一种应用于垃圾填埋场防渗层的改性黏土及其制备方法

1.本发明属于改性黏土技术领域，具体涉及一种应用于垃圾填埋场防渗层的改性黏土及其制备方法。


背景技术：

2.随着我国经济的发展，人民生活水平的提高，城市化加剧，导致了城市废弃物不断增加。目前我国垃圾处理方式主要分为三类：卫生填埋、焚烧处理、堆肥处理。焚烧处理和堆肥处理若处理不慎都将会对周边环境造成二次污染，所造成的影响远远大于垃圾填埋处理。结合我国基本国情，目前垃圾填埋仍然是我国乃至发达国家最经济处理垃圾的方式。垃圾填埋场的防渗层一般分为两种，一种是天然防渗层，一种是人工防渗层。若使用天然黏土作为垃圾填埋场的防渗层，对天然黏土本身性质要求较高，且现场很难有大量达到使用要求的天然黏土，需要远距离运输则会加大治理成本。现有人工防渗层所使用的添加剂有主要有膨润土、粉煤灰、水泥固化剂，但是使用膨润土和粉煤灰进行防渗层的改性经济可操作性不佳，而大量的使用水泥作为固化剂会对环境造成污染。人工合成材料主要有高密度聚乙烯(hdpe)和膨润土防渗毯(gcl)。使用以上两种材料铺设在防渗层中，问题日益突出，比如垃圾填埋场地基发生不均匀沉降，这会造成hdpe材料撕裂，极大危害到垃圾填埋场的安全使用。同时hdpe材料的吸附性能不佳及受环境影响较大。而gcl在施工和使用中可能被刺穿，导致其渗透性增大，且在长期使用中，gcl易发生收缩从而在搭接部分开裂，导致整个gcl失效。
3.本发明选用纳米二氧化硅和剑麻纤维作为改性材料，纳米二氧化硅施工过程中不发生物化反应，不发热影响地温场，同时不需要养护，相对水泥和石灰是更加适用于恶劣施工环境的材料，总体来讲纳米二氧化硅是更优的的土体改良材料。剑麻纤维产量丰富，来源广泛，具有造价低，高强度，伸长率低，耐腐蚀等优点，使用剑麻纤维相比于人工合成纤维还具有保护环境的效果。因此，选用这两种材料改性黏土对垃圾填埋中防渗层的防渗防裂效果具有重要意义。


技术实现要素：

4.为了避免天然黏土开裂，渗透的相互促进，本发明的目的在于提供一种优良的防渗防裂改性黏土及其制备方法。本发明制备的改性黏土渗透系数(变水头法)是6.88
×
10-8
cm/s，经过三次干湿循环后开裂因子仅为0.116，应用于垃圾填埋场防渗层领域具有非常重要的现实意义。改性黏土的制备方法较为简便，用于制备改性黏土的原料容易大量获得，对垃圾填埋等工程具有广泛应用前景。
5.为了实现上述目的，本发明采取的技术方案之一为：一种防渗防裂改性黏土，所述改性黏土：按质量份计，包括黏土98份、纳米二氧化硅2份和剑麻纤维0.2份；或
6.包括黏土99份、纳米二氧化硅1份和剑麻纤维0.3份；或
7.包括黏土98份、纳米二氧化硅2份和剑麻纤维0.1份；或
8.包括黏土97份、纳米二氧化硅3份和剑麻纤维0.1份；或
9.包括黏土97份、纳米二氧化硅3份和剑麻纤维0.4份；
10.优选的，包括黏土98份、纳米二氧化硅2份和剑麻纤维0.2份。
11.进一步，所述改性黏土：按质量份计，由黏土98份、纳米二氧化硅2份和剑麻纤维0.2份组成；或
12.由黏土99份、纳米二氧化硅1份和剑麻纤维0.3份组成；或
13.由黏土98份、纳米二氧化硅2份和剑麻纤维0.1份组成；或
14.由黏土97份、纳米二氧化硅3份和剑麻纤维0.1份组成；或
15.由黏土97份、纳米二氧化硅3份和剑麻纤维0.4份组成；
16.优选的，由黏土98份、纳米二氧化硅2份和剑麻纤维0.2份组成。
17.本发明采取的技术方案之二为：一种防渗防裂改性黏土的制备方法，包括以下步骤：
18.(1)取黏土，进行击实试验，测得黏土的最大干密度x和最优含水率y；
19.(2)取黏土，碾碎过筛，烘干备用；
