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膨润土防水毯(GCL)景观绿化用途

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       GCL衬垫主要应用于环境工程中的废弃物填埋场、地下水库、地下基础设施建设等工程中,解决密封、隔离、防渗漏问题,效果好,抗破坏性强。

一、原理

       膨润土的矿物学名称为蒙脱石,天然的膨润土按化学成分主要分为钠基和钙基两大类。膨润GCL是一种介于CCL(现场厚压实粘土防渗衬垫)和高分子材料—土工膜之间的一种防渗土具有遇水膨胀的特性,一般钙基膨润土膨胀时,其膨胀仅为自身体积的3倍左右;而钠基膨润土膨胀时,约为自身体积的l5倍左右,能吸收6倍于自身重量的水,这样膨胀的膨润土所形成的高密度胶体具有排斥水的性能。利用这个性能,人们用钠基膨润土来做防水材料。为方便施工和运输,将膨润土锁在两层土工合成材料中间,起保护和加固的作用,使GCL具有一定的整体抗剪强度。

膨润土防水毯成品展开图

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膨润土防水毯的特点
1. 密实性:钠基膨润土在水压状态下形成高密度横隔膜,厚度约3mm时,它的透水性为α×10-11m/sec以下,相当于100倍的30cm厚度粘土的密实度,具有很强的自保水性能。
2. 具有永久的防水性能:因为钠基膨润土系天然无机材料,即使经过很长时间或周围环境发生变化,也不会发生老化或腐蚀现象,因此防水性能持久。
3. 施工简便,工期短:和其他防水材料比较,施工相对比较简单,不需要加热和粘贴。只需用膨润土粉末和钉子、垫圈等进行连接和固定。施工后不需要特别的检查,如果发现防水缺陷也容易维修。GCL是现有防水材料中施工工期最短的。
4. 不受气温影响:在寒冷气候条件下也不会脆断。
5. 防水材料和对象的一体化:钠基膨润土和水反应时,具有13-16倍的膨胀能力,即使混凝土结构物发生震动和沉降,GCL内的膨润土也能修补2mm以内混凝土表面的裂纹。
6. 绿色环保:膨润土为天然无机材料,对人体无害无毒,对环境没有特别的影响,具有良好的环保性能。

膨润土防水毯应用水景效果图

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GCL优越性
       GCL主要用于土木工程、水利工程、环保工程中的防渗或密封,如渠道、水库、水坝的防渗设计,垃圾场的基础、周边、盖顶密封设计,人工河流、湖泊的防漏设计等等。大多可单独使用,也可与压实粘土层或土工膜组合使用。当方案允许选用粘土、沥青、混凝土、土工膜、GCL作密封层时,GCL更具有竞争力。

       与压实粘土相比,GCL的优越性主要表现在:体积小,重量轻,施工简便,并且具有较高的抗剪强度。

       与土工膜相比,GCL的优越性主要表现在如下几个方面:
(1)GCL柔性好,能较好的适应不均匀沉降;
(2)GCL中的膨润土层吸水后的厚度增加好几倍,并且受外裹土工织物的保护,因此不易被顶破或刺破而失效,对铺设场地条件的要求比土工膜低。采用均匀的覆盖土时,一般要求最大颗粒尺寸不超过32mm。
(3)GCL的连接,尤其是GCL与管道或建筑物周边连接时,比土工膜简便,并且接缝处的密封性也容易得到保证。
(4)GCL比土工膜具有较好的界面摩擦特性。
(5)GCL易于运输和安装,其防渗性能不会因干湿和冻融反复循环而降低,并且可能的漏水点也会因膨润土的迁移而自行愈合。
GCL技术指标:       型号为: 5.5kg/m2       代膜钠基膨润土防水毯

检测项目 测试方法 技术指标
膨胀系数 ASTM D 5890 ≥ 25mL/2g
低温柔韧性 ASTM D 5898 -35℃不受影响
 厚度 ASTM D 5892 ≥6.4mm
单位面积膨润土质量 ASTM D 5993 ≥5.5kg/m2
抗拉强度 ASTM D 4632 ≥540N
混泥土面剥离强度(KN/ m2) ASTM D 4632 ≥3.0 KN/ m2
剥离强度 ASTM D 4632 ≥68N
指示流量 ASTM D 5887 ≤1 × 10-8m3/m2/sec
抗静水压(M) ASTM D 5888 ≥70
渗透性 ASTM D 5887 ≤5 × 10-12cm/sec
延伸率(%) ASTM D 5896 ≥20
穿刺强度(N) ASTM D 5894 ≥635N
高密度聚乙烯(HDPE)膜剥离强度(N) ASTM D 5321 ≥65

