隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，每年產(chǎn)生的污水量、垃圾量大幅增加。垃圾填埋所產(chǎn)生的垃圾滲濾液和生活污水、生產(chǎn)廢水，含有大量性質(zhì)各異的污染物，有固體或溶解性的、酸性或堿性的、有機(jī)和無機(jī)污染物及重金屬等。在處理污水和填埋場滲濾液的過程中，若防滲漏措施不當(dāng)或失效，污水和垃圾滲濾液便會流入地面水體，污染水體、地下水和土地，對人體健康和人類生活及生產(chǎn)都會帶來嚴(yán)重的危害。

污水和垃圾滲濾液都是成分復(fù)雜的混合廢水，除了會給環(huán)境帶來不利影響外，還含有大量會侵蝕混凝土的高濃度腐蝕介質(zhì)。這些高濃度腐蝕介質(zhì)在與混凝土構(gòu)筑物長期接觸中，會逐漸腐蝕和破壞混凝土構(gòu)筑物。而用于污水和垃圾填埋處理的混凝土構(gòu)筑物，在這些高濃度腐蝕介質(zhì)的長期侵蝕下會被破壞，造成污水和垃圾滲濾液嚴(yán)重泄漏，影響環(huán)境安全，同時還會破壞混凝土結(jié)構(gòu)而影響其結(jié)構(gòu)的安全，且當(dāng)混凝土構(gòu)筑物被腐蝕破壞后，必將需要較長的修復(fù)期，從而影響污水及垃圾處理工作的正常進(jìn)行。所以，污水處理和垃圾填埋處理的混凝土基礎(chǔ)設(shè)施，應(yīng)該同時做好防滲漏和基礎(chǔ)設(shè)施的防護(hù)工作。防滲漏的目的是為了保障環(huán)境的安全；基礎(chǔ)設(shè)施防護(hù)的目的是為了提高混凝土基礎(chǔ)設(shè)施的耐久性。只有混凝土基礎(chǔ)設(shè)施安全牢固、防滲漏有效可靠才能更好地保護(hù)環(huán)境。

1  污水和垃圾滲濾液對混凝土的腐蝕

我國《鐵路混凝土及砌石工程施工規(guī)范》（TDJ210- 86）規(guī)定，在直接臨水或強(qiáng)透水層情況下，侵蝕性CO2＞ 15mg/L時就會產(chǎn)生不同程度的碳酸侵蝕；多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，液體中硫酸根含量超過200mg/L即可對混凝土產(chǎn)生侵蝕作用，而污水和垃圾滲濾液中腐蝕介質(zhì)的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過這些限定指標(biāo)。

污水和垃圾滲濾液對混凝土的侵蝕類型主要是化學(xué)反應(yīng)、物理化學(xué)反應(yīng)，侵蝕對象主要是混凝土中維持水化硅酸鈣與水化鋁酸鈣穩(wěn)定的Ca(OH)2等。在侵蝕過程中，隨著Ca(OH)2的溶出流失，一方面水化硅酸鈣與水化鋁酸鈣失去穩(wěn)定性而水解，使混凝土強(qiáng)度不斷降低， pH值的不斷下降會導(dǎo)致鋼筋鈍化膜破壞造成鋼筋銹蝕而影響結(jié)構(gòu)安全；另一方面，混凝土硬化水泥漿體中無害小孔量逐步減少，有害大孔量逐步增加，孔結(jié)構(gòu)逐步變差，各類腐蝕性物質(zhì)更便于擴(kuò)散侵蝕，加速混凝土的侵蝕破壞。

2  目前常用的防滲漏材料  

 在污水處理和填埋場滲濾液的防滲漏及混凝土防腐工程中，主要采用的方法之一是混凝土外涂裝防水材料，利用這些材料在達(dá)到提高混凝土防水能力的同時，間接提高混凝土的防腐蝕能力。目前主要采用的是以下兩大類防滲漏材料。

 （1）瀝青類防水材料

以天然瀝青、石油瀝青和煤瀝青為主要原材料制成的瀝青油氈、紙?zhí)r青油氈、溶劑型和水乳型瀝青類或瀝青橡膠類涂料、油膏，如SBS  、APP改性瀝青卷材等。

（2）橡膠塑料類防水材料

以氯丁橡膠、丁基橡膠、三元乙丙橡膠、聚氯乙烯、聚異丁烯和聚氨酯等原材料，可制成彈性無胎防水卷材、防水薄膜、防水涂料、涂膜材料及油膏、膠泥、止水帶等密封材料，如HDPE、LDPE高分子防水卷材等。