20.(3)取所需质量份的纳米二氧化硅和剑麻纤维与烘干的黏土搅拌均匀后经喷壶均匀喷洒所需质量的水，并将其配制成具有与黏土相同的最优含水率y的复合黏土，即得改性黏土。
21.进一步，步骤(1)-(2)中：黏土为湖南省邵阳市黏土，由击实试验测得最大干密度为1.53g/cm3，最优含水量为24％。
22.进一步，步骤(2)中：黏土过2mm土壤筛。
23.进一步，步骤(3)中：剑麻纤维在混合前进行预处理，预处理操作为：将剑麻纤维放入氢氧化钠溶液中浸泡，以洗去剑麻纤维表面杂质。优选的，将剑麻纤维放入0.1mol/l的氢氧化钠中浸泡2min。
24.进一步，步骤(3)中：剑麻纤维的长度为1-3cm。
25.本发明采取的技术方案之三为：上述防渗防裂改性黏土在垃圾填埋场防渗层中的应用。本发明通过开展渗透试验和干湿循环试验，得出掺量为2％纳米二氧化硅和0.2％剑麻纤维的改性黏土抗渗和抗裂效果显著，该掺量下的改性黏土可应用于垃圾填埋场防渗层中。在实际工程中，应根据工程需要取所需素土的质量，按照质量百分数计得到相应的纳米二氧化硅、剑麻纤维的质量，将素土、纳米二氧化硅、剑麻纤维混合均匀，加入所需质量的水，使其含水率达到最优含水率，在此指标下经击实处理便可达到使用要求。
26.本发明具有的优点及有益效果是：
27.1、本发明制备的改性黏土渗透系数(变水头法)是6.88
×
10-8
cm/s，经过三次干湿循环后开裂因子仅为0.116。使用此种改性黏土较天然黏土能够显著的减小其抗渗系数，提高其抗裂性能，应用于垃圾填埋场能大大提高工程的使用寿命。
28.2、此种改性黏土不仅易于制作，而且操作简便，便于大规模使用。
29.3、采用纳米二氧化硅和剑麻纤维作为改性材料，节约成本、经济效果好，且对环境友好，无污染。
30.4、采用复合纳米二氧化硅、剑麻纤维作为改性材料，均较单一纳米二氧化硅或剑麻纤维在防渗防裂有较显著的效果。
31.本发明涉及的“掺量为x％纳米二氧化硅的改性黏土”、“掺量为x％纳米二氧化硅的黏土”、“x％的纳米二氧化硅和黏土”、“x％的纳米二氧化硅+黏土”等含义相同。
32.本发明涉及的“掺量为y％剑麻纤维的改性黏土”、“掺量为y％剑麻纤维的黏土”、“y％的剑麻纤维和黏土”、“y％的剑麻纤维+黏土”等含义相同。
33.本发明涉及的“掺量为x％纳米二氧化硅和y％剑麻纤维的改性黏土”、“掺量为x％纳米二氧化硅和y％剑麻纤维的黏土”、“x％纳米二氧化硅和y％剑麻纤维和黏土”、“x％纳米二氧化硅和+y％剑麻纤维+黏土”等含义相同。
附图说明
34.图1为纳米二氧化硅的外观图；
35.图2为剑麻纤维的外观图；
36.图3为纳米二氧化硅、剑麻纤维、黏土搅拌均匀的外观图；
37.图4为所配置不同配比的黏土的密封保存图；
38.图5为渗透试验所制改性黏土试样图(左图为素土试样图；右图为掺量2％的纳米二氧化硅和0.2％的剑麻纤维的黏土试样图)；
39.图6为干湿循环试验所制改性黏土试样图；
40.图7为试样进行脱湿过程图；
41.图8为试样进行吸湿过程图；
42.图9为以素土首次脱湿为例对裂缝处理过程图；
43.图10为掺量2％的纳米二氧化硅和0.2％的剑麻纤维的改性黏土试样三次脱湿后的开裂图。
具体实施方式
44.接下来会结合说明书附图及实施例对本发明技术方案进行完整，清晰的描述。本文中所描述的实施例仅仅是本实验的部分实例，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做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。
45.以下实施例中所采用的原料如下：
