一种替代垃圾填埋场粘土衬垫的膨润土改性砂土材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种替代垃圾填埋场粘土衬垫的膨润土改性砂土材料及其制备方法，属于固体废物再处理【技术领域】。其配方比例按重量份计如下：粉土质砂82.5-85.5份、膨润土2-5份和水12.5份。将粉土质砂和膨润土混合均匀后铺设到待施工作业面，将水均匀洒到物料表面，碾压后即得产品替代垃圾填埋场粘土衬垫的膨润土改性砂土材料。本发明通过对粉土质砂通过添加膨润土和水进行改性处理，解决了粘土资源匮乏造成粘土采购困难、运输和施工成本极大的问题，同时可就地取土，现场土方平衡，解决了挖方造成弃土困难的问题，有利于生态环境的保护。由于本发明技术施工简单，材料来源广泛，所以技术的适用性较广，实施较易。
【专利说明】一种替代垃圾填埋场粘土衬垫的膨润土改性砂土材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种替代垃圾填埋场粘土衬垫的膨润土改性砂土材料及其制备方法，属于固体废物再处理【技术领域】。
【背景技术】
[0002]固体废物填埋场建设时，要求库底和边坡HDPE 土工膜防渗层下必须有不小于75cm厚的粘土保护层，对渗透系数也有特定的要求，而且粘土防渗保护层施工要求极为严格，即土质要求均匀，无尖锐物体等，以防止在垃圾等填埋时，刺破HDPE 土工膜防渗层。在我国黄淮海平原及沿海地区，由于黄河、长江等大江大河冲刷，地表广泛存在砂性土层，很多地区粘土资源匮乏。其建设固废填埋场时，粘土采购非常困难、运输和施工成本极大，甚至很难找到满足设计要求的粘土。有时为满足工期和建设成本需求，不得不降低设计要求，存在很大的环境风险。
[0003]本发明正是为了克服粘土资源匮乏地区，建设固废填埋场时，粘土采购困难、运输和施工成本大，甚至很难找到满足设计要求的粘土，造成的环境隐患。适用于所有新建和改扩建的粉砂土基础填埋场场址的所有生活垃圾、工业固废和危险废物填埋场工程。
[0004]本发明是一种替代垃圾填埋场粘土衬垫材料的技术，在对我国广大砂质土基础地区固体废物填埋工程设计和施工中，粘土资源匮乏导致无法取土或粘土价格过高而采用的替代材料，满足填埋场防渗系统的设计要求。属于垃圾和工业固废、危险固废处理【技术领域】，适用于砂质土基础地区的固体废物填埋工程。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种替代垃圾填埋场粘土衬垫的膨润土改性砂土材料及其制备方法。
[0006]按照本发明提供的技术方案，一种替代垃圾填埋场粘土衬垫的膨润土改性砂土材料，配方比例按重量份计如下:粉土质砂82.5-85.5份、膨润土 2-5份和水12.5份。
[0007]将粉土质砂和膨润土混合均匀后铺设到待施工作业面，将水均匀洒到物料表面，碾压后即得产品替代垃圾填埋场粘土衬垫的膨润土改性砂土材料。
[0008]所述粉土质砂中粒径大于0.075mm的颗粒质量占砂土总质量50%_75%的砂土。所述膨润土为钠基膨润土，其中蒙脱石含量60%-88%，膨胀容25-50mL/g，胶质价> 99mL/15g,2h吸水率250%-350%，水分≤12，湿压强度≥0.23MPa，吸蓝量≥80mmol/100g，Na2O≥1.28，目数为200-1250目。
[0009]所述替代垃圾填埋场粘土衬垫的膨润土改性砂土材料的制备方法，步骤如下:
(l)配料:取粉土质砂82.5-85.5份、膨润土 2-5份和水12.5份；
(2 )搅拌:将步骤(1)所述粉土质砂和膨润土加入自落滚筒式混凝土搅拌机搅拌均匀，搅拌方式为间歇式运行，移动式安装，出料方式为自落式；(3)碾压:运输车辆将步骤(2)搅拌好的物料卸到填埋库区施工作业面，人工摊铺至10-20cm，然后将配料好的水均匀洒到物料表面，待表面无明显水溃后，采用工作质量不小于IOt的振动压路机碾压3遍以上，取样测量压实度和渗透系数，物料需碾压至设计压实度和渗透系数要求；