以上兩類材料在單獨使用時或與胎體增強(qiáng)材料復(fù)合時，可以分層涂刷、噴涂或熱熔焊接，在需要進(jìn)行防水抗?jié)B處理的混凝土基體表面，形成一個連續(xù)、無縫、整體的且具有一定厚度的涂膜防水層，滿足防水抗?jié)B的要求。由于這兩類材料需在整個混凝土基體表面形成“連續(xù)、無縫”的整體，才能起到外部環(huán)境和混凝土間的物理隔離作用，所以一旦出現(xiàn)施工（如粘結(jié)、熱熔焊接）、材料老化及外力破壞等問題后，極易造成由點及面整體防水層失效的后果。

3   抗腐蝕耐老化防滲漏混凝土環(huán)保工程防護(hù)溶膠（以下簡稱防護(hù)溶膠）

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，納米材料在各個領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。防護(hù)溶膠是一種新型的納米材料，和傳統(tǒng)只具有單一物理隔離作用、只能利用材料的防水性能間接達(dá)到混凝土防腐目的的防水材料相比，防護(hù)溶膠對混凝土具有雙重隔離保護(hù)作用，在形成外部環(huán)境和混凝土間防滲漏層的同時形成了混凝土的防腐蝕保護(hù)層，而且具有環(huán)保、耐老化、長效可靠等優(yōu)良性能。

溶膠屬于膠體化學(xué)的膠體分散系，是物質(zhì)存在的一種特殊狀態(tài)，而不是一種特殊的物質(zhì)，其具備以下特征：1）分散相（質(zhì)）粒徑為1～100nm的超細(xì)顆粒； 2）超細(xì)顆粒須是固體（才能和分散介質(zhì)有明顯的物理分界面）。

超細(xì)顆粒經(jīng)介質(zhì)分散后形成該物質(zhì)的特殊狀態(tài)，此狀態(tài)即為溶膠。溶膠通過不溶超細(xì)顆粒賦予了不同于原物質(zhì)的新的性質(zhì)。

防護(hù)溶膠由天然無機(jī)硅酸鹽類礦物為原料，通過特殊工藝將其制成直徑為1～100nm的具有剛性的超細(xì)固體顆粒（粒子的摩氏硬度大于5級，即硬度大于玻璃），并分散于介質(zhì)水中形成溶膠。   防護(hù)溶膠的工作原理就是把混凝土表層有害孔隙無害化作為基本出發(fā)點，使混凝土表層形成無害保護(hù)層，并通過混凝土表層的無害保護(hù)層實現(xiàn)對混凝土的防水和綜合防護(hù)。

防護(hù)溶膠采用噴涂方式作業(yè)。當(dāng)溶膠噴涂于硬化混凝土表面后，溶膠在毛細(xì)壓力作用下以滲透的方式進(jìn)入混凝土孔隙，多相超細(xì)固體粒子密實孔隙并和水泥的水化物反應(yīng)，生成凝膠層。溶膠中較大的粒子在孔隙中形成具有剛性的三維網(wǎng)狀骨架，使凝膠層具有一定的幾何外形，顯示出固體的力學(xué)性質(zhì)；中、小粒子在三維網(wǎng)狀骨架和孔隙壁間緊密堆積，填充空隙，作為三維網(wǎng)狀骨架在孔隙內(nèi)的延伸，減小凝膠層自身的大孔率，密實凝膠層。在反應(yīng)后生成的凝膠則通過化學(xué)鍵包裹各種粒子和孔隙壁表面，并把各種粒子和孔隙壁緊密地粘結(jié)在一起，形成結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定、具有不可逆性固體力學(xué)性質(zhì)的凝膠層。在混凝土孔隙中反應(yīng)生成的多孔凝膠層，通過不同級配超細(xì)粒子的填充、密實，以物理填充的方式減小了混凝土表層原有有害孔隙的孔徑，減少了開口孔隙率，改變了混凝土表層的孔分級、分孔隙率，使混凝土和外部環(huán)境相聯(lián)的有害孔變成了無害孔。反應(yīng)生成的凝膠則通過包裹、粘結(jié)粒子和孔隙壁，以化學(xué)的方式鞏固凝膠層結(jié)構(gòu)，使凝膠層穩(wěn)定、牢固地存在于混凝土孔隙中。

