基于粉煤灰改性粘土的垃圾填埋場防滲層的實驗研究

孫 雪 景

(吉林建筑大學(xué)市政環(huán)境與工程學(xué)院，長春 130118)

0 引言

固體廢物的處理成為環(huán)境工程領(lǐng)域中研究的熱點之一[1-2].目前，處理固體廢物的方法很多，其中以衛(wèi)生填埋法較為普遍[3].但這種方法也存在一定的隱患，主要是在填埋過程中可能出現(xiàn)滲濾液，滲濾液的毒性會對周邊環(huán)境和水體造成嚴(yán)重污染.為了消除上述問題，就必須有能防止開裂的防滲層，其襯里性能良好.本文針對垃圾填埋場防滲層存在的開裂、開孔、解體等實際問題，采用在天然粘土中加入粉煤灰這一改性材料使其改性，以解決上述問題.

1 粉煤灰改性粘土液限及塑限的測定實驗

1.1 實驗?zāi)康?/h3>

衡量粘性土好壞的重要指標(biāo)為界限含水率和塑限指數(shù)[4-5].其中，界限含水率是指粘性土由一種狀態(tài)變成另一種狀態(tài)的最大含水率.根據(jù)其含水率不同粘性土可分為四種狀態(tài)，其相應(yīng)的界限含水率分別對應(yīng)縮限、塑限和液限，其中，液限與塑限的差值稱為塑限指數(shù).作為防滲層材料，粘土的液限、塑限及塑限指數(shù)必須滿足一定的要求，使其能夠起到良好的防滲作用.根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，作為垃圾填埋場防滲層材料其塑限指數(shù)數(shù)值應(yīng)在10%～35%之間，塑限指數(shù)超過此限值將會更粘，難以室外操作，同時容易結(jié)成硬塊難以破碎.本文的實驗?zāi)康挠袃蓚€：① 根據(jù)實驗結(jié)果確定改性后粘土的塑限指數(shù)數(shù)值的大??；② 確定改性后粘土的塑限，為最優(yōu)含水率與最大干密度的測定實驗提供相關(guān)的理論依據(jù).

1.2 試驗材料與方法

圖1 粘土塑性分類

1.3 試驗結(jié)果及分析

通過上述實驗步驟，測定其結(jié)果如表1所示.從表1測定的結(jié)果可以看出，經(jīng)過摻入粉煤灰改性后的粘土的塑限指數(shù)基本上都在10%～30%之間，符合垃圾填埋場對防滲材料的要求.同時根據(jù)上述數(shù)據(jù)可以繪制相應(yīng)的細粒土分類塑性圖(如圖1所示).通過圖1可知本次實驗所用粘土屬于低塑性粘土.因此應(yīng)注意其失水?dāng)嗔训膯栴}.本次試驗所測得的塑限值，可以為最優(yōu)含水率和最大干密度的測定試驗作為參考依據(jù).

表1 粘土及粉煤灰改性粘土液塑限測定值

2 改性粘土最大干密度和最優(yōu)含水率測定實驗

2.1 實驗?zāi)康?/h3>

最大干密度和最優(yōu)含水率是衡量粘性土防滲效果的兩個重要指標(biāo)，粘性土在最大干密度和最優(yōu)含水率的狀態(tài)下，其防滲及防開裂性能達到最佳.

2.2 實驗材料及設(shè)備

實驗材料主要包括粉煤灰和粘土.實驗設(shè)備包括擊實儀、天平、碾土設(shè)備及電熱烘箱等.

2.3 實驗方法

本次實驗主要采用擊實實驗，其實驗步驟如下：① 檢查擊實儀的性能是否正常，同時檢查其配件的性能是否正常；② 從一份實驗樣本中，分三次取相同量土壤倒入擊實筒中，分三層擊實，每層40擊；③ 測出筒與試樣的總質(zhì)量，并計算濕密度；④ 擊實后取一定比例的土樣(10g～20g)，測定其含水率的大小；⑤ 重復(fù)步驟①～③，對剩余的樣本進行擊實實驗.

2.4 實驗結(jié)果

根據(jù)實驗測定不同配比粉煤灰改性粘土的塑限和液限，繪制含水率和干密度曲線如圖2～圖5.通過含水率和干密度曲線，可以得到摻入不同比例粉煤灰后粘土的最優(yōu)含水率和最大干密度(如表2所示).

圖2 摻入10%粉煤灰后含水率和干密度曲線

圖3 摻入15%粉煤灰后含水率和干密度曲線

圖4 摻入20%粉煤灰后含水率和干密度曲線

圖5 摻入25%粉煤灰后含水率和干密度曲線

表2 摻入不同比例粉煤灰后粘土最優(yōu)含水率與最大干密度數(shù)值

從表2可知，摻入粉煤灰后的粘土的最大干密度ρ隨著摻入粉煤灰比例的升高而下降.當(dāng)摻入10%粉煤灰時，其最大干密度值達到最大為1.89g/cm3.出現(xiàn)上述現(xiàn)象原因是由于天然粘土的密度較大，當(dāng)整個混合粘土中粉煤灰比例較少時，粉煤灰與粘土結(jié)合緊密，相應(yīng)的干密度較大.

3 結(jié)論

本文主要通過測定摻入粉煤灰后的粘土的液塑限值和最大干密度值，來研究改性粘土的力學(xué)特性.實驗研究表明，粘土摻入比例在30%以內(nèi)粉煤灰后，其塑限指數(shù)可以保持在10%～35%之間，符合規(guī)定要求.

參 考 文 獻

[1] 周富春.固體廢物的處理現(xiàn)狀及研究進展[J].山西建筑,2009,35(10)：5-7.

[2] 楊雪麗,王紅月.淺談城市固體廢物處理[J].環(huán)境科技,2008,21(2)：21-25.

[3] 吳桂芹,王伍軍,林學(xué)海.粉煤灰改良粘土可塑性和抗剪切強度的試驗研究[J].山西建筑,2006,32(1)：30-33.

[4] 郭鴻,駱亞生,楊永俊.摻黃土粉煤灰的滲透特性[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報,2009,37(9)：41-45.

[5] 陸海軍,欒茂田,張金利,于永鮮.垃圾填埋場襯墊對Cr(Ⅵ)和Zn(Ⅱ)吸附的動力學(xué)研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2009,29(1)：56-59.