【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于豎向阻隔屏障材料，具體涉及一種豎向防污屏障材料及其制備方法和應用。
技術介紹
1、近年來，隨著工業化和城市化發展，大量化工企業搬離市區居民區，遺留大量工業污染場地；同時，部分在產化工企業由于管理不足，也導致場址周圍發生不同程度的污染。這些污染場地的重金屬及有機物污染物隨地下水流動可具有較強的遷移性，須采用阻隔管控措施降低污染物對附近居民和周圍環境的安全風險。
2、豎向阻隔墻作為廣泛應用的污染場地風險防控技術，雖然不能直接消除污染源，但是可以有效控制污染場地中污染物遷移、降低和消除污染場地對人體健康和周圍環境造成的負面影響。豎向防污屏障按材料類型不同可分為土-膨潤土、水泥-膨潤土、土-水泥-膨潤土、水泥混凝土、板樁和鑲嵌土工膜豎向屏障。土-水泥-膨潤土豎向隔離墻等含膨潤土的豎向屏障統稱為膨潤土系豎向阻隔屏障，其因施工簡便、造價低等優點，廣泛應用于污染場地防滲抗污工程。
3、膨潤土是膨潤土系阻隔屏障的主體功能材料，其主要礦物成分蒙脫石遇水發生強烈的體積膨脹，堵塞受污染地下水在土體中的流通孔隙。在高濃度的重金屬、有機物污染液和酸堿溶液的作用下蒙脫石發生化學侵蝕，膨脹性能顯著劣化，導致阻隔屏障無法滿足《生活垃圾衛生填埋場巖土工程技術規范》和《污染場地修復技術目錄(第一批)》中滲透系數低于1×10m/s的要求。因此，迫切需要開發一種豎向屏障材料，以克服實際應用中的不足。
技術實現思路
1、針對
技術介紹
中提及的豎向阻隔屏障材料現有技術中存在化學相容性差，在
2、為了實現上述目的，本專利技術提供以下技術方案：一種豎向防污屏障材料，包括以下質量分數組分：10～15份膨潤土，3～15份膠凝劑、70～87份原位土，所述膠凝劑包括活化赤泥、高爐礦渣粉、硅灰和水玻璃。
3、進一步，所述膠凝劑中活化赤泥、高爐礦渣粉、硅灰和水玻璃質量比為60～70：20～25：10～15：1～5。本專利技術中活化赤泥、高爐礦渣粉、硅灰和水玻璃的質量比會直接影響所制備的豎向防污屏障材料早期強度和防滲性能，以上質量比是較優的實施范圍。
4、進一步，所述膠凝劑粒徑小于等于0.075mm，膠凝劑比表面積大于等于400m2/kg。本專利技術中控制膠凝劑的粒徑大小可以有效保證膠凝劑的反應活性和反應效率。
5、進一步，所述膨潤土為鈣基膨潤土或改性鈣基膨潤土，所述赤泥為拜耳法赤泥。
6、本專利技術還提供一種豎向防污屏障材料的制備方法，包括以下步驟：
7、步驟一：將赤泥與堿金屬氫氧化物或碳酸鹽攪拌混合，高溫煅燒混合物后冷卻過篩得到活化赤泥，再將活化赤泥按比例與水玻璃和經過前處理的粒化高爐礦渣粉、硅灰攪拌混合后得到膠凝劑，將膠凝劑與水混合攪拌得到膠凝劑漿液；
8、步驟二：將膨潤土和水混合攪拌，得到膨潤土泥漿；
9、步驟三：將原位土、膠凝劑漿液和膨潤土泥漿按比例充分拌合，得到豎向防污屏障材料。
10、進一步，所述步驟一中煅燒溫度為600～900℃，煅燒時間為1～3h。
11、進一步，所述步驟一中粒化高爐礦渣粉和硅灰前處理包括球磨、干燥和過篩，所述球磨時間為0.5～1h，干燥溫度為100～110℃，篩網規格為200目。
12、進一步，所述步驟一中膠凝劑和水按質量比為1：3～1：6進行混合，攪拌時間為10～20分鐘，攪拌轉速1000～3000轉/分鐘。
13、進一步，所述步驟二中膨潤土和水按質量比為1：10進行混合，攪拌時間為10～20分鐘，攪拌轉速1000～3000轉/分鐘。
14、本專利技術還提供一種豎向防污屏障材料在地下水重金屬濃度大于等于20mg/l，或有機物濃度大于等于400μg/l的污染場地的應用。
15、與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果：
16、1、本專利技術專利技術人針對現有豎向阻隔材料存在的化學相容性差、在高濃度重金屬和有機物污染溶液中容易侵蝕膨潤土礦物導致防污屏障失效的問題，創新性的用活化赤泥、高爐礦渣粉、硅灰和水玻璃代替傳統水泥作為膠凝劑組分，利用活化赤泥、高爐礦渣粉和硅灰自身具備的較強吸附能力和低滲透性，能夠強化豎向防污屏障材料對污染物的截污能力，與膨潤土組成了截污的雙重保證，確保了本專利技術的豎向屏障材料可以在高濃度重金屬和有機物污染場地中具有極強的截污能力。同時通過過篩控制膠凝劑的粒徑大小，保證了膠凝劑的反應活性和反應效率。
