XYPEX水泥基渗透结晶型防渗材料

在甘肃庆阳石化工程中的应用

一、石化行业的污染源

    石化行业是环境敏感行业,原料、中间品及产品在土壤中的渗透率极强,在生产过程中一旦发生泄漏,污染物即渗透到土壤中而对地下水产生污染,石化行业的液体特征污染物为石油类、苯类、有机溶剂类等,根据饮用水质量标准,原油标准不大于0.3mg/L,苯的标准为不大于0.01mg/L,因此,小量的渗漏都将造成地下水污染,而地下水一旦被污染将很难在短时间内得以恢复,因此,石化行业的污染治理成为环境保护的重要课题。

    

二、污染物任黄土地地基的渗透分析

    黄土源的土质在30~40m范围内的分布依次为:黑垆土、马兰黄土、离石黄土和古黄土,地下水在30没以下。

    通过对黄土地基渗透进行试验,测得黄土的渗漏量为0.0:28~0.60m3/d,垂直渗透系数为0.34~7.85m/d,其透水性良好。

    石化装置和其他生产装置一样都不可避免的产生排放物,正常工况下无组织排放,通常达到流通量或贮存量的0.01%,油品中只有少部分挥发进入环境空气中,大部分则可能通过地表进入地表水和土壤中。油品对地下水的污染已经成为环境治理的重点内容,国家环保部在石化项目环境评价时将防止地下水污染做为重点进行评价。

以下以炼油企业做为研究对象,通过建立地下水溶质运移数值模型,选择石油和苯作为对地下水环境影响模拟预测因子,对工厂苯、石油泄露可能对地下水产生的影响进行模拟预测,按照饮用水质量标准,苯的标准为0.Olmg/L,原油标准为0.3mg/L进行预测。


三、防止污染的方式

    防止污染是一个系统工程,必须从各方面进行防范。目前,防渗所采用的方法主要包括以下几个方面:一是从源头上减少泄漏发生的可能性,即主动防渗;二是在泄漏发生后采取措施防止污染物渗漏进入土壤或地下水,即阻断污染物与土壤或地下水接触;对已发生污染区的地下水进行有效堵截、收集和处理,即被动防渗也叫事后处理。

    

3.1主动防渗的主要措施有:

    ①从设计上把好第一道关口

    优良的设计是防止物料和污水泄漏的根本。防止物料和污水泄漏必须从源头抓起,从工程设计方面采取措施,加强装置防泄漏技术措施,严防生产装置、储运设施、相关地上、地下设备及管道发生事故或产生泄漏。

②从工程施工及质量控制上把好第二道关口

工程质量是防止物料和污水泄漏的保障。

    ③从运行管理上把好第三道关口

    加强运行过程管理是防止物料和污水泄漏的关键。检修、拆卸时必须采取措施,集中收集,分质处理,部分密闭回收,部分处理合格后再排放。对于生产过程中的物料可能污染区域分别设置围堰。对于储存、输送其围堰和地面应作防腐和防渗处理,围堰内的废水应排至中和池进行中和处理。

    

3.2被动防渗是地下水已经被污染后采取的补救措施,如置换地下水等措施,该措施投资大、处理费用高,是无奈之举。

    阻断污染物与地下水的接触是工程采用的有效手段。

    

四、常见防渗技术

    4.1土工合成材料防渗技术及自动检测技术

    土工合成材料是一种新型的岩土工程材料,它是以人工合成的聚合物,如塑料、化纤等为原料,制成的各种类型的产品,种类有土工织物、土工膜、复合型土工合成材料和特种土工合成材料等。

土工膜在国外应用超过50年、国内达40年,目前国内普遍采用的有HDPE膜。该材料具有较好的抗拉强度、撕裂强度、顶破强度及耐酸碱、耐热、耐光、耐应变等功能。

 

    4.2膨润土和膨润土防水毯防渗技术

    膨润土的种类有钠基膨润土和钙基膨润土,在局限的条件下,高膨胀率的膨润土遇水膨胀,形成一种致密的胶凝体,能有效地阻止水的入侵。

 

 

    4.3 XYPEX水泥基渗透结晶型防水材料及技术

水泥基混凝土系列防渗材料主要包括以下产品类型

4.3.1混凝土掺合剂

提高混凝土的防水、防腐和防渗功能,改进混凝土性能。

4.3.2浓缩剂

是化学活性最强的一种,主要用于防渗、防潮、补强和结构连接处堵漏,裂缝、缺陷和蜂窝麻面状的结构修补。

4.3.3增效剂

作为表面涂层,提高混凝土的防渗、防潮、补强性能。

4.3.4修补堵漏剂

它是一种结晶型的水泥混合剂,能够封闭裂缝、堵塞漏洞和修补混凝土的其它缺陷。

 

