本发明涉及防渗材料，尤其涉及一种改性黏土材料及其制备方法和在防渗层中的应用。
背景技术：
1、填埋处理是我国城市生活垃圾的主要处理手段。在填埋场中,黏土(包括天然黏土和压实黏土等)由于渗透系数小,截污能力强,价格经济等优势，被广泛应用于卫生填埋场的防渗层。天然黏土的防渗能力和黏土的性质有很大关系，不同黏土在防渗性能上表现有很大差异。在现行标准中，黏土用于防渗层最主要的技术指标之一为黏土的渗透系数，标准要求黏土的渗透系数要小于1×10－7cm/s。目前，由于对天然黏土的大量使用，导致优质的天然黏土(低渗透系数黏土)越来越少，很多天然黏土经压实后不能满足防渗层的防渗要求。同时，用于填埋场防渗层的黏土，一般要求就近取材，长途运输会极大增加黏土成本，而填埋场周围不一定能找到符合标准要求的黏土。因此，对填埋场周围的现有黏土进行改性，增加其阻水性能，降低其渗透系数，使其满足防渗层的标准要求，对填埋场的工程建设具有重要意义。
2、有鉴于此，特提出本发明。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种改性黏土材料及其制备方法和在防渗层中的应用，克服天然黏土材料的不足，有效降低天然黏土的渗透系数，提高其防渗性，配制出满足防渗层技术标准要求的改性黏土材料。
2、为实现上述目的，本发明提供一种改性黏土材料，包括天然黏土30wt％～70wt％和改性剂30wt％～70wt％，总含量为100wt％；所述改性剂包括还原土、膨润土、硅酸钠和聚丙烯酰胺中的至少两种。通过膨润土、硅酸钠和聚丙烯酰胺的混合改性，显著降低天然黏土的渗透系数。
3、进一步的，包括：天然黏土30wt％～70wt％、还原土20wt％～60wt％、膨润土5wt％～10wt％、硅酸钠0wt％～5wt％和聚丙烯酰胺0wt％～5wt％。本发明通过反复实验，从多种改性材料中筛选出几种可以有效增加天然黏土渗透系数的改性材料，并经过合理地配比，配制出满足防渗层技术标准要求的改性黏土材料。
4、进一步的，包括：天然黏土35wt％～70wt％、还原土20wt％～60wt％、膨润土5wt％～10wt％、硅酸钠0wt％～5wt％和聚丙烯酰胺0wt％～5wt％。
5、进一步的，所述还原土包括建筑渣土粉碎的的还原土，如地下空间、基础打桩等挖掘的废弃土渣，粒径小于10mm，优选小于5mm；具有土壤粘结性，且能实现变废为宝。所述膨润土包括钠基膨润土和钙基膨润土中的一种或两种。
6、进一步的，所述聚丙烯酰胺包括阴离子型、阳离子型、非离子型和两性型中的一种或多种。
7、进一步的，所述改性黏土材料的含水率为15％～20％。
8、为实现上述目的，本发明还提供一种以上任一项所述的改性黏土材料的制备方法，包括将混合好的膨润土和硅酸钠加入到天然黏土和还原土中，然后再加入聚丙烯酰胺水溶液，混合均匀后压实，得到改性黏土材料。
9、进一步的，所述改性黏土材料的压实度为70％～90％。
10、进一步的，所述聚丙烯酰胺水溶液中的用水量根据所述改性黏土材料的含水率确定。
11、具体步骤为：将上述比例的膨润土粉末与硅酸钠粉末混合均匀；将混合好的混合物加入天然黏土和还原土中，并充分混合，天然黏土质量占比为30％～70％，还原土20％～60％；将聚丙烯酰胺溶解在水中，所需水量根据改性材料最终的水分含量计算得到，将溶解的聚丙烯酰胺加入到上述天然黏土、膨润土和硅酸钠的混合物中，混合搅拌均匀，改性黏土材料的最终含水率为15％～20％；最后将混合后的改性黏土材料压实，制成改性黏土材料，压实度为70％～90％。
12、为实现上述目的，本发明还提供一种以上任一项所述的改性黏土材料或者以上任一项所述的制备方法得到的改性黏土材料的应用，所述改性黏土材料用于防渗层的铺设。
13、本发明的有益效果如下：
14、(1)本发明提供的改性黏土材料，对于渗透系数过大，不可以直接用于防渗层铺设的天然黏土，可有效地降低其渗透系数，经过改性的黏土材料其渗透系数可以达到1×10－8cm/s～1×10－7cm/s,可以满足填埋场防渗层的技术标准要求。
15、(2)填埋场防渗层铺设过程中，可以就地取土，通过改性材料的改良，直接用于防渗层，便于防渗层施工铺设。普通天然黏土也可用于防渗层，解决了优质天然黏土获取困难的问题。
1.一种改性黏土材料，其特征在于，包括天然黏土30wt％～70wt％和改性剂30wt％～70wt％，总含量为100wt％；所述改性剂包括还原土、膨润土、硅酸钠和聚丙烯酰胺中的至少两种。
2.根据权利要求1所述的改性黏土材料，其特征在于，包括：天然黏土30wt％～70wt％、还原土20wt％～60wt％、膨润土5wt％～10wt％、硅酸钠0wt％～5wt％和聚丙烯酰胺0wt％～5wt％。
3.根据权利要求2所述的改性黏土材料，其特征在于，包括：天然黏土35wt％～70wt％、还原土20wt％～50wt％、膨润土7.5wt％～10wt％、硅酸钠0wt％～5wt％和聚丙烯酰胺0wt％～5wt％。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的改性黏土材料，其特征在于，所述还原土包括建筑渣土粉碎的还原土，粒径小于10mm；
5.根据权利要求1-3中任一项所述的改性黏土材料，其特征在于，所述聚丙烯酰胺包括阴离子型、阳离子型、非离子型和两性型中的一种或多种。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的改性黏土材料，其特征在于，所述改性黏土材料的含水率为15％～20％。
7.一种权利要求1-6中任一项所述的改性黏土材料的制备方法，其特征在于，包括将混合好的膨润土和硅酸钠加入到天然黏土和还原土中，然后再加入聚丙烯酰胺水溶液，混合均匀后压实，得到改性黏土材料。
8.根据权利要求7所述的改性黏土材料的制备方法，其特征在于，所述改性黏土材料的压实度为70％～90％。
9.根据权利要求7所述的改性黏土材料的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯酰胺水溶液中的用水量根据所述改性黏土材料的含水率确定。
10.一种权利要求1-6中任一项所述的改性黏土材料或者权利要求7-9中任一项所述的制备方法得到的改性黏土材料的应用，其特征在于，所述改性黏土材料用于防渗层的铺设。