可在高含鹽及鹽離子的污水條件下使用的土工合成材料膨潤土防水毯及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種可在高含鹽及鹽離子污水條件下使用的土工合成材料膨潤土防水毯及其制備方法，所述防水毯包括兩層土工合成材料層以及固定在前述兩層土工合成材料層之間的膨潤土層，所述的膨潤土層為抗鹽性膨潤土層；所述的抗鹽性膨潤土層包括拌合均勻的膨潤土以及抗鹽添加劑。因此，由于在膨潤土顆粒中摻入了聚合物，具有一定粘接力聚合物將膨潤土分子結構連接起來。膨潤土顆粒間的孔隙由于聚合物的粘結作用減小，同時本身具有一定持水能力的聚合物與膨潤土顆粒結合后，混合物顆粒表面的強結合水體積增大，孔隙中弱結合水以及自由水的比例降低，同時孔隙水流動的路徑更加狹窄曲折，宏觀表現即為抗鹽性膨潤土防水毯滲透系數的減小。
【專利說明】可在高含鹽及鹽離子的污水條件下使用的土工合成材料膨潤土防水毯及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種可在高含鹽及鹽離子的污水環境中使用的土工合成材料膨潤土防水毯的制作，更具體地說是一種利用聚合物與膨潤土的相互作用在海水及含有鹽離子的污水環境下發揮防滲作用的土工材料。
【背景技術】
[0002]土工合成材料膨潤土防水毯，是由兩層土工合成材料(編織物及無紡布等土工布)之間夾封一層膨潤土顆粒，并通過織物纖維縫合、針刺或化學粘合而成的一種復合防滲襯墊。以蒙脫石為主要成分的膨潤土顆粒夾層在膨潤土防水毯中起主要防滲作用。膨潤土顆粒可吸附數倍于自身體積的水量，吸水后體積膨脹可達原本數倍甚至數十倍從而使兩層土工材料緊密貼合，形成致密的不透水層，從而達到防水的目的。
[0003]隨著國內外對環境工程的日益重視，在一些諸如垃圾填埋場、儲油庫、含有鹽離子的污水處理等地下結構工程中，防止滲漏的要求越來越高。為了滿足現行防滲標準，相關行業在工程應用中廣泛推行多層防滲漏系統設計方法。膨潤土防水毯具有低透水性(滲透系數Kw≤5X 10_nm/s)、良好漲縮性、耐久性、抗凍性、抗干濕循環等優點，其作為襯墊層的防滲效果明顯優于其他材料，并且由于該材料施工簡單、工期短、對破損處易檢測和修補，已逐漸取代其他防滲材料在各類防滲工程中廣泛應用。
[0004]但在膨潤土防水毯實際應用中也存在一些亟待解決的問題。由于在防水毯中起主要防滲作用的膨潤土易受水質尤其是水中鹽離子的影響發生陽離子交換現象，導致其滲透系數呈數量級增長，使得用于沿海城市的地鐵、地下室、地下停車場、人工湖、渠道、高速公路、機場等構造地下防滲系統的膨潤土防水毯防滲性能下降，甚至導致防滲結構破壞，形成安全隱患。
[0005]國外已有研究單位一直在開展抗鹽性膨潤土防水毯產品的研制和開發。但目前為止，國內尚未有抗鹽性的膨潤土防水毯產品問世。
【發明內容】
[0006] 技術問題:為了滿足沿海地區對于工程防滲襯墊的需求，本發明提供了一種可在高鹽環境中發揮良好抗滲效果的抗鹽性襯墊，確保其可在海水或含有鹽離子的污水中具有良好防滲能力，填補了國內抗鹽性膨潤土防水毯產品的空白。
[0007]技術方案:
一種可在高含鹽及鹽離子污水條件下使用的土工合成材料膨潤土防水毯，包括兩層土工合成材料層以及固定在前述兩層土工合成材料層之間的膨潤土層，所述的膨潤土層為抗鹽性膨潤土層；所述的抗鹽性膨潤土層包括拌合均勻的膨潤土以及抗鹽添加劑。
[0008]所述抗鹽添加劑為羧甲基纖維素鈉；所述羧甲基纖維素鈉與膨潤土的質量配比為5%-15%:1。[0009]所述羧甲基纖維素鈉的粘度為800-1200cP。
[0010]所述抗鹽性膨潤土層通過膠粘法或針刺覆膜法與土工合成材料層連接成一體。
[0011]所述抗鹽添加劑為非離子聚丙烯酰胺或者聚乙烯醇。
[0012]本發明的另一技術目的是提供一種可在高含鹽及鹽離子污水條件下使用的土工合成材料膨潤土防水毯的制備方法，包括以下步驟:首先，制備出抗鹽性膨潤土，所述的抗鹽性膨潤土通過向膨潤土中均勻添加抗鹽添加劑制成；所述抗鹽添加劑選用羧甲基纖維素鈉；且羧甲基纖維素鈉與膨潤土的質量配比為5%-15%:1 ;然后，將上述制備出的抗鹽性膨潤土呈層狀鋪設在兩層土工合成材料之間，即可得到抗鹽性膨潤土防水毯。
[0013]所述膨潤土為人工鈉化膨潤土；所述羧甲基纖維素鈉在膨潤土鈉化過程中加入。
[0014]根據以上的技術方案，相對于現有技術，本發明具有以下的優點:
1、抗鹽性膨潤土防水毯由于在膨潤土顆粒中摻入了聚合物，具有一定粘接力聚合物將膨潤土分子結構連接起來。膨潤土顆粒間的孔隙由于聚合物的粘結作用減小，同時本身具有一定持水能力的聚合物與膨潤土顆粒結合后，混合物顆粒表面的強結合水體積增大，孔隙中弱結合水以及自由水的比例降低，同時孔隙水流動的路徑更加狹窄曲折，宏觀表現即為抗鹽性膨潤土防水毯滲透系數的減小。