膨润土防水毯是一种新型土工合成材料,广泛用于市政、公路、铁路、水利、环保、及工业与民用建筑中的地下防水防渗施工。其不同于土工膜的独特作用:
1、用于填埋场的主衬层的土工膜下;
2、用于填埋场的次衬层的土工膜下;
3、在填埋场的土工膜下和黏土层上,也就是三种成分的衬层;
4、填埋场覆盖层的土工膜下;
5、与垂直截水墙中的土工膜相邻接;
6、放在土工膜上,用来防止粗粒料将土工膜刺破;
7、用作地下贮水井的第二层衬层.

       GCL质量均匀,抗渗能力强,柔性好,能适合地基的不均匀沉降,且可防止土料的漏失,对裂缝等缺陷具有良好的愈合能力。

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二、GCL的材料特性

       钠基膨润土防水毯(GCL—NP/A)是一种新型水利工程专用防渗材料。它是将级配过的钠基膨润土颗粒均匀混合后,通过针刺纤维均匀、牢固地固定在两层土工布之间而制成的一种柔性毯状防水材料。产品常用规格是:长30m,宽6m。

       推荐使用膨润土防水毯(GCL—NP/A),钠基膨润土具有高膨胀性(膨润土粒子吸水膨胀后可达自身体积的10~30倍),当膨润土防水毯(GCL)遇水后,其中的钠基膨润土吸水膨胀,在受到一定挤压力(基层、保护层以及膨润土防水毯(GCL)内部纤维拉力等)作用下,分子间发生穿插排列,内部空隙缩小,形成致密的凝胶结构,水分子无法透过,从而起到防渗作用,其渗透系数可达5.0×10-11m/s。

1、产品性能指标
       根据工地现场情况,大面积为软土基层。《钠基膨润土防水毯》指标,应按照下表三个黑体字指标选用,较为安全保险,非常重要。膨润土防水毯单位面积质量(指每m2天然钠基膨润土含量)≥5000(g/m2),提高剥离强度至≥60(N/100mm)避免驳岸出现膨润土防水毯中间土粉滑落、漏粉现象导致膨胀不均匀,提高拉伸强度至≥800(N/100mm) 为避免地下不均匀沉降,防止拉断防水层。

序号 项目 技术指标
膨润土防水毯单位面积质量/(g/m2) ≥5000且不小于规定值
膨润土膨胀指数/(mL/2g) ≥24
吸蓝量/(g/100g) ≥30
拉伸强度/(N/100mm) ≥800
最大负荷下伸长率/% ≥10
剥离强度/(N/100mm) ≥60
渗透系数/(m/s) ≤5.0×10-11
耐静水压 0.4MPa,1h,无渗漏
滤失量/mL ≤18
膨润土耐久性/(mL/2g) ≥20

2、产品主要特点
防渗性能优异       膨润土以水止水,具有很高的抗静水压力;
施工简便       对基层要求低、自然搭接,立面或斜面施工时,用钉子和垫圈将其固定,并按要求搭接即可。不受施工环境温度的限制,负温以下也可施工;
独有的自愈性       利用膨润土遇水膨胀的性能,实现防水层缺陷或破损的自动“愈合”,从而达到完美的防水效果;
耐久、环保       膨润土属于无机材料,不老化,耐久性好;埋于地下对水质和土壤无污染;
特有的透气性       有利于水气交换,使水体周围的植物健康生长。
根系可穿刺性       植物根系可穿透膨润土防水毯(GCL),对膨润土防水毯(GCL)防水效果无影响。

施工图

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穿墙管的处理

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立面或坡面搭接示意图

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平面搭接示意图

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破损修补示意图

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坡面施工构造

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基层阴、阳角部位的膨润土防水毯(GCL)加强处理

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人工湖驳岸部位施工示意图

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人工湖水景部位的加强处理

膨润土防水毯施工结点图:

膨润土防水毯的自然搭接
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膨润土防水毯胶泥的使用
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可自由裁剪、适用于任何形状的人工湖使用
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膨润土防水毯压头和搭接
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膨润土防水毯的压头处理
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膨润土防水毯的穿管处理
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膨润土防水毯的直接回填、压实处理
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三、施工方法

