膨润土防水毯在各领域防渗工程上都有一定应用

GCL材料(liao)的(de)(de)晶体膨胀机(ji)制、水力(li)传(chuan)导率和自(zi)愈修复机(ji)制是其防渗(shen)性能的(de)(de)关键(jian)所在。自(zi)来水渗(shen)透GCL的(de)(de)水力(li)传(chuan)导率k为2×10-12～2×10-10m/s，防渗(shen)效果是其他防渗(shen)漏衬垫材料(liao)无法达到(dao)的(de)(de)。

1.GCL中蒙(meng)脱石的(de)晶(jing)体(ti)(ti)膨胀(zhang)(zhang)机制膨润土的(de)主要矿物成分(fen)为蒙(meng)脱石，其晶(jing)体(ti)(ti)结(jie)构是由(you)2个硅氧(yang)(yang)四面体(ti)(ti)夹一(yi)层(ceng)铝氧(yang)(yang)或镁氧(yang)(yang)八面体(ti)(ti)组成，晶(jing)层(ceng)结(jie)构之间通过范德(de)华引力相互(hu)连接。引力相对较弱(ruo)，水(shui)(shui)分(fen)子容(rong)易进入，致使晶(jing)层(ceng)之间产生较大的(de)间隔，宏观(guan)上表现为蒙(meng)脱石遇(yu)水(shui)(shui)膨胀(zhang)(zhang)，膨润土整(zheng)体(ti)(ti)呈(cheng)现凝(ning)胶状。蒙(meng)脱石具有很(hen)大的(de)比(bi)表面积，1g蒙(meng)脱石的(de)比(bi)表面积约为800m2，表面带有大量负电荷，在水(shui)(shui)化作(zuo)用下会吸附孔隙中的(de)渗(shen)透液阳离子，以达(da)到(dao)电荷平衡，形成“扩(kuo)散双层(ceng)”结(jie)构，进一(yi)步提(ti)高(gao)晶(jing)体(ti)(ti)的(de)吸附性(xing)能，使膨润土结(jie)构活性(xing)孔隙减(jian)少，防渗(shen)效果(guo)显著提(ti)升(sheng)。

2.水(shui)力传导率(lv)水(shui)力传导率(lv)是评估GCL防渗(shen)有(you)(you)效(xiao)性(xing)的(de)关(guan)键参数(shu)，主要(yao)受GCL孔(kong)隙结(jie)构(gou)形(xing)(xing)态的(de)影(ying)响(xiang)。GCL的(de)孔(kong)隙结(jie)构(gou)有(you)(you)微孔(kong)、中(zhong)(zhong)(zhong)孔(kong)和大孔(kong)3种(zhong)。土(tu)(tu)工(gong)布孔(kong)隙中(zhong)(zhong)(zhong)往往会(hui)掺杂部分膨润土(tu)(tu)，这种(zhong)膨润土(tu)(tu)的(de)存(cun)在形(xing)(xing)式可能会(hui)影(ying)响(xiang)土(tu)(tu)基层和中(zhong)(zhong)(zhong)层膨润土(tu)(tu)颗(ke)粒之间(jian)的(de)毛(mao)细阻渗(shen)。因此，GCL的(de)k值主要(yao)受土(tu)(tu)工(gong)布的(de)织(zhi)法结(jie)构(gou)和膨润土(tu)(tu)颗(ke)粒间(jian)孔(kong)隙性(xing)质的(de)影(ying)响(xiang)。

