【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于土木工程防滲，具體涉及一種可控粒徑與可檢測注漿效果的環保型減滲注漿材料及其施工工藝。
技術介紹
1、水利基礎設施關乎國家安全、經濟命脈和民生福祉，在國家戰略中具有重要地位。其中，水庫是常見且重要的農業水利設施，而當水庫接近或達到其設計使用年限時，需要對病險水庫進行除險加固。同時，隨著地下軌道交通和綜合管廊等市政工程的迅速發展，地下工程滲漏問題已成為地下空間開發中面臨的主要地質災害。因此，防滲在水利工程、地下工程和污染物遷移控制中至關重要。
2、在自然界中，土壤常發生灰化作用，如圖1所示。灰化作用(podzolization)是指在強酸性條件下，表層土壤中的礦物受到侵蝕，其鐵鋁成分被淋溶至下層土壤，并在心土中淀積。在土壤形成過程中，常能發現幾乎不透水的b層沉積物。研究人員普遍認為，不透水層的形成是因為表土層a中的有機質與淋溶層e中的可溶性多價金屬(如鐵和鋁)通過絡合反應生成沉淀物，并隨之遷移到更深的土層中，導致滲透系數降低，甚至達到近乎不透水的程度。數百年來，這些沉淀物在土壤中表現出較好的穩定性。
3、針對工程中的滲漏問題，傳統的注漿材料(如普通水泥、水泥-水玻璃、水泥-黏土和高分子注漿材料等)存在許多限制。比如，雖然水泥和高聚物等膠凝材料的化學處理方法被廣泛應用，但這些材料通常具有高粘滯性和低流動性，限制了其注入孔隙或裂隙的能力，特別是直徑或寬度小于0.2mm的孔隙。此外，傳統防滲材料的顆粒尺寸往往大于地層裂縫的尺寸，導致無法實現有效的滲透注漿，只能采用劈裂注漿。這不僅會破壞原有結構的完整性
4、近年來，聚氨酯等有機高分子注漿材料作為新型注漿材料得到了廣泛關注，因其良好的滲透性、抗滲性和較高的強度而被應用于水壩、堤防、隧道及地下工程。然而，聚氨酯材料的毒性和抗老化性能仍有待提高，且其力學性能受貯藏時間、溫度和濕度的影響較大，隨著時間推移會下降。此外，微生物巖土技術(如微生物誘導碳酸鹽沉積技術)也在快速發展，雖然該技術具有低黏性和應用多樣化的優點，但對微生物的培養環境要求高，目前尚未有完善的施工方法，限制了其在巖土工程中的應用。
5、綜上可見，如果能利用自然界灰化作用開發出了一種新型綠色的環保注漿材料，必將具有重要的應用前景。
技術實現思路
1、為了克服上述現有技術的不足，基于自然界的灰化作用(podzolization)，本專利技術提出了一種新型綠色的環保注漿材料，該漿料特別適用于大壩、堤防、垃圾填埋場等場地的減滲處理。在灰化過程中，有機酸與金屬陽離子(如鋁和鐵)通過絡合反應及遷移作用，最終在土壤深層形成不透水的淀積層。該過程揭示了有機質與金屬氧化物之間復雜的相互作用機制，生成的絮狀結構可以顯著降低土壤的滲透性。
2、為了實現上述目的，本專利技術所采用的技術方案是：
3、本專利技術第一方面提供了一種減滲注漿材料，所述減滲注漿材料包括金屬離子和可溶性有機質。
4、優選地，所述金屬離子包括al3+或者fe3+，由相應的金屬鹽提供。
5、優選地，所述可溶性有機質包括水溶性腐植酸鉀或水溶性腐植酸鈉。
6、本專利技術第二方面提供了一種減滲注漿施工工藝，具體為：以第一方面所述的減滲注漿材料作為注漿原料，將金屬離子和可溶性有機質分別溶于去氣體和去礦水中，混合兩種溶液生成絮狀物后通過滲透注漿方式將其注入到土體孔隙中，從而實現有效的孔隙封堵與滲透性控制。
7、優選地，注漿速度為1.1×10-6m3·s-1-5.5×10-7m3·s-1。
8、優選地，混合兩種溶液后，混合溶液的ph＝4-8。
9、優選地，生成絮狀物后，絮狀物的尺寸為17μm-1000μm。
10、本專利技術開發了一種可控尺寸的綠色注漿材料，該材料通過有機質和金屬離子的化學反應生成絮狀沉淀物，能夠通過滲透注漿方式將生成的絮狀物注入到土體孔隙中，從而實現有效的孔隙封堵與滲透性控制。本專利技術的注漿工藝，絮凝物的尺寸隨著攪拌速度的增加而減小，且在相同攪拌速率下絮狀物的尺寸隨ph值的減小而增大，因此可以通過調節反應條件(如攪拌速率或ph值)來控制注入的金屬-有機質絮凝物的尺寸，進而保證可注入性，確保其在不同土體孔隙條件下的適應性。本專利技術方法不僅模仿了自然界的灰化過程，還提供了靈活的尺寸控制能力，適用于不同工程需求下的精準減滲處理。本專利技術具有以下優點：
11、優選地，金屬離子和可溶性有機質的摩爾質量比(m/c)大于0.06。