4.4 XYPEX水泥基渗透结晶型防水材料主要适用于混凝土的各种工程其中包括:

污水处理场的各种水池;

混凝土废物、废渣填埋场的防渗添加剂;

各种混凝土污水井、积水坑、化粪池、管道及含污染物的混凝土围堰等。

 

4.5防渗墙技术

防渗墙技术是在厂址周边修筑地下防渗墙,以防止区域内地下污染水外泄,达到防止污染下游地下水的目的。此法常用于水库、水坝的防渗。

 

五、XYPEX水泥基渗透结晶型防渗材料的应用

5.1混凝土掺合剂对混凝土性能的改变

XYPEX混凝土掺合剂是具有独特结晶作用的外加剂。加入到混凝土或水泥砂浆中配料时使用,有防渗、防腐和提高强度、自我修复等功效。其作用机理是,材料中含有的活性化学物质以水作为载体,在混凝土微孔及毛细管中渗透、充盈,催化混凝土中的微粒及未完全水化的水泥成分再水化,形成不溶于水的枝蔓状结晶,并与混凝土结合成为整体,充分提高混凝土的密实度,达到防渗、防污、补强、防腐保护钢筋等多方面的效果,并延长昆凝土结构的寿命。

未经处理的混凝土,可以看到在切面照片上呈现的氢氧化钙立方体和菱形六面体的胶凝体和微粒(如图3)。

添加掺合剂的混凝土,在28天后,可以看到混凝土的毛细管中已经生成了致密的、充分发展的结晶体结构(如图4),因此能长期承受强大水压,及各种液体的侵蚀。

经检测对于各种液体有很好的阻止其渗透能力,渗透系数可达到10-12cm/s;达到与HDPE膜相同等级的渗透系数,该混凝土可称为抗渗混凝土。

 

5.2抗渗混凝土的特点

抗渗混凝土与HDPE膜相比有以下优点:在混凝土基面涂刷XYPEX水泥基渗透结晶型涂料并养护完成后不怕穿刺及磕碰、还具有抗氧化、抗碳化、抗氯离子、抗辐射、抗高低温、抗冻融循环等功能;可保护钢筋及金属埋件;可用在迎水面,也可用在背水面;其应用领域广泛;它可在潮湿面上施工,也可和混凝土浇筑

同步,故可缩短工期;施工方法简便,混凝土基面上不需找平层、施工后也勿须保护层,故省工、省料;与混凝土结构同寿命,并能有效提高混凝土结构的使用寿命。


抗渗混凝土和柔性材料对比

抗渗混凝土

柔性防渗材料

可提高混凝土的耐久性、延长寿命

无法提高和延长混凝土的寿命

既可用于大平面防渗,也可用于各种不规则部位(桩头、边角、管根…)防渗

只能用于大平面或形状规则部位

混凝土结构产生裂缝后,有自我修复的能力,并可多次修复。

无自我修复的能力

可治理混混凝土的五大病害:防中性化、防碱骨料(AAR)反应、防冻融循环、防有害物质侵蚀、可治愈混凝土裂缝

无此五项功能

既可防止上方的污染物向下渗透,也可防止地下强大水压的水向上拱破防渗层

只可以防止上方的污染物向下渗透、地下强大水压的水向上易拱破防渗膜

施工速度快,不需搭接,节省工期,无须特殊大型机械

需特殊和大型机械铺设,铺设时需要搭接

防渗出现问题可及时发现,修补简便,速度快

不易发现渗漏点,修补麻烦

施工前无需找平层,施工后无需保护层,施工后,不怕后期施工的磕碰、穿刺。

需找平层,施工后需保护层,不能有磕碰、穿刺。

对重点污染区域的工艺主装置区,由于在工程上难以解决基础不均匀沉降对HDPE膜的破坏,且如果损坏难以修复,而地面防渗涂料具有随时可修复的优点,因此采用防渗混凝土优于防渗膜。

 

六、结  

在甘肃庆阳石化工程中黄土层由于卵石层埋深较深,难以利用,装置地基一般采用摩擦桩,但摩擦桩对防渗膜的施工带来极大的困难,土建施工和防渗膜施工协调难度大,互相影响,尤其土建施工器械对防渗膜的破坏非常严重,同时大型设备基础不均匀沉降会对防渗膜造成撕裂、破坏,且难以修复。采用XYPEX防渗材料施工简单,工序间施工互不影响,出现裂纹及时可以修复,损坏后修复容易,是理想的装置区防渗材料。