膨潤土防水毯在渠道防滲工程中的應用

摘要：隨著水資源的日益緊缺，灌區進行防滲配套、節水灌溉勢在必行。西大洋水庫灌區采用新型材料膨潤土防水毯進行渠道防滲，取得了較好效果，在北方寒冷地區渠道施工中具有很大的推廣價值。

關鍵詞：膨潤土防水毯；特性；應用

中圖分類號：TU761.116 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315(2008)08-120-01

隨著水資源的日益緊缺，灌區進行防滲配套、節水灌溉勢在必行。現今多數灌區渠道防滲都采用混凝土襯砌等形式，而北方寒冷地區的凍漲破壞大大影響了工程的使用壽命和防滲節水效果。西大洋水庫在灌區防滲配套工程中嘗試采用膨潤土防水毯進行渠道防滲，經3年運行觀察，發現效果很好。

一、膨潤土防水毯介紹

1、膨潤土的礦物學名稱叫蒙脫石，其粒徑為10-10m～10-8m(1nm=10-9m)，國外稱其為天然納米(10-9m～10-7m)材料。它一般由火山灰形成層狀巖石，大部分是由第三紀火山灰或者流紋巖變質而形成。雖然在法國發現，但是由于在美國蒙大拿州的福塔蒙脫附近首次發現了礦脈，所以叫做蒙脫石。最有名的是美國俄亥俄州的膨潤土，推測是由白堊紀的火山活動而形成的。膨脹后的膨潤土所形成的膠體具有排斥水的性能。利用這個性能，人們用膨潤土來作防水材料。

膨潤土防水毯(Geosynthetic Clay Liner，簡稱GCL)是高科技綠色復合防水材料，它由兩層土工合成材料之間夾封優質鈉基膨潤土粒通過特殊針刺方法制成。上下兩層分別為土工織物，主要起保護和加固作用，使之具有一定的整體抗剪強度；中間維鈉基膨潤土粒層，它由天然的粘土礦和無機材料加工而成，具有高膨脹性和高吸水能力。濕潤時透水性能低，主要起防滲作用。在防滲工程中，膨潤土防水毯可單獨使用，也可與粘土防滲體或土工膜組合使用。

2、膨潤土防水毯的特性

(1)、密實性：鈉基膨潤土在水壓狀態下形成高密度橫隔膜，厚度約5mm時，它的透水性為α×10-9cm/s(α=1-9)以下，相當于100倍的30cm厚度粘土的密實度，具有很強的自保水性能。

(2)、自保水性：鈉基膨潤土和水反應時，能產生13-16倍的膨脹力，因此能修補2mm以內的表面裂縫。與其它防滲方法對施工完成以后發生的缺陷無能為力相比，能持久發揮其防水性能。

(3)、耐久性：因為鈉基膨潤土系天然無機材料，即使經過很長時間或周圍環境發生變化，也不會發生老化或腐蝕現象，因此防水性能持久。

(4)、施工簡便，工期短：和其他防水材料比較，施工相對比較簡單，不需要加熱和粘貼。接逢處只需疊合約20cm，并灑上0.4kg／m膨潤土粉末，以釘子、墊圈等進行連接和固定。施工后不需要特別的檢查，如果發現防水缺陷也容易維修。在施工工期上，與混凝土防滲相比，大約縮短50％的工期，與需加熱粘貼的土工膜防滲相比工期也要短。

(5)、不受氣溫影響：在寒冷氣候條件下也不會脆斷，耐低溫凍漲破壞。

(6)、綠色環保：膨潤土為天然無機材料，對人體無害無毒，對環境沒有特別的影響，具有良好的環保性能。因施工的簡便性和材料的特性，特別是沒有加熱和粘貼等作業，減少了施工事故。

(7)、與土工膜相比：GCL柔性好，能較好的適應不均勻沉降；GCL中的膨潤土層吸水后的厚度增加好幾倍，并且受外裹土工織物的保護，因此不易被頂破或刺破而失效，對鋪設場地條件的要求比土工膜低。采用均勻的覆蓋土時，一般要求最大顆粒尺時不超過32mm；GCL比土工膜具有較好的界面磨擦特性。

(8)、與混凝土相比：GCL柔性好，能較好的適應不均勻沉降；GCL體積小，重量輕，產品成卷，易于運輸和安裝；GCL與非織造土工織物纖維充分纏繞，止水性強，耐沖刷，其防滲性能不會因干濕和凍融反復循環而降低，并且可能的漏水點也會因膨潤土的遷移而自行愈合；GCL很好地解決了混凝土的凍漲破壞問題。

二、膨潤土防水毯在渠道防滲中的應用

對于渠道防滲形式的探索，西大洋水庫灌區在“2005年灌區應急抗旱工程”中在總干四支渠采用了膨潤土防水毯防滲。防水毯施工工藝流程：施工準備→基層處理→防水毯施工→防水層保護→回填土。

(1)對需防滲渠道進行斷面修整，回填土密實度應≥0.93。

(2)對基面進行排水作業：若地面有水氣時，要用PE膠帶搭接10cm后鋪設，以防止膨潤土的早期水化。

(3)膨潤土防水毯鋪設。膨潤土的織布面向上(施工人員要看著織布面進行施工)；膨潤土毯最少要搭接10cm后，以40cm間隔用釘子和墊圈將其固定；施工過程中，施工人員一定要防止防水毯的損傷。在進行下道工序之前，要檢查膨潤土防水層是否流失，如有流失或損傷的部位要用膨潤土粉末進行修補。

(4)、防水毯施工后鋪設3—5cm厚的水泥砂漿，以防止防水層接觸水而早期水化及防止草根對防水毯的穿刺破壞。

(5)、回填土。回填土時，為了防止防水層受損傷，可以設置防護板；為了下道工序的施工，將回填土的頂端預留出30cm高的膨潤土毯，用PE膠帶加以收頭固定，以防止受到損傷或水化；回填土時要注意不要損傷防水層，并注意夯實，以減少沉降。回填土層厚20cm，回填土層的夯實密度要達到85％以上。

膨潤土在40年前就應用于大壩底部的防水，膨潤土具有高度的水密性和自身修補復原功能，抗滲能力強，柔性好，能適應地基的不均勻沉降。膨潤土防水毯滲透系數1.25-3.54×10-9cm/sCBR，頂破強度1.2kN，刺破強度0.34kN，綜合性能優良。我們采用膨潤土防水毯進行渠道防滲，經一年運行觀測發現。渠道滲漏水量損失減少90％；且就原斷面進行防滲，工程量較小，投資較省。我國的膨潤土資源居世界第一，隨著其價格的進一步降低，膨潤土防水毯作為一種新型土工合成材料，隨著其價格的進一步降低，在北方寒冷地區渠道防滲工程中具有很大的推廣應用價值。