(一)土料防渗的特点
土料防渗是我国沿用已久的、实践经验丰富的防渗措施。群众创造的土料防渗材料和防渗方法很多,例如压实渠床土壤以减少渗漏;利用粘土、粘砂混合土、灰土、三合土、四合土和水泥土作为防渗层;有的还采用烧黄(红)土、粘土锤钉、草泥、草皮等防渗方法。
土料防渗的优点是料源丰富,可就地取材;造价低,投资省;技术简单,易为群众掌握;有较好的防渗效果,可减少渗漏损失的60%~90%。由于土料防渗的突出优点,故我国采用得较为广泛,特别是在一些资金缺乏的中、小型渠道上应用更多。
土料防渗的缺点:一是允许流速低,一般为0.75~1.0m/s,壤土作防渗层时允许的流速为0.7m/s左右,仅能用于流速较低的渠道;二是土料防渗层的抗冻性差,容易疏松、剥蚀,使用寿命短。因此,土料防渗仅适用于我国气候温暖的无冻害地区。由于土料防渗有上述缺点,随着国民经济的发展,工程建设的规模和投入逐年增大,防渗新材料不断问世,劳动力价格不断提高,传统的土料防渗措施正在逐年减少。
渠道防渗工程面广量大,所以降低防渗工程投资仍然是我国目前在技术经济方面追求的主要目标之一。作为投资少、见效快的土料防渗材料,在今后较长一段时间里,仍将是我国中、小型渠道的一种较简便可行的防渗措施。在经济较为发达的美国,土料防渗的比重仍在30%左右。
(二)土料防渗对原材料的质量要求
1.土料
选用的土料,一般为高、中、低液限的粘质土和黄土。其中,高液限土包括粘土和重粘土;中液限土包括砂壤土,轻、中、重粉质壤土,轻壤土和中壤土。无论选用何种土料,采用时都必须清除含有机质多的表层土和草皮、树根等杂物。
为了提高土料防渗层的防渗能力,选用土料时,一般要进行颗粒分析以及塑性指数、最大干密度、最优含水量、渗透系数的测定等,必要时还要测定有机质和硫酸盐的含量。一般选用的土料应符合下列要求。
(1)土料中粘粒(粒径d<0.005mm)含量应大于20%。
(2)对于素土和粘砂混合土防渗层,土料的塑性指数应大于10。但对灰土和三合土防渗层,因为掺加了石灰,对土料的塑性指数要求可降低一些,但也应大于7。
(3)土料中有机质的含量,对素土和粘砂混合土防渗层应控制其小于3%;对灰土、三合土防渗层应控制其小于1%。
2.石灰
应采用煅烧适度、色白质纯的新鲜石灰或贝灰,其质量应符合Ⅱ级生石灰的标准,见表4-10。根据现有成果的综合分析,贝灰中的氧化钙含量也不得低于45%。(www.xing528.com)
表4-10 石灰的质量标准
另外,要求使用新鲜的石灰,也即所用的石灰存放时间要短,因为石灰中的活性氧化物(CaO和MgO)随存放时间的增长而减少。试验表明,煅烧的石灰露天堆放半个月,活性氧化物可减少30%左右,堆放一个月活性氧化物可减少40%以上。选用的新鲜石灰,要妥为堆放,最好随到随用。
3.砂石和掺和料
(1)沙宜选用天然级配的粗、中粒的河砂或山砂,但河砂及人工砂的含泥量应不大于3%,山沙的含泥量应不大于3%,极细砂则不宜选用。砂在灰土中主要起骨架作用,可以降低其孔隙率,减少灰土的干缩。另外,长期作用时,在沙的表面也可以与石灰中的活性氧化钙发生一定的水化反应,提高灰土的强度。
(2)掺入三合土、四合土或粘砂混合土中的卵石或碎石,主要是增强其骨架作用,减少土的干缩,增强其抗压及防冻的能力。但粒径不宜过大,一般以10~20mm为宜。
(3)掺和料是提高灰土的早期强度和改善其水中稳定性的措施。广东水科所的试验表明,在质量比为1∶5的灰土中,掺入灰土干重1%~5%的400号硅酸盐水泥,与同龄期的灰土比较,其14d的强度可提高50%~110%。湖南的试验资料也表明,在灰土中加入粉煤灰等工业废渣,也能增加灰土的早期强度和水稳定性能。
(三)对土料防渗的技术要求
(1)土粒防渗的干密度应达到设计干密度的95%~98%。
(2)土料防渗的渗透系数不应大于1×10-6cm/s。
(3)土粒防渗的允许不冲流速是较小的,但不同土类的允许不冲流速是有区别的。因此,可以根据工程上的实际需要选用不同的土料防渗措施。
(4)土料防渗的耐久性要求。在粘粒含量高的粘土中,掺砂是改善其性能和提高耐久性的好办法。西北水科所于1959年曾用1∶9(砂∶土)的砂粘土(粘土的粘粒含量为30%)做渠道防渗现场试验,在防渗层厚30mm(底)~50mm(坡)及干密度为1.70~1.75g/cm3的情况下,减少渗漏量99.32%,且防渗层裂缝很少。而未掺砂的粘土防渗对比段,却裂缝交错,缝大而深,一般缝宽为5~8mm。
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