CN111559774A - 一种墙体浆料及制得的阻隔反应墙 - Google Patents

一种墙体浆料及制得的阻隔反应墙 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种墙体浆料，包括以下重量份数的组分，墙体主体材料85‑94份，反应材料6‑15份。本发明的墙体浆料，以及使用该墙体浆料制得的阻隔反应墙，其中的墙体主体材料具有防止污染物渗透的能力，能够有效地阻断污染物与外界联系；反应材料可将污染物进行吸附、反应，使得有害物质截留在墙体内部，从而达到控制污染物扩散的目的。

Description

一种墙体浆料及制得的阻隔反应墙
技术领域
本发明属于污染物防控技术领域，尤其是涉及一种墙体浆料及制得的阻隔反应墙。
背景技术
随着我国工业的快速发展，致使环境污染日趋严重。一些化工、矿山污染地块、非正规垃圾填埋场等污染场地缺乏有效的防渗措施，导致对周边土壤和地下水体造成了不同程度的污染，严重危害了生态环境。污染物主要是通过场地内的水体向四周扩散，造成生态环境污染，当前有效的管控措施主要有低渗透竖向阻隔墙和可渗透反应墙。
低渗透竖向阻隔墙是污染场地管控的主要方式，通过阻断污染场地内的水体与周围环境的联系来控制污染物迁移；低渗透竖向阻隔墙在水利、环保、隧道交通等领域应用广泛，渗透系数通常为10-5～10-7cm/s，墙体虽然能够有效阻挡水分通过，但是并不能完全隔离，还是会有一部分污染物跟随水体外渗，污染物会跟随外渗，阻隔效果并不彻底。
可渗透反应墙是通过水力梯度作用，使已污染水体通过可渗透反应墙，利用墙体内的活性反应介质去除水体中污染物，以达到净化水体作用。但反应墙介质容量有限，不可能无限制地对污染物进行去除，所以需要定期的更换反应介质，以保证处理效率，从而增加了后续维护成本；此外，当反应介质与地下水中污染物质反应一段时间后，会出现反应介质失活、填料堵塞等问题，反应介质的的失活和堵塞可以导致PRB的失效，存在污染容易向周边扩散的风险。
虽然以上两种技术在工程应用中都发挥了应有的作用，但由于各自存在缺点，在使用过程中都存在污染物扩散的风险。
发明内容
本发明的第一目的为提供一种墙体浆料，该墙体浆料的坍落度≥180mm，比重≥1.4g/cm3，且由墙体主体材料和反应材料制得，其中墙体主体材料具有防止渗透的能力，能够有效地阻断污染物与外界联系；反应材料可将污染物进行吸附、反应，使得有害物质截留在墙体内部，从而达到控制污染物扩散的目的。
本发明的第二目的为提供一种墙体浆料的制备方法。
本发明的第三目的为提供一种阻隔反应墙，该阻隔反应墙的墙体渗透系数不大于10-7cm/s，指示性污染物去除率大于98％；既能够有效阻断污染物与外界联系，即使有少量污染物进入墙体，墙体内的反应介质也能够对污染物进行有效的吸附、反应，使有害物质截留在墙体内，从而达到更好的控制污染物扩散的目的。
为实现本发明的第一目的，所采用的技术方案是：一种墙体浆料，包括以下重量份数的组分，墙体主体材料85-94份，反应材料6-15份。
进一步地，所述的墙体浆料，包括以下重量份数的组分，墙体主体材料90份，反应材料10份。
本发明的墙体浆料由墙体主体材料和反应材料组成，墙体主体材料保证墙体能够展现最主要的低渗透性，起到有效隔离阻挡污染物的作用；反应材料的作用是吸附、沉淀、氧化还原污染物质，将进入墙体内的少量污染物通过反应留在墙体内或消除其毒性，防止污染物质向外扩散。采用本发明的墙体浆料制得的阻隔反应墙能够兼顾高效阻隔和长效反应，从而达到更好的控制污染物扩散的目的。