12、優選地，注漿過程中，利用電阻法檢測金屬-有機質絮狀物的注入效果。本專利技術的注漿施工工藝可以實現實時無損檢測技術的應用，針對傳統灌漿工藝中灌漿質量難以檢測的問題，在注漿過程中利用電阻率法開展實時無損檢測，確保了灌漿質量能夠及時得到監測和評估。
13、優選地，注漿所利用的裝置包括但不限于中國專利技術專利cn208653993u所示的一維注漿裝置。
14、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
15、針對工程中的滲漏問題，傳統方法多是采用物理手段(如板樁障礙物或土工膜)。同時，隨著水泥、高聚物等膠凝材料的應用，化學處理方法也在巖土工程中得到廣泛使用。然而，這類注入材料往往具有較高的黏滯性、流動性差，導致注漿屏障的擴散范圍有限，并且在施工過程中容易產生高孔隙水壓力，可能引發原有結構的不穩定風險。近十年來，微生物巖土技術也取得了快速進展，但微生物誘導碳酸鹽沉積(micp)等技術的現場應用仍然受限，主要原因在于其對微生物的培養環境要求苛刻，且缺乏成熟的施工工藝。
16、為此，本專利技術提出了一種新型綠色減滲注漿材料，該材料以自然界中廣泛存在的金屬離子和有機質為原料，反應生成絮狀物，并通過一系列物理化學過程有效降低土體的滲透性。與傳統膠凝材料相比，該漿料的原材料均為自然界中廣泛存在的成分，具有良好的可注入性和環境友好性，且絮狀物的生成對環境要求不高，還具有可控的尺寸特性。例如，在攪拌速率為150轉/分、300轉/分、450轉/分時，級配曲線向左移，對應的最大粒徑分別為1956、832、335μm，最大峰值對應的絮狀物尺寸分為708.76、218.74和106.32μm。說明隨著轉動速度的增加，al-om絮狀物顆粒出現破碎，粒徑變小。同時，注入同等漿液后，隨著注入速率的增加，al-om絮狀物在砂柱內的注入長度增長。因此，可以通過控制不同的攪拌速率，控制絮狀物的尺寸，從而實現更大范圍的注漿擴散，有效形成減滲屏障。這一特點顯著提升了注漿材料的可注入性，使其在施工過程中能夠順利滲透至土體的細小孔隙中，避免產生過高的孔隙水壓力。此外，通過尺寸的精確控制，注漿材料可以根據具體工程需求調整擴散半徑，減少對周圍結構的擾動風險。這一綠色環保注漿材料的應用不僅克服了傳統膠凝材料流動性差的缺陷，還提供了更靈活的工程解決方案，能夠適應復雜的施工條件，并有效解決土體的滲漏問題。
17、具體而言，本專利技術提供的新型綠色本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種減滲注漿材料，其特征在于，所述減滲注漿材料包括金屬離子和可溶性有機質。
2.根據權利要求1所述的一種減滲注漿材料，其特征在于，所述金屬離子包括Al3+或者Fe3+，由相應的金屬鹽提供。
3.根據權利要求1所述的一種減滲注漿材料，其特征在于，所述可溶性有機質包括水溶性腐植酸鉀或水溶性腐植酸鈉。
4.一種減滲注漿施工工藝，其特征在于，以權利要求1-3任一項所述的減滲注漿材料作為注漿原料，將金屬離子和可溶性有機質分別溶于去氣體和去礦水中，混合兩種溶液生成金屬-有機質絮狀物后通過滲透注漿方式將其注入到土體孔隙中，從而實現有效的孔隙封堵與滲透性控制。
5.根據權利要求4所述的一種減滲注漿施工工藝，其特征在于，注漿速度為1.1×10-6m3·s-1-5.5×10-7m3·s-1。
6.根據權利要求4所述的一種減滲注漿施工工藝，其特征在于，混合兩種溶液后，混合溶液的pH＝4-8。
7.根據權利要求4所述的一種減滲注漿施工工藝，其特征在于，生成金屬-有機質絮狀物后，絮狀物的尺寸為17μm-1000μm。
9.根據權利要求4所述的一種減滲注漿施工工藝，其特征在于，注漿過程中，利用電阻法檢測金屬-有機質絮狀物的注入效果。
...【技術特征摘要】
1.一種減滲注漿材料，其特征在于，所述減滲注漿材料包括金屬離子和可溶性有機質。
2.根據權利要求1所述的一種減滲注漿材料，其特征在于，所述金屬離子包括al3+或者fe3+，由相應的金屬鹽提供。
3.根據權利要求1所述的一種減滲注漿材料，其特征在于，所述可溶性有機質包括水溶性腐植酸鉀或水溶性腐植酸鈉。
4.一種減滲注漿施工工藝，其特征在于，以權利要求1-3任一項所述的減滲注漿材料作為注漿原料，將金屬離子和可溶性有機質分別溶于去氣體和去礦水中，混合兩種溶液生成金屬-有機質絮狀物后通過滲透注漿方式將其注入到土體孔隙中，從而實現有效的孔隙封堵與滲透性控制。
5.根據權...
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。