一种改性钠基膨润土及其制备方法、防水结构与流程

本发明涉及道路防护领域，尤其涉及一种改性钠基膨润土及其制备方法、膨润土防水毯、防水结构。

背景技术：

1、在公路工程中，高原高寒地区盐渍土路基渗水后，土体性质将发生改变，公路的路基和路面在冬季极易产生路基冻胀、盐胀、翻浆等病害，降低公路的使用寿命，增加维护成本。相关研究表明，隔断层能有效限制地下毛细水上升高度，同时在一定程度上隔离、导排短时大量降雨引起的地表水径流，相较于传统砂砾石隔断层，膨润土防水毯（geosyntheticclay liner，以下简称为gcl）具有重量轻、便于运输、整体连续性好、施工方便等特点。

2、gcl对氯盐、硫酸盐、碳酸盐等主要盐渍土路基抗渗防护均有较出色的表现。在盐与冻融、干湿双重耦合因素及其最显著影响条件下，gcl力学性能如抗拉强度、cbr顶破强度分别下降了14.4%、17.4%，表现出良好的抗渗性能，而在相同条件下，传统两布一膜隔断层抗渗性能远不如gcl，甚至丧失其防护能力。

3、但是钠基膨润土制备的gcl在受到高浓度盐溶液作用后，膨胀特性和防渗特性显著降低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种改性钠基膨润土及其制备方法、膨润土防水毯、防水结构，本发明的改性钠基膨润土具有优异的膨胀性能和抗渗性能。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种改性钠基膨润土，包括钠基膨润土颗粒、第一离子型聚合物和第二离子型聚合物；

4、所述第一离子型聚合物位于所述钠基膨润土颗粒含有的蒙脱石的片层间，所述第二离子型聚合物位于钠基膨润土颗粒表面；

5、所述第一离子型聚合物和第二离子型聚合物带正电荷。

6、优选的，所述第一离子型聚合物和第二离子型聚合物包括羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、六偏磷酸钠和黄原胶中的一种或多种。

7、优选的，所述第一离子型聚合物和第二离子型聚合物包括羧甲基纤维素钠、六偏磷酸钠和黄原胶中的一种或多种与聚丙烯酸钠。

8、优选的，所述羧甲基纤维素钠、六偏磷酸钠和黄原胶中的一种或多种的质量和聚丙烯酸钠的质量之比为5~10：1。

9、优选的，所述第一离子型聚合物和第二离子型聚合物的总质量为改性钠基膨润土质量的1~15%。

10、本发明还提供了上述方案所述改性钠基膨润土的制备方法，包括以下步骤：

11、将钠基膨润土与离子型聚合物混合，得到所述改性钠基膨润土。

12、优选的，所述混合包括将离子型聚合物溶于水后再与钠基膨润土混合、干燥；

13、或者将钠基膨润土与离子型聚合物进行拌合后震荡。

14、优选的，所述干燥后，还包括：将得到的干品进行粉碎、研磨和过筛，得到所述改性钠基膨润土。

15、本发明还提供了一种膨润土防水毯，包括依次层叠的第一非织造土工布、塑料扁丝编织土工布、改性钠基膨润土层和第二非织造土工布；

16、所述改性钠基膨润土层由上述方案所述改性钠基膨润土或上述方案所述制备方法制备的改性钠基膨润土堆积而成。

17、本发明还提供了一种防护层，其特征在于，包括依次层叠的砂砾层、粗颗粒土层、膨润土防水毯、路面结构层；

18、或者，包括依次层叠的砂砾层、膨润土防水毯、粗颗粒土层、路面结构层；

19、所述膨润土防水毯为上述方案所述的膨润土防水毯。

20、本发明提供了一种改性钠基膨润土，包括钠基膨润土颗粒、第一离子型聚合物和第二离子型聚合物；所述第一离子型聚合物位于所述钠基膨润土颗粒含有的蒙脱石的片层间，所述第二离子型聚合物位于钠基膨润土颗粒表面；所述第一离子型聚合物和第二离子型聚合物带正电荷。蒙脱石晶体片层表面带负电荷，带正电荷的离子型聚合物会吸附在蒙脱石晶体表面，离子型聚合物中的阳离子通过交换后会进入片层间，使层间距增大，从而使离子型聚合物分子链进入蒙脱石晶体片层间，使层间距增大，从而增强了改性钠基膨润土的膨胀性能，使得其能更好地堵塞渗水孔隙通道，增强抗渗性能。

21、进一步地，当第一离子型聚合物和第二离子型聚合物包括聚丙烯酸钠时，聚丙烯酸钠中的-coo-与蒙脱石片层表面的-oh反应形成氢键进行连接，同时氢键中的-coo-会增强蒙脱石片层片层间静电斥力，使层间距进一步增大，使得其能更好地堵塞渗水孔隙通道，增强抗渗性能。

技术特征：

1.一种改性钠基膨润土，其特征在于，包括钠基膨润土颗粒、第一离子型聚合物和第二离子型聚合物；

2.根据权利要求1所述的改性钠基膨润土，其特征在于，所述第一离子型聚合物和第二离子型聚合物包括羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、六偏磷酸钠和黄原胶中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的改性钠基膨润土，其特征在于，所述第一离子型聚合物和第二离子型聚合物包括羧甲基纤维素钠、六偏磷酸钠和黄原胶中的一种或多种与聚丙烯酸钠。

4.根据权利要求3所述的改性钠基膨润土，其特征在于，所述羧甲基纤维素钠、六偏磷酸钠和黄原胶中的一种或多种的质量和聚丙烯酸钠的质量之比为5~10：1。

5.根据权利要求1~4任一项所述的改性钠基膨润土，其特征在于，所述第一离子型聚合物和第二离子型聚合物的总质量为改性钠基膨润土质量的1~15%。

6.权利要求1~5任一项所述改性钠基膨润土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述混合包括将离子型聚合物溶于水后再与钠基膨润土混合、干燥；

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述干燥后，还包括：将得到的干品进行粉碎、研磨和过筛，得到所述改性钠基膨润土。

9.一种膨润土防水毯，其特征在于，包括依次层叠的第一非织造土工布、塑料扁丝编织土工布、改性钠基膨润土层和第二非织造土工布；

10.一种防护层，其特征在于，包括依次层叠的砂砾层、粗颗粒土层、膨润土防水毯、路面结构层；

技术总结
本发明提供了一种改性钠基膨润土及其制备方法、膨润土防水毯、防水结构，属于道路防护领域。本发明提供的改性钠基膨润土，包括钠基膨润土颗粒、第一离子型聚合物和第二离子型聚合物；所述第一离子型聚合物位于所述钠基膨润土颗粒含有的蒙脱石的片层间，所述第二离子型聚合物位于钠基膨润土颗粒表面；所述第一离子型聚合物和第二离子型聚合物带正电荷。蒙脱石晶体片层表面带负电荷，带正电荷的离子型聚合物会吸附在蒙脱石晶体表面，离子型聚合物中的阳离子通过交换后会进入片层间，使层间距增大，从而使离子型聚合物分子链进入蒙脱石晶体片层间，增大层间距，从而增强了改性钠基膨润土的膨胀性能，使得其能更好地堵塞渗水孔隙通道，增强抗渗性能。

技术研发人员：刘英,王欣鹏,杜天玲,李洪成,王稷良,侯荣国
受保护的技术使用者：交通运输部公路科学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15