进一步地，所述的反应材料包括以下重量份数的组分：活性炭2-8份、沸石2-10份、还原铁粉0-5份、凹凸棒土2-5份。
进一步地，所述的墙体主体材料包括以下重量百分比的组分：膨润土5-30份、水泥0-20份、粘土20-65份、砂子10-25份、添加剂0-15份。
进一步地，当所述的墙体主体材料中含有水泥时，所述的墙体浆料还包括减水剂，所述的减水剂的量为水泥重量的0.5％-2％，优选1％；所述的添加剂为矿粉、粉煤灰中的一种或多种。
进一步地，所述的膨润土为钠基膨润土，所述的水泥为强度等级不小于42.5的通用硅酸盐水泥，所述的添加剂为矿粉、粉煤灰中的一种或多种。
本发明中，作为一种优选方案，所述的膨润土为钠基膨润土，钠基膨润土有较好的吸附反应能力，能够协助反应材料，有效提升墙体的整体对污染物的吸附反应能力。
进一步地，所述的活性炭为碘值≥800mg/g、充填密度在440-550g/L、粒径在0.1-2mm的活性炭；所述的沸石为斜发沸石，其中，硅铝含量≥95％，粒径为0.5-3mm；所述的还原铁粉为零价铁，其中，铁的含量≥95％，粒径为0.1-1mm；所述的凹凸棒土中凹凸棒石≥60％，粒径为0.1-2mm。
在本发明中，膨润土、水泥、砂子、粘土和添加剂作为墙体主体材料用于建筑墙体，使得墙体成型；辅以反应材料的活性炭、沸石、还原铁粉和凹凸棒土作为反应介质，与墙体主体材料均匀混合，使得反应介质均匀分布在墙体内部，当污染物浸透入墙体内部时，其反应介质与污染物进行吸附或反应，从而将污染物除去。
进一步地，所述的墙体浆料的坍落度≥180mm，比重≥1.4g/cm3。
为实现本发明的第二目的，所采用的技术方案是：一种墙体浆料的制备方法，将墙体主体材料和反应材料同时投料，之后加水搅拌均匀即可。
在本发明中，墙体主体材料和反应材料同时投加搅拌可使得两者混合均匀，并且使得反应材料中的各种反应介质均匀地进行分布，从而保证在进行除污时的效果好；墙体浆料的坍落度≥180mm，其比重≥1.4g/cm3；可保证墙体浆料在浇筑制成墙体时，其牢固效果好，同时成型方便。
进一步地，当所述的墙体主体材料中含有水泥时，在加水搅拌均匀后，还加入减水剂，其加入量为水泥重量的0.5％-2％，优选1％；所述的减水剂为木质素磺酸盐减水剂、萘磺酸盐减水剂或密胺系减水剂其中的一种。
本发明中，当墙体主体材料中含有水泥时，在将墙体主体材料和反应材料投加后加入水搅拌之后，还加入减水剂继续进行搅拌，这样可以提升水泥的分散效果，减少用水量，增加浆料的和易性。
为实现本发明的第三目的，所采用的技术方案是：一种阻隔反应墙，使用上述的墙体浆料浇筑制得，其中，所述的阻隔反应墙的墙体渗透系数不大于10-7cm/s，指示性污染物去除率大于98％。
在本发明中，阻隔反应墙使用墙体浆料浇筑而成，其墙体的渗透系数不大于10- 7cm/s，可有效阻隔污染物进行渗透，指示性污染物去除率大于98％，可将污染物中的有害物质进行除去，达到防止污染物扩散的目的。
本发明具有的优点和积极效果是：
本发明的低渗透竖向阻隔反应墙的墙体内具有反应介质，且墙体的渗透系数不大于10-7cm/s，能够有效地阻隔污染物；即使有少量的污染物进入墙体，墙体内的反应介质能够对污染物进行有效的吸附、反应，使得有害物质截留在墙体内，从而达到控制污染物扩散的目的。
本发明的低渗透竖向阻隔反应墙优化了现有污染阻隔技术，使用墙体主体材料和反应材料制得的低渗透竖向阻隔反应墙，具有阻隔污染物和与污染物反应以除去的目的，从而将高效阻隔和长效反应相统一，可以更好的控制污染物的扩散。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作详细说明。