46.黏土为湖南省邵阳市黏土，由击实试验测得最大干密度为1.53g/cm3，最优含水量为24％。
47.本发明所用纳米二氧化硅来自安徽省宣城市高新区宣城晶瑞新材料有限公司。试验所用纳米二氧化硅规格为：sp15，其堆积密度为0.048，比表面积为204m2/g，粒径为d50：46.4。
48.本发明所用剑麻纤维来自广西龙州强力麻业有限公司。试验前把剑麻纤维剪成1-2cm，放入0.1mol/l的氢氧化钠中浸泡2min，目的是洗去剑麻纤维表面杂质，放入密封袋中备用。
49.以下实施例中试验采用了35个试样，分为素土(对照组)、单一材料(纳米二氧化硅、剑麻纤维)改性黏土、复合材料改性黏土，共四大组：
50.①
素土(仅为黏土，不加入添加剂)；
51.②
黏土+纳米二氧化硅(0.25％、0.5％、0.75％、1％、2％、3％)；
52.③
黏土+剑麻纤维(0.1％、0.2％、0.3％、0.4％)；
53.④
黏土+纳米二氧化硅+剑麻纤维(正交)(正交：将六种不同含量的纳米二氧化硅分别与四种不同含量的剑麻纤维混合后和黏土搅拌在一起)。
54.注：纳米二氧化硅、剑麻纤维括号内的百分数均是指前述物质的掺量，具体是指前述物质在复合黏土中的百分含量，其中纳米二氧化硅为细小粉体，在与黏土混合时其质量不可忽略，而剑麻纤维因其添加量少，忽略计入。
55.以上35个试样均做了渗透试验和干湿循环试验。
56.本试验试样较多，本文仅对其中9个试样的制备及渗透试验和干湿循环试验进行描述：
①
素土；
②
黏土+0.25％纳米二氧化硅；
③
黏土+3％纳米二氧化硅；
④
黏土+0.1％剑麻纤维；
⑤
黏土+0.4％剑麻纤维；
⑥
黏土+0.25％纳米二氧化硅+0.1％剑麻纤维；
⑦
黏土+0.25％纳米二氧化硅+0.4％剑麻纤维；
⑧
黏土+3％纳米二氧化硅+0.1％剑麻纤维；
⑨
黏土+3％纳米二氧化硅+0.4％剑麻纤维。其它26个试样的的制备及渗透试验和干湿循环试验与之相同，仅是添加剂(纳米二氧化硅、剑麻纤维)的掺量不同。
57.实施例1
58.步骤一：取湖南邵阳市黏土，将土进行碾碎过2mm土壤筛烘干备用；
59.步骤二：取渗透试验试样所需烘干素土的质量(m＝ρ
dmax
×v环刀
＝1.53
×
119.92≈183.48g)，将其放入托盘中，经喷壶喷洒所需质量的水直至土样含水率达24％，放入密封袋中保存12h备用。
60.步骤三：取开裂试验试样所需烘干素土的质量(m1＝ρ
dmax
×v模具
＝1.53
×
30
×
20
×
1＝918g)，将其放入托盘中，经喷壶喷洒所需质量的水直至土样含水率达24％，放入密封袋中保存12h备用。
61.步骤四：从步骤二中取出保存12h的素土制成环刀样，制备时应尽量避免结构扰动，不得用削土刀反复涂抹试样表面；
62.步骤五：将制成的环刀样(如图5所示)用变水头法记录水位变化，并用公式计算得出渗透系数；
63.步骤六：在干湿循环试验中，为了观察试样的开裂情况，从步骤三中取出保存12h的素土，将素土倒入长30cm宽20cm高1cm的专用模具上进行手动击实，制成长方体试样(如图6所示)。将试样放入75℃的恒温烘箱中烘烤8h脱湿，取出试样并拍照保存试样开裂情况，之后将试样喷洒所需质量的水，静置10h吸湿，待吸湿过程完成后将试样重新放入烘箱中烘烤8h重复上述操作(试样进行脱湿、吸湿过程图分别见图7、图8)。将开裂图片导入image j、ps，经公式计算得出开裂因子。(式中δf为裂隙度、n
l
为裂隙总长度、a为统计试样面积、ai为第i条裂隙所占面积。后续实施例均按此公式计算开裂因子，不再一一说明)。以素土首次脱湿为例对裂缝处理过程图见图9。