1）GCL土工布织(zhi)法结(jie)构(gou)的影响。在相(xiang)同粉质(zhi)(zhi)砂土基含(han)水(shui)(shui)(shui)率(lv)(lv)和渗透压(ya)条件下，测(ce)(ce)定不同土工布织(zhi)造(zao)结(jie)构(gou)下GCL水(shui)(shui)(shui)化(hua)(hua)(hua)过(guo)程中质(zhi)(zhi)量(liang)含(han)水(shui)(shui)(shui)率(lv)(lv)w和表观(guan)饱和度Wref随时(shi)(shi)间(jian)的变化(hua)(hua)(hua)规律，试(shi)验参数：粉质(zhi)(zhi)砂含(han)水(shui)(shui)(shui)率(lv)(lv)为16%，表层(ceng)渗透压(ya)2kPa，膨润(run)土粒(li)径(jing)30mm，试(shi)验编(bian)号GCL1、GCL2，GCL1采用(yong)针刺法将(jiang)纤维(wei)穿过(guo)膨润(run)土使其自然附着于底部(bu)土工织(zhi)物(wu)，GCL2采用(yong)黏合法利用(yong)无污(wu)染黏合剂将(jiang)膨润(run)土黏连在两层(ceng)土工布上。当含(han)水(shui)(shui)(shui)率(lv)(lv)为16%、表层(ceng)渗透压(ya)为2kPa时(shi)(shi)，试(shi)验测(ce)(ce)得GCL1、GCL2水(shui)(shui)(shui)化(hua)(hua)(hua)后的最(zui)终(zhong)质(zhi)(zhi)量(liang)含(han)水(shui)(shui)(shui)率(lv)(lv)为97%、115%，但GCL1水(shui)(shui)(shui)化(hua)(hua)(hua)后的表观(guan)饱和度（78%）远高(gao)于GCL2的（69%）。表明在常规粉质(zhi)(zhi)土基上，GCL1中土工布结(jie)构(gou)孔隙较小，水(shui)(shui)(shui)化(hua)(hua)(hua)后的Wref接(jie)近80%，对液体的阻隔作用(yong)明显优于GCL2，水(shui)(shui)(shui)力(li)传导率(lv)(lv)低(di)。

2）GCL内膨润(run)(run)土(tu)(tu)颗粒(li)间孔隙的(de)(de)(de)影(ying)响。同样在粉质(zhi)砂(sha)土(tu)(tu)基(ji)上，测试针刺法钠(na)基(ji)膨润(run)(run)土(tu)(tu)防水(shui)(shui)毯中不同膨润(run)(run)土(tu)(tu)粒(li)径(jing)条件下(xia)(xia)GCL水(shui)(shui)化作用。试验编号GCL3是(shi)30mm粒(li)径(jing)细颗粒(li)膨润(run)(run)土(tu)(tu)，试验编号GCL4是(shi)10mm粒(li)径(jing)粉状(zhuang)(zhuang)膨润(run)(run)土(tu)(tu)，试验均采用土(tu)(tu)工布织(zhi)法、土(tu)(tu)基(ji)含(han)(han)水(shui)(shui)率(lv)(lv)为16%、表层渗透压为2kPa。与GCL3粒(li)状(zhuang)(zhuang)膨润(run)(run)土(tu)(tu)相(xiang)比，GCL4粉状(zhuang)(zhuang)膨润(run)(run)土(tu)(tu)的(de)(de)(de)初(chu)始(shi)水(shui)(shui)化速(su)度更快(kuai)。水(shui)(shui)化14d后，GCL4的(de)(de)(de)质(zhi)量含(han)(han)水(shui)(shui)量为146%，此时(shi)GCL3的(de)(de)(de)质(zhi)量含(han)(han)水(shui)(shui)量仅为60%；水(shui)(shui)化140d后，GCL4含(han)(han)水(shui)(shui)率(lv)(lv)下(xia)(xia)降到125%，GCL3含(han)(han)水(shui)(shui)率(lv)(lv)增加到102%。表明GCL4粉末状(zhuang)(zhuang)膨润(run)(run)土(tu)(tu)水(shui)(shui)化过(guo)程(cheng)饱和时(shi)质(zhi)量含(han)(han)水(shui)(shui)量高于GCL3的(de)(de)(de)。在相(xiang)同的(de)(de)(de)土(tu)(tu)基(ji)条件下(xia)(xia)，即使是(shi)相(xiang)同的(de)(de)(de)GCL织(zhi)造结构，膨润(run)(run)土(tu)(tu)的(de)(de)(de)颗粒(li)粗细性质(zhi)也会影(ying)响GCL的(de)(de)(de)水(shui)(shui)力传导(dao)率(lv)(lv)以及最(zui)终的(de)(de)(de)平衡(heng)状(zhuang)(zhuang)态，表现为膨润(run)(run)土(tu)(tu)颗粒(li)越细，GCL的(de)(de)(de)水(shui)(shui)力传导(dao)率(lv)(lv)越低。