实施例1：
组成：
墙体主体材料90份：其中，钠基膨润土20份，强度为42.5的普通硅酸盐水泥15份，粘土20份，砂子25份，矿粉5份；
反应材料10份：其中，活性炭2份，斜发沸石5份，凹凸棒土3份；活性炭的碘值为890mg/g、充填密度为452g/L、粒径为0.2mm；斜发沸石的硅铝含量为96.8％，粒径为1mm；凹凸棒土中凹凸棒石占比为70％，粒径为1mm。
减水剂为木质素磺酸盐减水剂，其加入量为水泥重量的1％。
制备方法：
将墙体主体材料和反应材料同时投料，加水进行搅拌均匀，之后加入减水剂继续搅拌，混合均匀后制得墙体浆料。
对制得的墙体浆料检测其坍落度和比重，其检测结果如表1所示；
墙体浆料留样，使用该墙体浆料进行浇筑，经过28天养护，制得阻隔反应墙，对阻隔反应墙的墙体进行渗透系数实验，检测墙体的渗透系数；检测结果如表1所示。采用垃圾填埋场溶液检测墙体过滤效率，以氨氮和重金属中的六价铬、镉以及铅为检测指标，检测污染物的去除率；检测结果如表2所示。
实施例2：
组成：
墙体主体材料90份：其中，钠基膨润土15份，粘土60份，砂子15份；
反应材料10份：其中，活性炭2份，沸石4份，凹凸棒土2份，还原铁粉2份；活性炭的碘值为890mg/g、充填密度为452g/L、粒径为0.2mm；斜发沸石的硅铝含量为96.8％，粒径为1mm；还原铁粉的铁含量为96％，粒径为0.5mm；凹凸棒土中凹凸棒石占比为70％，粒径为1mm。
制备方法：
将墙体主体材料和反应材料同时投料，加水搅拌均匀制得墙体浆料。
对制得的墙体浆料检测其坍落度和比重，其检测结果如表1所示；
墙体浆料留样，使用该墙体浆料进行浇筑，经过28天养护，制得阻隔反应墙，对阻隔反应墙的墙体进行渗透系数实验，检测墙体的渗透系数；检测结果如表1所示。采用垃圾填埋场溶液检测墙体过滤效率，以氨氮和重金属中的六价铬、镉以及铅为检测指标，检测污染物的去除率；检测结果如表2所示。
实施例3：
组成：
墙体主体材料90份：其中，钠基膨润土5份，强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥20份，粘土45份，砂子10份，粉煤灰5份；
反应材料10份：其中，活性炭2份，沸石6份，凹凸棒土2份；活性炭的碘值为852mg/g、充填密度为490g/L、粒径为2mm；斜发沸石的硅铝含量为95％，粒径为0.5mm；凹凸棒土中凹凸棒石占比为65％，粒径为0.1mm。
减水剂为萘磺酸盐减水剂，其加入量为水泥重量的0.5％。
制备方法：
将墙体主体材料和反应材料同时投料，加水进行搅拌均匀，之后加入减水剂继续搅拌，混合均匀后制得墙体浆料。
对制得的墙体浆料检测其坍落度和比重，其检测结果如表1所示；
墙体浆料留样，使用该墙体浆料进行浇筑，经过28天养护，制得阻隔反应墙，对阻隔反应墙的墙体进行渗透系数实验，检测墙体的渗透系数；检测结果如表1所示。采用垃圾填埋场溶液检测墙体过滤效率，以氨氮和重金属中的六价铬、镉以及铅为检测指标，检测污染物的去除率；检测结果如表2所示。
实施例4：
组成：
墙体主体材料90份：其中，钠基膨润土30份，粘土40份，砂子20份；
反应材料10份：其中，活性炭2份，沸石4份，凹凸棒土2份，还原铁粉2份；活性炭的碘值为910mg/g、充填密度为500g/L、粒径为2mm；斜发沸石的硅铝含量为98％，粒径为3mm；还原铁粉的铁含量为98％，粒径为1mm；凹凸棒土中凹凸棒石占比为68％，粒径为2mm。
制备方法：