64.步骤七：记录步骤五中渗透系数和步骤六中开裂因子，并制成表格。
65.实施例2
66.步骤一：取湖南邵阳市黏土，将土进行碾碎过2mm土壤筛烘干备用；
67.步骤二：按质量比0.25：99.75取纳米二氧化硅和烘干的土进行搅拌均匀，即得掺
量为0.25％纳米二氧化硅的改性黏土(后续试验及数据为了方便简明，将该试样简记为：0.25％的二氧化硅和黏土，其它试样同样简记，不再一一进行说明)，并将其含水率配置为24％，装置密封袋中保存12h；
68.步骤三：从密封袋中取出保存12h的改性黏土制成环刀样，制备时应尽量避免结构扰动，不得用削土刀反复涂抹试样表面；
69.步骤四：将制成的环刀样(如图5所示)用变水头法记录水位变化，并用公式计算得出渗透系数；
70.步骤五：在干湿循环试验中，为了观察试样的开裂情况，取出保存12h的改性黏土，将改性黏土倒入在长30cm宽20cm高1cm的专用模具上进行手动击实，制成长方体试样(如图6所示)。将试样放入75℃的恒温烘箱中烘烤8h脱湿，取出试样并拍照保存试样开裂情况，之后将试样喷洒所需质量的水，静置10h吸湿，待吸湿过程完成后将试样重新放入烘箱中烘烤8h重复上述操作。将开裂图片导入image j、ps，经公式计算得出开裂因子。
71.步骤六：记录步骤四中渗透系数和步骤五中开裂因子，并制成表格。
72.实施例3
73.步骤一：取湖南邵阳市黏土，将土进行碾碎过2mm土壤筛烘干备用；
74.步骤二：按质量比3：97取纳米二氧化硅和烘干的土进行搅拌均匀，即得掺量为3％纳米二氧化硅的改性黏土，并将其含水率配置为24％，装置密封袋中保存12h；
75.步骤三：从密封袋中取出保存12h的改性黏土制成环刀样，制备时应尽量避免结构扰动，不得用削土刀反复涂抹试样表面；
76.步骤四：将制成的环刀样(如图5所示)用变水头法记录水位变化，并用公式计算得出渗透系数；
77.步骤五：在干湿循环试验中，为了观察试样的开裂情况，取出保存12h的改性黏土，将改性黏土倒入在长30cm宽20cm高1cm的专用模具上进行手动击实，制成长方体试样(如图6所示)。将试样放入75℃的恒温烘箱中烘烤8h脱湿，取出试样并拍照保存试样开裂情况，之后将试样喷洒所需质量的水，静置10h吸湿，待吸湿过程完成后将试样重新放入烘箱中烘烤8h重复上述操作。将开裂图片导入image j、ps，经公式计算得出开裂因子。
78.步骤六：记录步骤四中渗透系数和步骤五中开裂因子，并制成表格。
79.实施例4
80.步骤一：取湖南邵阳市黏土，将土进行碾碎过2mm土壤筛烘干备用；
81.步骤二：按质量比0.1：100取剑麻纤维和烘干的土进行搅拌均匀，即得掺量为0.1％剑麻纤维的改性黏土，并将其含水率配置为24％，装置密封袋中保存12h；
82.步骤三：从密封袋中取出保存12h的改性黏土制成环刀样，制备时应尽量避免结构扰动，不得用削土刀反复涂抹试样表面；
83.步骤四：将制成的环刀样(如图5所示)用变水头法记录水位变化，并用公式计算得出渗透系数；
84.步骤五：在干湿循环试验中，为了观察试样的开裂情况，取出保存12h的改性黏土，将改性黏土倒入在长30cm宽20cm高1cm的专用模具上进行手动击实，制成长方体试样(如图6所示)。将试样放入75℃的恒温烘箱中烘烤8h脱湿，取出试样并拍照保存试样开裂情况，之后将试样喷洒所需质量的水，静置10h吸湿，待吸湿过程完成后将试样重新放入烘箱中烘烤
8h重复上述操作。将开裂图片导入image j、ps，经公式计算得出开裂因子。
85.步骤六：记录步骤四中渗透系数和步骤五中开裂因子，并制成表格。
86.实施例5
87.步骤一：取湖南邵阳市黏土，将土进行碾碎过2mm土壤筛烘干备用；
