膨潤土防水毯在北方鹽漬化地區(qū)適用性的實驗研究.pdf

1、干旱缺水成為制約內(nèi)蒙古河套灌區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要因素之一，一方面農(nóng)業(yè)缺水，另一方面用水浪費現(xiàn)象又普遍存在，渠系水利用系數(shù)僅為0.5，近一半引黃灌溉水因渠道滲漏在輸水過程中損失，盡管有部分補給了地下水，但總體輸水效率很低。內(nèi)蒙古河套灌區(qū)寒冷干燥，土壤鹽漬化嚴重，防滲材料的選擇有一定局限性。膨潤土防水毯是一種新興的防滲材料，本文對其在北方干旱寒冷鹽漬化地區(qū)的適用性進行了實驗研究。針對3種膨潤土防水毯(1＃、2＃、3＃)進行了實驗，探討了膨潤土防

2、水毯的基本特性及防水機理，主要進行了不同離子、濃度、凍融循環(huán)對膨潤土防水毯滲透系數(shù)及膨潤土自由膨脹體積的影響，建立了膨潤土自由膨脹體積計算模型。該研究為膨潤土防水毯在干旱寒冷鹽漬化地區(qū)渠道防滲中的推廣應用提供了理論基礎。研究取得的主要結論如下： (1)分析了膨潤土的主要成分、結構特性及防水機理。得出3＃膨潤土自由膨脹系數(shù)最大，下沉速度為1＃的15倍，不符合粘土在水中的沉降特征，系在生產(chǎn)過程中添加了粘合劑所致，不影響膨潤土在短期內(nèi)

3、的膨脹性。1＃、2＃、3＃膨潤土含水率分別為7.84％、9.32％、9.14％，自由吸濕主要在100h前，300h后含水率趨于穩(wěn)定。 (2)膨潤土防水毯有較強的自愈能力，被刺破后1＃產(chǎn)品自由愈合最慢、3＃產(chǎn)品自由愈合最快，穿孔直徑對膨潤土防水毯滲透系數(shù)影響顯著，孔徑小于10 mm時100h愈合后滲漏達到穩(wěn)定，能達到防滲效果。建議穿孔孔徑大于10 mm時做修補處理。 (3)溶液中陽離子濃度及化合價對膨潤土防水毯滲透系數(shù)影響

4、顯著，溶液陽離子濃度越高，滲透系數(shù)越大；陽離子化合價越高，滲透系數(shù)越大。溶液濃度較低(小于3.0 g/L)時，實驗時間長短對實驗結果有較大的影響。溶液中陽離子化合價及濃度對膨潤土的自由膨脹體積有明顯的影響，自由膨脹體積隨溶液中陽離子濃度的增加而逐漸降低并趨于穩(wěn)定。Ca<'2+>對自由膨脹體積影響較明顯，而K<'+>+Na<'+>對其影響相對較小。 (4)-40℃40次凍融循環(huán)對膨潤土的自由膨脹體積影響較小，即凍融循環(huán)對膨潤土膨脹

5、性能影響較小。低濃度溶液預先水化后滲透系數(shù)減小兩個數(shù)量級，建議工程應用中用低礦化度(<0.5g/L)溶液預先水化，可提高防滲效果。建立了以Stern-Gouy模型為基礎的膨潤土自由膨脹體積及滲透系數(shù)計算模型，為研究膨潤土防滲提供了依據(jù)。 (5)2＃ 、3＃膨潤土防水毯不宜用于鹽漬化地區(qū)渠道防滲，使用3年后Ca<'2+>、Mg<'2+>置換出膨潤土中Nal<'+>，含量增加，防滲效果明顯降低；1＃膨潤土防水毯可用于鹽漬化地區(qū)渠道防