将墙体主体材料和反应材料同时投料，加水进行搅拌，搅拌均匀制得墙体浆料。
对制得的墙体浆料检测其坍落度和比重，其检测结果如表1所示；
墙体浆料留样，使用该墙体浆料进行浇筑，经过28天养护，制得阻隔反应墙，对阻隔反应墙的墙体进行渗透系数实验，检测墙体的渗透系数；检测结果如表1所示。采用垃圾填埋场溶液检测墙体过滤效率，以氨氮和重金属中的六价铬、镉以及铅为检测指标，检测污染物的去除率；检测结果如表2所示。
实施例5：
组成：
墙体主体材料88份：其中，钠基膨润土15份，强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥8份，粘土25份，砂子25份，粉煤灰5份、矿粉10份；
反应材料12份：其中，活性炭4份，沸石5份，凹凸棒土2份，还原铁粉1份；活性炭的碘值为894mg/g、充填密度为470g/L、粒径为0.5mm；斜发沸石的硅铝含量为95.4％，粒径为0.9mm；还原铁粉的铁含量为95.6％，粒径为0.9mm；凹凸棒土中凹凸棒石占比为74％，粒径为0.8mm。
减水剂为密胺系减水剂，其加入量为水泥重量的2％。
制备方法：
将墙体主体材料和反应材料同时投料，加水进行搅拌均匀，之后加入减水剂继续搅拌，混合均匀后制得墙体浆料。
对制得的墙体浆料检测其坍落度和比重，其检测结果如表1所示；
墙体浆料留样，使用该墙体浆料进行浇筑，经过28天养护，制得阻隔反应墙，对阻隔反应墙的墙体进行渗透系数实验，检测墙体的渗透系数；检测结果如表1所示。采用垃圾填埋场溶液检测墙体过滤效率，以氨氮和重金属中的六价铬、镉以及铅为检测指标，检测污染物的去除率；检测结果如表2所示。
实施例6：
组成：
墙体主体材料85份：其中，钠基膨润土5份，强度等级为42.5的矿渣硅酸盐水泥10份，粘土55份，砂子10份，粉煤灰5份；
反应材料15份：其中，活性炭4份，沸石5份，凹凸棒土3份，还原铁粉3份；活性炭的碘值为940mg/g、充填密度为532g/L、粒径为0.9mm；斜发沸石的硅铝含量为96.9％，粒径为2mm；还原铁粉的铁含量为97％，粒径为0.8mm；凹凸棒土中凹凸棒石占比为80％，粒径为0.4mm。
减水剂为木质素磺酸盐减水剂，其加入量为水泥重量的1％。
制备方法：
将墙体主体材料和反应材料同时投料，加水进行搅拌均匀，之后加入减水剂继续搅拌，混合均匀后制得墙体浆料。
对制得的墙体浆料检测其坍落度和比重，其检测结果如表1所示；
墙体浆料留样，使用该墙体浆料进行浇筑，经过28天养护，制得阻隔反应墙，对阻隔反应墙的墙体进行渗透系数实验，检测墙体的渗透系数；检测结果如表1所示。采用垃圾填埋场溶液检测墙体过滤效率，以氨氮和重金属中的六价铬、镉以及铅为检测指标，检测污染物的去除率；检测结果如表2所示。
实施例7：
组成：
墙体主体材料94份：其中，钠基膨润土37份，粘土47份，砂子10份；
反应材料6份：其中，活性炭2份，沸石2份，凹凸棒土2份；活性炭的碘值为890mg/g、充填密度为452g/L、粒径为0.1mm；斜发沸石的硅铝含量为96.8％，粒径为2mm；凹凸棒土中凹凸棒石占比为85％，粒径为0.9mm。
制备方法：
将墙体主体材料和反应材料同时投料，加水进行搅拌，搅拌均匀制得墙体浆料。
对制得的墙体浆料检测其坍落度和比重，其检测结果如表1所示；
墙体浆料留样，使用该墙体浆料进行浇筑，经过28天养护，制得阻隔反应墙，对阻隔反应墙的墙体进行渗透系数实验，检测墙体的渗透系数；检测结果如表1所示。采用垃圾填埋场溶液检测墙体过滤效率，以氨氮和重金属中的六价铬、镉以及铅为检测指标，检测污染物的去除率；检测结果如表2所示。