3.自愈修复机制

GCL的(de)自(zi)愈(yu)主要由高(gao)含量蒙脱(tuo)石遇(yu)水膨(peng)胀以及交换性(xing)钠离子与蒙脱(tuo)石晶体的(de)吸附作用引起(qi)。膨(peng)润土在水化作用下(xia)形成的(de)高(gao)膨(peng)胀压力(li)能够使其被挤压至(zhi)损坏的(de)孔缝中(zhong)，实现防水层破损或缺(que)陷时的(de)自(zi)动“愈(yu)合”。

GCL的(de)自(zi)(zi)愈(yu)(yu)修(xiu)复(fu)能力(li)主(zhu)要受(shou)膨(peng)(peng)润(run)土的(de)膨(peng)(peng)胀(zhang)影响(xiang)，而膨(peng)(peng)润(run)土的(de)膨(peng)(peng)胀(zhang)量(liang)受(shou)以下(xia)(xia)因素的(de)影响(xiang)：内因为膨(peng)(peng)润(run)土质量(liang)、织造方法(fa)(fa)，外因为渗(shen)透(tou)(tou)溶液(ye)类型(xing)、覆盖层压力(li)。有研究表明，当(dang)GCL中(zhong)有较高(gao)(gao)含(han)量(liang)的(de)膨(peng)(peng)润(run)土，或膨(peng)(peng)润(run)土中(zhong)有较高(gao)(gao)含(han)量(liang)的(de)蒙脱(tuo)石时，有助于提高(gao)(gao)其自(zi)(zi)愈(yu)(yu)能力(li)。此外，GCL的(de)制作方法(fa)(fa)对自(zi)(zi)愈(yu)(yu)能力(li)也有影响(xiang)，如针刺(ci)型(xing)GCL比缝合型(xing)GCL具有更强的(de)自(zi)(zi)愈(yu)(yu)能力(li)。当(dang)表层渗(shen)透(tou)(tou)压为2kPa时，土工布织法(fa)(fa)采用(yong)(yong)针刺(ci)法(fa)(fa)，观测(ce)市政(zheng)自(zi)(zi)来水(shui)和400mg/L的(de)CaCl2溶液(ye)作为渗(shen)透(tou)(tou)溶液(ye)，水(shui)化作用(yong)(yong)下(xia)(xia)GCL上不同破损圆孔径（25、30、35、41、51mm）的(de)自(zi)(zi)愈(yu)(yu)修(xiu)复(fu)情况(kuang)。使(shi)用(yong)(yong)市政(zheng)自(zi)(zi)来水(shui)作为渗(shen)透(tou)(tou)液(ye)时，水(shui)化作用(yong)(yong)10d可自(zi)(zi)愈(yu)(yu)直径41mm孔；使(shi)用(yong)(yong)400mg/L的(de)CaCl2溶液(ye)渗(shen)透(tou)(tou)时，可自(zi)(zi)愈(yu)(yu)直径35mm孔。表明在低盐浓度渗(shen)透(tou)(tou)液(ye)的(de)渗(shen)透(tou)(tou)作用(yong)(yong)下(xia)(xia)，GCL的(de)自(zi)(zi)愈(yu)(yu)修(xiu)复(fu)能力(li)增强。