新技术：垃圾填埋场防渗材料的实验研究

1）BFCF防渗浆材的基本组成

选择膨润土、粉煤灰、水泥和纤维作为垃圾场渗滤液防渗浆材的主要添加材料，即在黏土基BFC浆材（N型）配制的基础上，加入纤维材料，配制出膨润土-粉煤灰-水泥-纤维防渗浆材（简称“BFCF浆材”）。由于纤维在浆液中的无序离散，与BFC浆材相比，BFCF浆材具有更好的抗渗性能及抗裂性能。BFCF浆材组成及选材要求如下：

①膨润土：选用钙质膨润土，并经过钠化处理，蒙脱石含量达到60%以上。

②粉煤灰：火电厂生产的普通Ⅱ级粉煤灰。

③水泥：42.5级普通硅酸盐水泥。

④纤维：聚丙烯纤维（或玻璃纤维），切成10～30 mm长的纤维丝。

⑤其他外加剂：纯碱，高效萘系减水剂（NUF-5）等。

2）BFCF浆材的正交试验

通过浆材对比试验确定BFCF浆材的正交试验因素与水平，决定采用L9（34）三水平、四因素正交试验法优选黏土基BFCF浆材的配方，实验数据见表2.11、表2.12。

表2.11　BFCF浆材的正交试验因素与水平

注：其他外加剂加量，纯碱取1.2%；NUF-5减水剂取0.60%。(www.xing528.com)

表2.12中每份试样配制后的总体积为1 000 mL，按各因素所需比例取膨润土、粉煤灰、水泥、纤维、纯水及其他外加剂的加量，均匀拌合浆材并养护，分别进行浆材可泵期、养护28 d结石体的渗透系数k、抗压强度σc等性能的测试。采用36×60×60水泥净浆流动度仪测试浆液可泵期，可泵期指被泵送的水泥浆保持流动度为14～15 cm的最长时间。采用N-55变水头渗透仪测试浆材结石体养护28 d的渗透系数k；采用ST-CBR-I承载比试验仪测试浆材结石体养护28 d的无侧限抗压强度σc。

表2.12　BFCF浆材L9（34）正交试验安排及试验结果

3）BFCF浆材配方的确定

对表2.12中的数据及各因素的极差值R进行分析，可得到各因素水平（加量比例）对浆材可泵期及固结体的渗透性和抗压强度的影响趋势，如图2.33—图2.36所示。考虑垃圾填埋场防渗浆材的主要性能应具有低渗透性、适当的抗压强度，同时结合对浆液可泵期的要求，确定出BFCF浆材的优选配方为（按配制1 000 mL浆液计算）：膨润土220～280 g、粉煤灰170～230 g、水泥180～240 g、纤维0.6～1.2 g、纯碱8～15 g、NUF-5减水剂4～7 g，水670～830 mL。

BFCF浆材具有良好的可灌性，浆材结石率＞99.0%，其固结体28 d的渗透系数、抗压强度和弹性模量分别为（0.12～0.98）×10-7cm/s、0.75～2.0 MPa和230～350 MPa，从而满足生活垃圾填埋场隔离墙对浆材渗透性及抗压强度的要求。

图2.33　膨润土加量对BFCF浆材可泵期的影响

图2.34　膨润土加量对BFCF浆材渗透性的影响

图2.35　粉煤灰加量对BFCF浆材可泵期的影响

图2.36　水泥加量对BFCF浆材可泵期的影响