1、工艺流程
       前道工序检查验收合格→测量尺寸、预定下料次序→穿墙管及水景等特殊部位处理→膨润土防水毯(GCL)坡面(立面)和湖底的铺设→交工验收。

2、主要机具
       铲车或叉车、压路机、射钉枪、壁纸刀、卷尺、直尺、锤子、抹刀、钳子等工具。

3、基层处理
1)、膨润土防水毯(GCL)的施工应在基层工程验收合格后进行。
2)、人工湖防渗主要有坡面施工、立面(或驳岸)施工和底面施工,一般需要连续统筹安排。铺设膨润土防水毯(GCL)前基层必须夯实整平,夯实度达85%以上。表面应平整,不应有凸出2cm以上的岩石和其它物体,也不能有明显的空洞、裂缝。
3)、表面应基本干燥,不能有明显的水渍和坑洼。
4)、基层、立面部位的阴、阳角应做成圆弧形或钝角。

4、膨润土防水毯(GCL)铺设前的准备工作
1)、做下料分析,画出膨润土防水毯(GCL)的铺设顺序和裁剪图。
2)、检查膨润土防水毯(GCL)的外观质量,准确记录已发现的机械损伤、孔洞或其它缺陷,以便在铺设时进行修补。

5、特殊部位处理
1)、穿墙管或构筑立柱部位的加强处理(参见附图一)
       对于穿墙管或构筑立柱,首先在管道或构筑立柱周围均匀撒布或涂抹膨润土密封粉,然后裁切以管道或构筑立柱直径加500㎜为边长的方形膨润土防水毯(GCL),在其中心裁剪直径与管道或构筑立柱外径等同的孔洞,修理边缘,以便使之紧密套在管道或构筑立柱上。在管道或构筑立柱周围与毯的接合处均匀撒布或涂抹膨润土密封粉。

       其它形状穿透防水层的构筑物的加强防水处理应按构筑物形状裁剪,以便施工。

       进行铺贴的同时,必须在膨润土防水毯(GCL)上层作临时保护。防止膨润土防水毯(GCL)提前吸水膨胀。

2)、水景部位的加强处理(参见附图二)
       施工顺序和加强防水处理参考5.1节。

6、膨润土防水毯(GCL)的铺设
       在基层达到要求后,膨润土防水毯(GCL)应按照先立面,后底面的顺序进行铺设。

1)、立面护岸和坡岸的膨润土防水毯(GCL)铺设施工

       根据人工湖的实际情况,建议采用由上往下的顺序铺贴膨润土防水毯(GCL)。对于角度小的坡面,可以直接在坡岸上开卷铺设。并尽快作好保护层(参见附图三)。

       护岸最底部的膨润土防水毯(GCL)要和底面的膨润土防水毯(GCL)搭接、固定,形成一个完整的防水体系。膨润土防水毯(GCL)铺设时,应使编织布一侧朝向墙体,无纺布一侧朝向迎水面。

       膨润土防水毯(GCL)应尽量避免在立面和坡岸搭接。如果必须在立面和坡岸搭接,则应按照高处的膨润土防水毯(GCL)在外侧、低处的膨润土防水毯(GCL)在内侧(紧贴在墙面上)进行施工,以防止回填土时有异物进入搭接缝。膨润土防水毯(GCL)在立面施工搭接时,接缝处应用膨润土密封膏进行密封处理(参见附图五)。

       立面和坡岸铺设完成后,应在底面留下长度不少于2m的膨润土防水毯(GCL),以便与湖底大面膨润土防水毯(GCL)进行搭接,并在边缘进行保护。然后根据天气情况进行砖石砌筑或回填施工,以免膨润土防水毯(GCL)提前遇水膨胀。

2)、膨润土防水毯(GCL)的湖底面大面铺设
       宽幅、大捆膨润土防水毯(GCL)的铺设宜采用机械施工;条件不具备及窄幅、小捆膨润土防水毯(GCL),也可采用人工铺设。