(4)重复:重复步骤(3)，直至衬垫层高度满足要求，即得产品替代垃圾填埋场粘土衬垫的膨润土改性砂土材料。
[0010]步骤(2)所述搅拌时，通电以后启动搅拌主电机，进入正常工作状态后，再将配料完毕的粉土质砂和膨润土加入到搅拌机的滚筒中一起搅拌，搅拌10-20min后，待物料搅拌均匀，启动卸料装置，将搅拌好的物料卸入运输车辆，即完成了一个搅拌周期。
[0011]步骤(3)所述碾压压实度要求不小于90%，渗透系数不大于10_7cm/S。
[0012]本发明的有益效果:本发明在广泛存在于我国黄淮海平原及沿海地区的粉土质砂土层基础上施工固废填埋场时，可就地取土，通过添加一定比例的膨润土和水，按照一定的施工方法，完全可以替代粘土做为防渗层的保护层，解决了粘土匮乏带来的采购困难、运输和施工成本极大，甚至很难找到满足设计要求的粘土的难题；相对于传统的采用粘土做为防渗保护层的方法，以库容为100万m3，填埋高度为IOm的填埋场为例，其施工周期可缩短2~4个月，工程投资可节省59TlO%，同时可以避免使用7.5万m3左右的粘土取土造成的约20亩耕地的废弃。本技术对于粉土质砂土层基础填埋场且粘土资源匮乏的地区，其适用性更明显。
[0013]通过对粉土质砂通过添加膨润土和水进行改性处理，解决了粘土资源匮乏造成粘土采购困难、运输和施工成本极大的难题，同时可就地取土，现场土方平衡，解决了挖方造成弃土困难的问题，有利于生态环境的保护。较传统的技术，以库容为100万m3，填埋高度为IOm的填埋场为例，其施工周期可缩短2~4个月，工程投资可节省59TlO%，同时可以避免使用7.5万m3左右的粘土取土造成的约20亩耕地的废弃。
[0014]本发明通过对粉土质砂通过添加膨润土和水进行改性处理，解决了粘土资源匮乏造成粘土采购困难、运输和施工成本极大的问题，同时可就地取土，现场土方平衡，解决了挖方造成弃土困难的问题，有利于生态环境的保护。由于本发明技术施工简单，材料来源广泛，所以技术的适用性较广，实施较易。
【具体实施方式】
[0015]实施例1
所述替代垃圾填埋场粘土衬垫的膨润土改性砂土材料的制备方法，步骤如下:
(I)配料:取粉土质砂82.5份、膨润土 2份和水12.5份；
(2 )搅拌:将步骤(1)所述粉土质砂和膨润土加入自落滚筒式混凝土搅拌机搅拌均匀，搅拌方式为间歇式运行，移动式安装，出料方式为自落式；
(3)碾压:运输车辆将步骤(2)搅拌好的物料卸到填埋库区施工作业面，人工摊铺至20cm，然后将配料好的水均匀洒到物料表面，待表面无明显水溃后，采用工作质量不小于IOt的振动压路机碾压3遍以上，取样测量压实度和渗透系数，物料需碾压至设计压实度和渗透系数要求；
(4)重复:重复步骤(3)`，直至衬垫层高度满足要求，即得产品替代垃圾填埋场粘土衬垫的膨润土改性砂土材料。
[0016]步骤(2)所述搅拌时，通电以后启动搅拌主电机，进入正常工作状态后，再将配料完毕的粉土质砂和膨润土加入到搅拌机的滚筒中一起搅拌，搅拌20min后，待物料搅拌均匀，启动卸料装置，将搅拌好的物料卸入运输车辆，即完成了一个搅拌周期。
[0017]步骤(3)所述碾压压实度要求不小于90%，渗透系数不大于10_7cm/s。
[0018]实施例2
所述替代垃圾填埋场粘土衬垫的膨润土改性砂土材料的制备方法，步骤如下:
(O配料:取粉土质 砂85.5份、膨润土 5份和水12.5份；
(2 )搅拌:将步骤(1)所述粉土质砂和膨润土加入自落滚筒式混凝土搅拌机搅拌均匀，搅拌方式为间歇式运行，移动式安装，出料方式为自落式；
(3)碾压:运输车辆将步骤(2)搅拌好的物料卸到填埋库区施工作业面，人工摊铺至10cm，然后将配料好的水均匀洒到物料表面，待表面无明显水溃后，采用工作质量不小于IOt的振动压路机碾压3遍以上，取样测量压实度和渗透系数，物料需碾压至设计压实度和渗透系数要求；
(4)重复:重复步骤(3)，直至衬垫层高度满足要求，即得产品替代垃圾填埋场粘土衬垫的膨润土改性砂土材料。