对比例1：
组成：
墙体主体材料100份：其中，钠基膨润土15份，强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥15份，粘土35份，砂子25份，矿粉5份；
减水剂为木质素磺酸盐减水剂，其加入量为水泥重量的1％。
制备方法：
将墙体主体材料投料，加水进行搅拌，之后加入减水剂，混合均匀制得墙体浆料。
对制得的墙体浆料检测其坍落度和比重，其检测结果如表1所示；
墙体浆料留样，使用该墙体浆料进行浇筑，经过28天养护，制得墙体，对墙体进行渗透系数实验，检测墙体的渗透系数；检测结果如表1所示。采用垃圾填埋场溶液检测墙体过滤效率，以氨氮和重金属为检测指标，检测污染物的去除率；检测结果如表2所示。
对比例2：
组成：
墙体主体材料100份：其中，钠基膨润土15份，粘土65份，砂子20份。
制备方法：
将墙体主体材料投料，加水进行搅拌，搅拌均匀制得墙体浆料。
对制得的墙体浆料检测其坍落度和比重，其检测结果如表1所示；
墙体浆料留样，使用该墙体浆料进行浇筑，经过28天养护，制得墙体，对墙体进行渗透系数实验，检测墙体的渗透系数；检测结果如表1所示。采用垃圾填埋场溶液检测墙体过滤效率，以氨氮和重金属中的六价铬、镉以及铅为检测指标，检测污染物的去除率；检测结果如表2所示。
以下为各个实验的具体检测方法：
以上实施例以及对比例中，其墙体浆料的坍落度检测的具体方法为：依据SL352-2006《水土混凝土试验规程》中的混凝土拌和物坍落度试验的方法对墙体浆料的坍落度进行检测，其检测结果如表1所示。
以上实施例以及对比例中，其墙体浆料的比重检测的具体方法为：依据SL237-1999《土工试验规程》中SL237-005-1999的检测标准，采用比重瓶法对墙体浆料进行比重检测，其检测结果如表1所示。
以上实施例以及对比例中，其墙体的渗透系数的检测方法为：依据SL237-1999《土工试验规程》中SL237-014-1999的检测标准，采用变水头渗透试验对墙体进行渗透系数检测，其检测结果如表1所示。
以上实施例以及对比例中，氨氮的去除率的检测方法为：依据GB/T5750.5-2006《生活饮用水标准检验方法无机非金属指标》中的9.1的检测方法，分别检测垃圾填埋场溶液和渗出墙体的清液中的氨氮含量，分别计为X1和X2，则其去除率则为(X1-X2)/X1，其检测结果如表2所示。
以上实施例以及对比例中，六价铬的去除率的检测方法为：依据GB/T5750.6-2006《生活饮用水标准检验方法金属指标》中的10.1的检测方法，分别检测垃圾填埋场溶液和渗出墙体的清液中的六价铬含量，分别计为a1和a2，则其去除率则为(a1-a2)/a1，其检测结果如表2所示。
以上实施例以及对比例中，铅的去除率的检测方法为：依据GB/T5750.6-2006《生活饮用水标准检验方法金属指标》中的11.1的检测方法，分别检测垃圾填埋场溶液和渗出墙体的清液中的铅含量，分别计为b1和b2，则其去除率则为(b1-b2)/b1，其检测结果如表2所示。
以上实施例以及对比例中，镉的去除率的检测方法为：依据GB/T5750.6-2006《生活饮用水标准检验方法金属指标》中的9.1的检测方法，分别检测垃圾填埋场溶液和渗出墙体的清液中的镉含量，分别计为c1和c2，则其去除率则为(c1-c2)/c1，其检测结果如表2所示。
表1为不同实施例的性能检测结果
Figure BDA0002502073090000131
表2不同实施例中污染物的去除率
Figure BDA0002502073090000132