[0015]2、本發明所提拱的一種可在高鹽環境中發揮良好抗滲效果的抗鹽性襯墊，結合工程實際需求，可擴大新型防滲襯墊膨潤土防水毯的使用范圍，使其在沿海地區也能發揮一定的防滲作用；
3、相比以往沿海地區常規防滲襯墊的使用，如利用壓實粘土襯墊代替膨潤土，或采用混凝土保護膨潤土層的方式，所發明的抗鹽性膨潤土防水毯造價增加約10%，但滲透系數可較普通膨潤土防水毯降低約1-2個數量級，因此，綜合性價比，本發明產品更容易滿足此類工況下對于防滲襯墊的需求。
[0016]4、本發明實施過程簡單方便，效果顯著，很容易達到一定的防滲標準，便于推廣利用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明方法制成抗鹽性膨潤土與普通膨潤土抗海水干濕循環能力對比圖。
[0018]圖2是本發明方法制成抗鹽性膨潤土防水毯與普通膨潤土防水毯在海水中I年內滲透系數變化對比圖。
【具體實施方式】
[0019]附圖非限制性地公開了本發明所涉及優選實施例的結構示意圖；以下將結合附圖詳細地說明本發明的技術方案。
[0020]本發明所述可在高含鹽及鹽離子污水條件下使用的土工合成材料膨潤土防水毯，包括兩層土工合成材料層以及固定在前述兩層土工合成材料層之間的膨潤土層，所述的膨潤土層為抗鹽性膨潤土層；所述的抗鹽性膨潤土層包括拌合均勻的膨潤土以及抗鹽添加劑。所述抗鹽添加劑為羧甲基纖維素鈉；所述羧甲基纖維素鈉與膨潤土的質量配比為5%-15%:1。所述羧甲基纖維素鈉的粘度為800-1200cP。所述抗鹽性膨潤土層通過膠粘法或針刺覆膜法與土工合成材料層連接成一體。[0021]上述可在高含鹽及鹽離子的污水條件下使用的土工合成材料膨潤土防水毯的制備方法，包括以下步驟:
第一步，選用粘度為800-1200cP的羧甲基纖維素鈉做為抗鹽添加劑，保證其應具有500cP以上的粘性，以確保其與膨潤土材料相互作用時發揮一定的粘結力和持水作用；
竣甲基纖維素納(Sodium carboxymethyl cellulose,以下簡稱CMC-Na)是由棉短續與NaOH溶液作用生成堿纖維素，在氧乙酸或氧乙酸鈉于堿性介質中進行醚化反應而得，為纖維素的羧甲基化衍生物，當取代度為I時，其基本分子結構如下。羧甲基纖維素鈉具有粘合、增稠、增強、乳化、保水、懸浮等作用，可作為絮凝劑、螯合劑、乳化劑、增稠劑、保水劑、上漿劑、成膜材料等。
[0022]CMC-Na又名纖維素膠，為白色或乳白色纖維狀粉末或顆粒，無毒，無臭、無味、具有吸濕性。CMC-Na有乳化分散劑、乳體分散性、不易腐敗、生理上無害等綜合物理、化學性質。
【權利要求】
1.一種可在高含鹽及鹽離子污水條件下使用的土工合成材料膨潤土防水毯，包括兩層土工合成材料層以及固定在前述兩層土工合成材料層之間的膨潤土層，其特征在于:所述的膨潤土層為抗鹽性膨潤土層；所述的抗鹽性膨潤土層包括拌合均勻的膨潤土以及抗鹽添加劑。
2.根據權利要求1所述可在高含鹽及鹽離子污水條件下使用的土工合成材料膨潤土防水毯，其特征在于:所述抗鹽添加劑為羧甲基纖維素鈉；所述羧甲基纖維素鈉與膨潤土的質量配比為5%-15%:1。
3.根據權利要求2所述可在高含鹽及鹽離子污水條件下使用的土工合成材料膨潤土防水毯，其特征在于:所述羧甲基纖維素鈉的粘度為800-1200cP。
4.根據權利要求1所述可在高含鹽及鹽離子污水條件下使用的土工合成材料膨潤土防水毯，其特征在于:所述抗鹽性膨潤土層通過膠粘法或針刺覆膜法與土工合成材料層連接成一體。
5.根據權利要求1所述可在高含鹽及鹽離子污水條件下使用的土工合成材料膨潤土防水毯，其特征在于:所述抗鹽添加劑為非離子聚丙烯酰胺或者聚乙烯醇。
6.一種權利要求2所述可在高含鹽及鹽離子污水條件下使用的土工合成材料膨潤土防水毯的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:首先，制備出抗鹽性膨潤土，所述的抗鹽性膨潤土通過向膨潤土中均勻添加抗鹽添加劑制成；所述抗鹽添加劑選用羧甲基纖維素鈉；且羧甲基纖維素鈉與膨潤土的質量配比為5%-15%:1 ;然后，將上述制備出的抗鹽性膨潤土呈層狀鋪設在兩層土工合成材料之間，即可得到抗鹽性膨潤土防水毯。
7.根據權利要求5所述可在高含鹽及鹽離子污水條件下使用的土工合成材料膨潤土防水毯的制備方法，其特征在于，所述膨潤土為人工鈉化膨潤土 ；所述羧甲基纖維素鈉在膨潤土鈉化過程中加入。
【文檔編號】B32B5/26GK103950237SQ201310548643
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2013年11月7日 優先權日:2013年11月7日
【發明者】田正宏, 邊策, 卜靜武, 王曉棟, 潘婧 申請人:河海大學