88.步骤二：按质量比0.4：100取剑麻纤维和烘干的土进行搅拌均匀，即得掺量为0.4％剑麻纤维的改性黏土，并将其含水率配置为24％，装置密封袋中保存12h；
89.步骤三：从密封袋中取出保存12h的改性黏土制成环刀样，制备时应尽量避免结构扰动，不得用削土刀反复涂抹试样表面；
90.步骤四：将制成的环刀样(如图5所示)用变水头法记录水位变化，并用公式计算得出渗透系数；
91.步骤五：在干湿循环试验中，为了观察试样的开裂情况，取出保存12h的改性黏土，将改性黏土倒入在长30cm宽20cm高1cm的专用模具上进行手动击实，制成长方体试样(如图6所示)。将试样放入75℃的恒温烘箱中烘烤8h脱湿，取出试样并拍照保存试样开裂情况，之后将试样喷洒所需质量的水，静置10h吸湿，待吸湿过程完成后将试样重新放入烘箱中烘烤8h重复上述操作。将开裂图片导入image j、ps，经公式计算得出开裂因子。
92.步骤六：记录步骤四中渗透系数和步骤五中开裂因子，并制成表格。
93.实施例6
94.步骤一：取湖南邵阳市黏土，将土进行碾碎过2mm土壤筛烘干备用；
95.步骤二：按质量比0.25：0.1：99.75取纳米二氧化硅、剑麻纤维和烘干的土进行搅拌均匀，即得掺量为0.25％纳米二氧化硅和0.1％剑麻纤维的改性黏土，并将其含水率配置为24％，装置密封袋中保存12h；
96.步骤三：从密封袋中取出保存12h的改性黏土制成环刀样，制备时应尽量避免结构扰动，不得用削土刀反复涂抹试样表面；
97.步骤四：将制成的环刀样(如图5所示)用变水头法记录水位变化，并用公式计算得出渗透系数；
98.步骤五：在干湿循环试验中，为了观察试样的开裂情况，取出保存12h的改性黏土，将改性黏土倒入在长30cm宽20cm高1cm的专用模具上进行手动击实，制成长方体试样(如图6所示)。将试样放入75℃的恒温烘箱中烘烤8h脱湿，取出试样并拍照保存试样开裂情况，之后将试样喷洒所需质量的水，静置10h吸湿，待吸湿过程完成后将试样重新放入烘箱中烘烤8h重复上述操作。将开裂图片导入image j、ps，经公式计算得出开裂因子。
99.步骤六：记录步骤四中渗透系数和步骤五中开裂因子，并制成表格。
100.实施例7
101.步骤一：取湖南邵阳市黏土，将土进行碾碎过2mm土壤筛烘干备用；
102.步骤二：按质量比0.25：0.4：99.75取纳米二氧化硅、剑麻纤维和烘干的土进行搅拌均匀，即得掺量为0.25％纳米二氧化硅和0.4％剑麻纤维的改性黏土，并将其含水率配置为24％，装置密封袋中保存12h；
103.步骤三：从密封袋中取出保存12h的改性黏土制成环刀样，制备时应尽量避免结构扰动，不得用削土刀反复涂抹试样表面；
104.步骤四：将制成的环刀样(如图5所示)用变水头法记录水位变化，并用公式计算得
出渗透系数；
105.步骤五：在干湿循环试验中，为了观察试样的开裂情况，取出保存12h的改性黏土，将改性黏土倒入在长30cm宽20cm高1cm的专用模具上进行手动击实，制成长方体试样(如图6所示)。将试样放入75℃的恒温烘箱中烘烤8h脱湿，取出试样并拍照保存试样开裂情况，之后将试样喷洒所需质量的水，静置10h吸湿，待吸湿过程完成后将试样重新放入烘箱中烘烤8h重复上述操作。将开裂图片导入image j、ps，经公式计算得出开裂因子。
106.步骤六：记录步骤四中渗透系数和步骤五中开裂因子，并制成表格。
107.实施例8
108.步骤一：取湖南邵阳市黏土，将土进行碾碎过2mm土壤筛烘干备用；
109.步骤二：按质量比3：0.1：97取纳米二氧化硅、剑麻纤维和烘干的土进行搅拌均匀，即得掺量为3％纳米二氧化硅和0.1％剑麻纤维的改性黏土，并将其含水率配置为24％，装置密封袋中保存12h；