溶膠在物理和化學(xué)兩種方式的共同作用下，使凝膠層自身具有極小的孔徑、很好的孔型結(jié)構(gòu)、很大的孔分散度和極大的比表面積，并通過凝膠層使混凝土表層的有害孔級變?yōu)闊o害孔級。

溶膠反應(yīng)后生成的凝膠層，對混凝土具有雙重隔離防護(hù)作用。凝膠層在外部環(huán)境和混凝土間以無害孔級的多孔凝膠形成混凝土的整體隔離防護(hù)層，阻止外部環(huán)境水及有害物質(zhì)進(jìn)入混凝土內(nèi)部，并以優(yōu)良的表面能吸附進(jìn)入凝膠層的腐蝕介質(zhì)，使其無法穿越凝膠層進(jìn)入混凝土內(nèi)部，形成對混凝土的整體隔離防護(hù)；反應(yīng)時凝膠的包裹、粘結(jié)作用，固化、屏蔽了混凝土中易受侵蝕的組分，以及凝膠層自身具有的低 Cl - /OH- 和呈負(fù)電性的Ca2+ 及無害凝膠孔，從各類腐蝕的發(fā)生條件上形成了有針對性抑制作用的局部隔離防護(hù)層。

防護(hù)溶膠通過整體和局部隔離防護(hù)作用的有機(jī)結(jié)合，有效抵御、抑制了環(huán)境中水及不同腐蝕源對混凝土的侵蝕，在提高了混凝土抗?jié)B漏能力的同時提高了混凝土的耐久性。

4  傳統(tǒng)防滲漏材料與防護(hù)溶膠的比較

（1）材料生產(chǎn)過程的環(huán)保性

有機(jī)高分子材料完全依賴于石油化學(xué)工業(yè)并以石油為主要原料。在生產(chǎn)過程中除了消耗大量煤和石油外，還使用了大量對人體和環(huán)境有害的溶劑、顏料和助劑，并向大氣排放有機(jī)揮發(fā)物（VOC），會對環(huán)境造成不良影響。

防護(hù)溶膠的基料大都為普通且儲量豐富的天然礦石或金屬氧化物并以水為分散介質(zhì)。基料不使用溶劑，除水分揮發(fā)外沒有VOC的危害問題。生產(chǎn)過程只是消耗一定的能量，不會向大氣排放有毒有害氣體或造成其它嚴(yán)重的環(huán)境污染。

（2）施工過程的環(huán)保性

為了在混凝土表面形成一個連續(xù)、無縫、整體的膜狀防水層，卷材或片材的粘結(jié)以及有機(jī)防水涂料的稀釋，都需在施工時使用苯類或甲醛作為溶劑。這些助劑的固含量低、揮發(fā)分大，會對環(huán)境造成污染并危害施工人員的人身安全。

防護(hù)溶膠的基料本身無毒，無需使用有機(jī)溶劑，所以不會對環(huán)境造成污染，不會危害施工人員的人身安全。

（3）耐老化問題

有機(jī)高分子材料用作混凝土防水層時的耐老化壽命和防護(hù)對象混凝土相比始終存在較大差距。 防護(hù)溶膠能和混凝土基材中的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成無機(jī)鹽類的新物質(zhì)，防護(hù)溶膠的自身基料和生成物的性質(zhì)決定了其具有較好的耐久性，并且涂料自身和基材是牢固的化學(xué)結(jié)合。

（4）施工條件要求

有機(jī)高分子材料施工條件要求高且工藝復(fù)雜易留隱患。

防護(hù)溶膠施工條件要求低，工藝簡單。

5  結(jié)語

污水集中處理、垃圾焚燒和垃圾填埋等措施，本身就旨在努力減少有害物質(zhì)對環(huán)境的不利影響。所以對于污水和垃圾填埋滲濾液處理設(shè)施防滲漏材料的選擇，應(yīng)該選擇在生產(chǎn)過程中對環(huán)境無害，在使用過程中對環(huán)境無不利影響，并且材料自身壽命長，能夠有效提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的抗腐蝕、耐老化、防滲漏混凝土環(huán)保工程防護(hù)溶膠，在今后制定的環(huán)境保護(hù)工程技術(shù)規(guī)范中也將會采用其技術(shù)參數(shù)。

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