Figure BDA0002502073090000141
结合表1以及表2，同时对比实施例1到实施例7可知，本发明的低渗透竖向阻隔反应墙的防渗透能力强，且可有效地将渗入到墙体内的污染物除去；将表2中的对比例1和对比例2与实施例进行对比可知，将反应材料添加到墙体主体材料中，可有效地将渗入到墙体内的污染物进行吸附、反应而除去，且其去除率可达到98％以上，可以有效地防止污染物以及有害物质进行扩散。
本发明的低渗透竖向阻隔反应墙的墙体内具有反应介质，且墙体的渗透系数不大于10-7cm/s，能够有效地阻隔污染物；即使有少量的污染物进入墙体，墙体内的反应介质能够对污染物进行有效的吸附、反应，使得有害物质截留在墙体内，从而达到控制污染物扩散的目的。
本发明的低渗透竖向阻隔反应墙优化了现有污染阻隔技术，使用墙体主体材料和反应材料制得的低渗透竖向阻隔反应墙，具有阻隔污染物和与污染物反应以除去的目的，从而将高效阻隔和长效反应相统一，可以更好的控制污染物的扩散。
以上对本发明的几个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种墙体浆料，其特征在于：包括以下重量份数的组分，墙体主体材料85-94份，反应材料6-15份；优选墙体主体材料90份，反应材料10份。
2.根据权利要求1所述的一种墙体浆料，其特征在于：所述的反应材料包括以下重量份数的组分：活性炭2-8份、沸石2-10份、还原铁粉0-5份、凹凸棒土2-5份。
3.根据权利要求1或2所述的一种墙体浆料，其特征在于：所述的墙体主体材料包括以下重量份数的组分：膨润土5-30份，水泥0-20份，粘土20-65份，砂子10-25份，添加剂0-15份。
4.根据权利要求3所述的一种墙体浆料，其特征在于：当所述的墙体主体材料中含有水泥时，所述的墙体浆料还包括减水剂，所述的减水剂的量为水泥重量的0.5％-2％，优选1％；所述的添加剂为矿粉、粉煤灰中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的一种墙体浆料，其特征在于：所述的膨润土为钠基膨润土，所述的水泥的强度等级不小于42.5的通用硅酸盐水泥，所述的减水剂为木质素磺酸盐减水剂、萘磺酸盐减水剂或密胺系减水剂中的一种。
6.根据权利要求3所述的一种墙体浆料，其特征在于：所述的活性炭为碘值≥800mg/g、充填密度在440-550g/L、粒径在0.1-2mm的活性炭；所述的沸石为斜发沸石，其中，硅铝含量≥95％，粒径为0.5-3mm；所述的还原铁粉为零价铁，其中，铁的含量≥95％，粒径为0.1-1mm；所述的凹凸棒土中凹凸棒石≥60％，粒径为0.1-2mm。
7.根据权利要求1所述的一种墙体浆料，其特征在于：所述的墙体浆料的坍落度≥180mm，比重≥1.4g/cm3。
8.一种墙体浆料的制备方法，其特征在于：将墙体主体材料和反应材料同时投料，之后加水搅拌均匀即可。
9.根据权利要求9所述的一种墙体浆料的制备方法，其特征在于：当所述的墙体主体材料中含有水泥时，在加水搅拌均匀后，还加入减水剂，其加入量为水泥重量的0.5％-2％，优选1％；所述的减水剂为木质素磺酸盐减水剂、萘磺酸盐减水剂或密胺系减水剂其中的一种。
10.一种阻隔反应墙，其特征在于：应用权利要求1-7任意一项所述的墙体浆料浇筑制得阻隔反应墙，所述的阻隔反应墙的墙体渗透系数不大于10-7cm/s，指示性污染物去除率大于98％。
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