17、2、由于活化赤泥、高爐礦渣粉、硅灰和水玻璃膠凝產物具有較水泥水化產物更均勻致密的結構，不會被高濃度的重金屬、有機污染物污染液侵蝕而失效；前者膠凝反應產生的堿性物質少于后者，可減輕堿性環境對膨潤土礦物的溶蝕，因此本專利技術的豎向屏障材料可以在高濃度重金屬、有機物污染溶液中仍然具備極強的穩定性，從而保證其滿足《生活垃圾衛生填埋場巖土工程技術規范》和《污染場地修復技術目錄(第一批)》的滲透系數要求低于1×10-9m/s的要求。另一方面，活化赤泥、高爐礦渣粉、硅灰和水玻璃混合使用后能形成優于水泥的早期強度和耐久性，可進一步增強豎向防污屏障材料在邊生產邊管控的污染場地的應用效果，加強豎向防污屏障抵抗干濕循環和凍融循環的能力，提高豎向防污屏障的耐久性和服役壽命。
18、3、本專利技術在膠凝劑中使用的主要成分為固體廢物資源化利用的產物，特別是赤泥、粒化高爐礦渣和硅灰，不僅可以緩解固體廢物對環境的影響，還可以實現固體廢物的資源化利用，低碳環保。
19、4、本專利技術提供的制備方法工藝簡單，能耗低，工程造價低，易于工程推廣。
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1.一種豎向防污屏障材料，其特征在于，包括以下質量份數組分：10～15份膨潤土，3～15份膠凝劑、70～87份原位土，所述膠凝劑包括活化赤泥、高爐礦渣粉、硅灰和水玻璃。
2.根據權利要求1中所述的一種豎向防污屏障材料，其特征在于，所述膠凝劑中活化赤泥、高爐礦渣粉、硅灰和水玻璃質量比為60～70:20～25:10～15:1～5。
3.根據權利要求2中所述的一種豎向防污屏障材料，其特征在于，所述膠凝劑粒徑小于等于0.075mm，膠凝劑比表面積大于等于400m2/kg。
4.根據權利要求1中所述的一種豎向防污屏障材料，其特征在于，所述膨潤土為鈣基膨潤土或改性鈣基膨潤土，所述赤泥為拜耳法赤泥。
5.用于權利要求1-4任意一項中所述的一種豎向防污屏障材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
6.根據權利要求5中所述的一種豎向防污屏障材料的制備方法，其特征在于，所述步驟一中煅燒溫度為600～900℃，煅燒時間為1～3h；所述激發劑為堿金屬氫氧化物或碳酸鹽。
7.根據權利要求6中所述的一種豎向防污屏障材料的制備方法，其特
8.根據權利要求7中所述的一種豎向防污屏障材料的制備方法，其特征在于，所述步驟一中膠凝劑和水按質量比為1:3～1:6進行混合，攪拌時間為10～20分鐘，攪拌轉速1000～3000轉/分鐘。
9.根據權利要求5中所述的一種豎向防污屏障材料的制備方法，其特征在于，所述步驟二中膨潤土和水按質量比為1:10進行混合，攪拌時間為10～20分鐘，攪拌轉速1000～3000轉/分鐘。
10.基于權利要求1-4或權利要求5-9制備的一種豎向防污屏障材料在污染場地風險管控中的應用，其特征在于，所述豎向防污屏障材料可用于阻隔地下水重金屬濃度大于等于20mg/L，或有機污染物濃度大于等于400μg/L的污染場地。
...【技術特征摘要】
1.一種豎向防污屏障材料，其特征在于，包括以下質量份數組分：10～15份膨潤土，3～15份膠凝劑、70～87份原位土，所述膠凝劑包括活化赤泥、高爐礦渣粉、硅灰和水玻璃。
2.根據權利要求1中所述的一種豎向防污屏障材料，其特征在于，所述膠凝劑中活化赤泥、高爐礦渣粉、硅灰和水玻璃質量比為60～70:20～25:10～15:1～5。
3.根據權利要求2中所述的一種豎向防污屏障材料，其特征在于，所述膠凝劑粒徑小于等于0.075mm，膠凝劑比表面積大于等于400m2/kg。
4.根據權利要求1中所述的一種豎向防污屏障材料，其特征在于，所述膨潤土為鈣基膨潤土或改性鈣基膨潤土，所述赤泥為拜耳法赤泥。
5.用于權利要求1-4任意一項中所述的一種豎向防污屏障材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
6.根據權利要求5中所述的一種豎向防污屏障材料的制備方法，其特征在于，所述步驟一中煅燒溫度為600～900℃，煅燒時間為1～3h；所述激...
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