期长、隐蔽等特点，对地下水和土壤存在严重影响，如酸化、重金属离子超标等，直接威胁到植被生长与人体健康。因此，针对这类城市垃圾的源头防渗也是环境保护的重点问题。

对于尾矿库和垃圾填埋场渗滤液渗漏污染最有效、直接的方式是构建地下防渗结构，将渗滤液和废水控制在一定的渗流范围内，同时构建排水与污水收集处理装置，使其达到污水排放标准。工程实践表明，采用防渗帷幕和帷幕注浆的方式在地下构筑连续的防渗结构是有效阻隔污染物迁移扩散的有效技术方法。注浆材料自研发以来经历了粘土—水泥—化学浆液的发展阶段，水泥浆以其造价低廉、材料来源广、结石体强度高等有点被广泛应用。但是，由于水泥浆的稳定性差、结石率低、长期侵蚀抗渗能力弱及刚性大问题。在长期酸性渗滤侵蚀作用以导致防渗结构的侵蚀损伤，诱发渗滤液的渗漏；此外，在西南山区地质条件复杂，岩体岩溶裂隙和卸荷裂隙发育，防渗注浆过程浆液易沿裂隙漏失和地下水冲蚀；此外地震频发区域，在地应力或外力作用下可能导致防渗结构的开裂，造成渗滤液沿裂隙渗漏。因此，选择分散性低、流动性好、凝结时间可控、渗透系数低、具有吸附阻滞性、具备一定柔性、可调控的低成本防渗浆液，是实现尾矿库和垃圾填埋场渗滤液源头阻断的关键因素。

现有技术状况是，尾矿库的防渗通常采用尾矿坝前设置防渗墙，坝内侧设置防渗铺盖。坝前防渗墙通常采用塑性混凝土，而水平防渗铺盖主要是土工膜和新型防渗毯。现有中国实用新型专利公开号为：CN203145056U，名称为“一种尾矿库防渗用膨润土防水毯”的中国实用新型专利，公开了一种尾矿库防渗用膨润土毯，是一种尾矿库防渗用膨润土防水毯，包括面布、预处理膨润土薄片和底布，预处理膨润土薄片压合在面布与底布之间。该尾矿库防渗用膨润土防水毯采用的预处理膨润土薄片为主要防渗透材料。预处理膨润土薄片中的钠基膨润土系天然钠基膨润土无机材料，遇水时，具有20-28倍的膨胀能力，即使经过很长时间或周围环境发生变化，也不会发生老化或腐蚀现象；同时，如果混凝土结构物发生震动和沉降，该防水毯也能自动修补2mm以内混凝土表面的裂纹，相比HDPE专用复合土工膜其防水性能更为持久。此技术方案的缺点在于，防渗毯只能在尾矿库建设时进行铺设，而对于既有的和运行中渗漏尾矿库或垃圾填埋场该材料不适宜。

另有中国发明专利公开号为CN103951347B，名称为“一种垃圾填埋场防渗浆材及配置方法”的中国专利申请，公开了一种垃圾填埋掺防渗浆材，防渗浆材配方由改性膨润土、水泥、粉煤灰、纯碱和聚羧酸减水剂等组成。该防渗浆材固结体28d渗透系数(0.15～3.5)×10-8cm/s，无侧限抗压强度0.5～2.0MPa，竖向极限应变为3.68％～6.42％，弹性模量100MPa左右；浆液结石体对有机物阻滞率达95％，对Hg、Pb等重金属阻滞率在99.9％以上。此技术方案的缺点在于，该材料的流动性与凝结时间的调节主要依靠固相材料与水的比例和减水剂的加量，难以做到随工程地质与水文地质条件的调节。浆液的粘度时变特性较弱，凝结时间不可控，凝结过程导致其在地下水发育的地层内冲蚀量大，浆液结实率降低，孔隙裂隙的充填率低。