       按规定顺序和方向,分区分块进行膨润土防水毯(GCL)的铺设。膨润土防水毯(GCL)应以品字形分布,必须避免十字形叠口出现。

       膨润土防水毯(GCL)两边的土工织物分别为无纺布和编织布,铺设时无纺布应对着迎水面,即无纺布朝上。

       膨润土防水毯(GCL)平面搭接施工方法(参见附图六):搭接宽度不应小于200mm,在搭接底层膨润土防水毯(GCL)的边缘75mm处撒上膨润土密封粉,其宽度为50mm、重量为0.5kg/m。遇有大风天气时,应使用膨润土密封膏进行密封处理。

       膨润土防水毯(GCL)应自然松弛与基层贴实,不宜折褶、悬空。

       在湖底的各边界处铺设膨润土防水毯(GCL)时,应使膨润土防水毯(GCL)与坡面或护岸预留的膨润土防水毯(GCL)搭接完好,对土质基础则应适当提高搭接量。

       铺设过程中应随时检查膨润土防水毯(GCL)的外观有无破损、孔洞等缺陷。发现有破损或孔洞等缺陷时,应及时用膨润土密封粉(膏)修补,并用破损部位周边放大200mm以上的膨润土防水毯(GCL)进行局部覆盖修补。边缘部位按搭接的要求处理(参见附图七)。

注意:在膨润土防水毯(GCL)铺设过程中应及时进行保护层的施工,确保在后道工序(如保护层或混凝土浇筑)施工前膨润土防水毯(GCL)不能遇水。

7、保护层的施工

       保护层的施工是保证膨润土防水毯(GCL)防水效果非常关键的环节,必须符合下列要求:

       铺设施工完的膨润土防水毯(GCL),必须于当日(保证不被水淋湿)完成保护层的施工。

1)、湖底面保护层为混凝土时,厚度应不少于200mm;

2)、湖底可以直接用土回填,所有回填土宜用砂子或过筛后的土,不得含有粒径10mm以上的石子等杂物。回填土必须进行夯实(或压实、振捣等),回填土的密实度应大于85%,且夯实后的厚度不小于300mm。在夯实、压实过程中,注意不要损坏膨润土防水毯(GCL)。如有损坏,应及时进行修补。

3)、人工湖、河等的护岸不可直接用土回填,避免流动水的淘蚀作用破坏保护层。

4)、湖底面保护层为砂浆与卵石或其它材料复合时,总厚度不应小于200mm,其中砂浆厚度不应小于120mm,防止砂浆因膨润土防水毯(GCL)膨胀开裂。

5)、立面(驳岸)保护层为砌砖石时,厚度应不少于200mm;务必边砌筑,边用水泥砂浆填充砖石与膨润土防水毯(GCL)之间的缝隙(参见附图八)。

四、施工注意事项

1、膨润土防水毯(GCL)的储运应防水、防潮、防强烈阳光曝晒。储存时地面应采取架空方法垫起,运至现场的膨润土防水毯(GCL)应在当日施工完成。

2、膨润土防水毯(GCL)的施工应在无雨、无雪天气下进行。施工时如遇雨、雪天气,应及时对膨润土防水毯(GCL)进行遮盖,防止膨润土防水毯(GCL)提前吸水膨胀。

3、在进行下道工序或相邻工程施工时,对已施工完成的膨润土防水毯(GCL)应妥善保护,尽量避免穿钉鞋、高跟鞋在铺设好的膨润土防水毯(GCL)上踩踏;车辆等机械不得直接碾压膨润土防水毯(GCL)。不得有任何人为损坏。

4、膨润土防水毯(GCL)的上覆土中不应存有石灰,石灰中的钙、镁离子可能进入钠基膨润土防水毯(GCL)中与钠离子发生离子置换反应,从而增大膨润土防水毯(GCL)中膨润土的渗透系数。

五、施工质量检验

防水防渗施工通常均为隐蔽工程,因此每道工序完成后必须经质检和监理人员检验合格后再进行下道工序的施工。膨润土防水毯(GCL)铺设完成后,应及时对其质量进行检验:

1、全部搭接部位是否符合要求。
2、破损修补的部位是否符合要求。
3、前次检验未合格而再次修补的部位是否符合要求。
4、钢钉固定的部位是否符合要求。
5、膨润土防水毯(GCL)及其搭接部位是否与基层贴实。
6、确认膨润土防水毯(GCL)没有遇水而发生前期膨胀。
7、回填土或保护层是否符合要求。

注:对于本手册所述内容,如出现与设计要求或相关规范不一致处,以设计要求或相关规范为准。

(来源网络,版权归原作者所有)

作者: 阿普贝思 日期 2014年05月27日

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