[0019]步骤(2)所述搅拌时，通电以后启动搅拌主电机，进入正常工作状态后，再将配料完毕的粉土质砂和膨润土加入到搅拌机的滚筒中一起搅拌，搅拌10-20min后，待物料搅拌均匀，启动卸料装置，将搅拌好的物料卸入运输车辆，即完成了一个搅拌周期。
[0020]步骤(3)所述碾压压实度要求不小于90%，渗透系数不大于10_7cm/s。
[0021]实施例3
所述替代垃圾填埋场粘土衬垫的膨润土改性砂土材料的制备方法，步骤如下:
(I)配料:取粉土质砂84份、膨润土 4份和水12.5份；
(2 )搅拌:将步骤(1)所述粉土质砂和膨润土加入自落滚筒式混凝土搅拌机搅拌均匀，搅拌方式为间歇式运行，移动式安装，出料方式为自落式；
(3)碾压:运输车辆将步骤(2)搅拌好的物料卸到填埋库区施工作业面，人工摊铺至15cm，然后将配料好的水均匀洒到物料表面，待表面无明显水溃后，采用工作质量不小于IOt的振动压路机碾压3遍以上，取样测量压实度和渗透系数，物料需碾压至设计压实度和渗透系数要求；
(4)重复:重复步骤(3)，直至衬垫层高度满足要求，即得产品替代垃圾填埋场粘土衬垫的膨润土改性砂土材料。
[0022]步骤(2)所述搅拌时，通电以后启动搅拌主电机，进入正常工作状态后，再将配料完毕的粉土质砂和膨润土加入到搅拌机的滚筒中一起搅拌，搅拌15min后，待物料搅拌均匀，启动卸料装置，将搅拌好的物料卸入运输车辆，即完成了一个搅拌周期。
[0023]步骤(3)所述碾压压实度要求不小于90%，渗透系数不大于10_7cm/s。
【权利要求】
1.一种替代垃圾填埋场粘土衬垫的膨润土改性砂土材料，其特征是配方比例按重量份计如下:粉土质砂82.5-85.5份、膨润土 2-5份和水12.5份； 将粉土质砂和膨润土混合均匀后铺设到待施工作业面，将水均匀洒到物料表面，碾压后即得产品替代垃圾填埋场粘土衬垫的膨润土改性砂土材料。
2.如权利要求1所述替代垃圾填埋场粘土衬垫的膨润土改性砂土材料，其特征是:所述粉土质砂中粒径大于0.075mm的颗粒质量占砂土总质量50%_75%的砂土。
3.如权利要求1所述替代垃圾填埋场粘土衬垫的膨润土改性砂土材料，其特征是:所述膨润土为钠基膨润土，其中蒙脱石含量60%-88%，膨胀容25-50mL/g，胶质价≤99mL/15g,2h吸水率250%-350%，水分≤12，湿压强度≤0.23MPa，吸蓝量≤80mmol/100g，Na2O≤1.28，目数为200-1250目。
4.权利要求1所述替代垃圾填埋场粘土衬垫的膨润土改性砂土材料的制备方法，其特征是步骤如下: Cl)配料:取粉土质砂82.5-85.5份、膨润土 2-5份和水12.5份； (2 )搅拌:将步骤(1)所述粉土质砂和膨润土加入自落滚筒式混凝土搅拌机搅拌均匀，搅拌方式为间歇式运行，移动式安装，出料方式为自落式； (3)碾压:运输车辆将步骤(2)搅拌好的物料卸到填埋库区施工作业面，人工摊铺至10-20cm，然后将配料好的水均匀洒到物料表面，待表面无明显水溃后，采用工作质量不小于IOt的振动压路机碾压3遍以上，取样测量压实度和渗透系数，物料需碾压至设计压实度和渗透系数要求； (4)重复:重复步骤(3)，直至衬垫层高度满足要求，即得产品替代垃圾填埋场粘土衬垫的膨润土改性砂土材料。
5.如权利要求1所述替代垃圾填埋场粘土衬垫的膨润土改性砂土材料的制备方法，其特征是:步骤(2)所述搅拌时，通电以后启动搅拌主电机，进入正常工作状态后，再将配料完毕的粉土质砂和膨润土加入到搅拌机的滚筒中一起搅拌，搅拌10-20min后，待物料搅拌均匀，启动卸料装置，将搅拌好的物料卸入运输车辆，即完成了一个搅拌周期。
6.如权利要求1所述替代垃圾填埋场粘土衬垫的膨润土改性砂土材料的制备方法，其特征是:步骤(3)所述碾压压实度要求不小于90%，渗透系数不大于10_7cm/S。
【文档编号】E02D31/02GK103723998SQ201310650293
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月6日 优先权日:2013年12月6日
【发明者】耿震 申请人:无锡市政设计研究院有限公司