110.步骤三：从密封袋中取出保存12h的改性黏土制成环刀样，制备时应尽量避免结构扰动，不得用削土刀反复涂抹试样表面；
111.步骤四：将制成的环刀样(如图5所示)用变水头法记录水位变化，并用公式计算得出渗透系数；
112.步骤五：在干湿循环试验中，为了观察试样的开裂情况，取出保存12h的改性黏土，将改性黏土倒入在长30cm宽20cm高1cm的专用模具上进行手动击实，制成长方体试样(如图6所示)。将试样放入75℃的恒温烘箱中烘烤8h脱湿，取出试样并拍照保存试样开裂情况，之后将试样喷洒所需质量的水，静置10h吸湿，待吸湿过程完成后将试样重新放入烘箱中烘烤8h重复上述操作。将开裂图片导入image j、ps，经公式计算得出开裂因子。
113.步骤六：记录步骤四中渗透系数和步骤五中开裂因子，并制成表格。
114.实施例9
115.步骤一：取湖南邵阳市黏土，将土进行碾碎过2mm土壤筛烘干备用；
116.步骤二：按质量比3：0.4：97取纳米二氧化硅、剑麻纤维和烘干的土进行搅拌均匀，即得掺量为3％纳米二氧化硅和0.4％剑麻纤维的改性黏土，并将其含水率配置为24％，装置密封袋中保存12h；
117.步骤三：从密封袋中取出保存12h的改性黏土制成环刀样，制备时应尽量避免结构扰动，不得用削土刀反复涂抹试样表面；
118.步骤四：将制成的环刀样(如图5所示)用变水头法记录水位变化，并用公式计算得出渗透系数；
119.步骤五：在干湿循环试验中，为了观察试样的开裂情况，取出保存12h的改性黏土，将改性黏土倒入在长30cm宽20cm高1cm的专用模具上进行手动击实，制成长方体试样(如图6所示)。将试样放入75℃的恒温烘箱中烘烤8h脱湿，取出试样并拍照保存试样开裂情况，之后将试样喷洒所需质量的水，静置10h吸湿，待吸湿过程完成后将试样重新放入烘箱中烘烤8h重复上述操作。将开裂图片导入image j、ps，经公式计算得出开裂因子。
120.步骤六：记录步骤四中渗透系数和步骤五中开裂因子，并制成表格。
121.上述不同配比组合的35种试样经渗透试验测得的渗透系数见表一，上述不同配比组合的35种试样三次干湿循环试验测得的开裂因子变化见表二。
122.表一35种试样所得的渗透系数表
[0123][0124][0125]
表二35种试样经历首次脱湿，二次脱湿，三次脱湿开裂因子变化表
[0126]
[0127][0128]
由试验结果分析可知：
[0129]
①
结合表一可知本次实施例中不同配比的渗透系数分别为，素土的渗透系数为4.77
×
10-6
cm
·
s-1
；0.25％的二氧化硅和黏土的渗透系数为4.98
×
10-7
cm
·
s-1
；3％的二氧化硅和黏土的渗透系数为5.09
×
10-8
cm
·
s-1
；0.1％的剑麻纤维和黏土的渗透系数为1.43
×
10-7
cm
·
s-1
；0.4％的剑麻纤维和黏土的渗透系数为7.26
×
10-7
cm
·
s-1
；0.25％的二氧化硅、0.1％的剑麻纤维和黏土的渗透系数为5.87
×
10-7
cm
·
s-1
；0.25％的二氧化硅、0.4％的剑麻纤维和黏土的渗透系数为1.9
×
10-6
cm
·
s-1
；3％的二氧化硅、0.1％的剑麻纤维和黏土的渗透系数为5.97
×
10-8
cm
·
s-1
；3％的二氧化硅、0.4％的剑麻纤维和黏土的渗透系数为5.93
×
10-8
cm
·
s-1
。
[0130]
②
结合表一可知35种不同配比的试验中共有7种配比达到防渗层中渗透系数k≤10-7
cm
·
s-1
的要求，分别是掺量为3％纳米二氧化硅的改性黏土，其渗透系数为5.09
×
10-8
cm
·
s-1
；掺量为0.2％剑麻纤维的改性黏土，其渗透系数为8.06
×
10-8
cm
·
s-1
；掺量为3％纳米二氧化硅和0.1％剑麻纤维的改性黏土，其渗透系数为5.97
×
10-8
cm
·
s-1
；掺量为3％
纳米二氧化硅和0.4％剑麻纤维的改性黏土，其渗透系数为5.93
×
10-8
cm
·
s-1
；掺量为2％纳米二氧化硅和0.1％剑麻纤维的改性黏土，其渗透系数为7.65
×
10-8
cm
·
s-1
；掺量为2％纳米二氧化硅和0.2％剑麻纤维的改性黏土，其渗透系数为6.88
×
10-8
cm
·
s-1
；掺量为1％纳米二氧化硅和0.3％剑麻纤维的改性黏土，其渗透系数7.37
×
10-8
cm
·
s-1
。在这7种不同掺量配比下的改性黏土，均较素土的渗透系数降低了近两个数量级，其中掺量3％纳米二氧化硅的改性黏土的抗渗效果最好。
[0131]
③
结合表二可知，素土的首次脱湿，二次脱湿，三次脱湿的开裂因子分别为1.603，1.881，1.526。素土在首次脱湿至二次脱湿时开裂因子增大是由于微裂缝吸水使土颗粒重新粘结在一起，使其中的小孔隙逐渐变为大孔隙。所以，当再次脱湿时土体将会在颗粒连接最薄弱的地方开裂，并逐渐扩展，因此开裂因子相较于首次脱湿增大。但当二次脱湿至三次脱湿时，开裂因子减小可能是由于小部分土颗粒重新回填至微裂缝和孔隙中导致开裂因子减小。
[0132]
④
结合表二可知，在首次脱湿时共有10种未开裂，分别是掺量0.2％剑麻纤维的黏土、掺量0.25％纳米二氧化硅和0.3％剑麻纤维的黏土、掺量0.25％纳米二氧化硅和0.4％剑麻纤维的黏土、掺量0.5％纳米二氧化硅和0.3％剑麻纤维的黏土、掺量0.5％纳米二氧化硅和0.4％剑麻纤维的黏土、掺量0.75％纳米二氧化硅和0.3％剑麻纤维的黏土、掺量0.75％纳米二氧化硅和0.4％剑麻纤维的黏土、掺量2％纳米二氧化硅和0.2％剑麻纤维的黏土、掺量3％纳米二氧化硅和0.3％剑麻纤维的黏土、掺量3％纳米二氧化硅和0.4％剑麻纤维的黏土。在首次脱湿时，相较于素土和单一材料改性的黏土，混合纳米二氧化硅和剑麻纤维的黏土抗裂性能更好。
[0133]
⑤
结合表二可知，在二次脱湿时仍有6种混合黏土未开裂，掺量0.25％纳米二氧化硅和0.4％剑麻纤维的黏土、掺量0.5％纳米二氧化硅和0.3％剑麻纤维的黏土、掺量0.5％纳米二氧化硅和0.4％剑麻纤维的黏土、掺量0.75％纳米二氧化硅和0.3％剑麻纤维的黏土、掺量0.75％纳米二氧化硅和0.4％剑麻纤维的黏土、掺量2％纳米二氧化硅和0.2％剑麻纤维的黏土(该试样三次脱湿后的开裂图见图10)。由此更加验证了复合改性黏土的抗裂性能比单一材料改性黏土的抗裂性能强。不仅经济环保，且改良效果显著，有更广泛的应用前景。
[0134]
⑥
结合表二可知，在经历三次脱湿后，掺量0.75％纳米二氧化硅和0.3％剑麻纤维的黏土抗裂性能最好，其开裂因子仅仅只有0.056，是第三次素土脱湿的3.67％，第一次素土脱湿的3.49％，其抗裂性能非常显著，有望在生活实际中起到一定的作用。
[0135]
⑦
结合表一和表二，易得知在满足抗渗要求的7种配比的试样中，其开裂因子均小于素土的开裂因子，说明此种改性黏土相较于单一材料改性黏土不仅有更好的抗渗效果，还有更为显著的抗裂性。其中掺量2％纳米二氧化硅和0.2％剑麻纤维的黏土不仅抗渗效果好，而且其抗裂能力最强，为其在垃圾填埋、环境保护乃至其他领域具有更加积极的意义。
[0136]
上述对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。