一種復(fù)合固化劑對土質(zhì)邊坡坡面生態(tài)加固的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復(fù)合固化劑對土質(zhì)邊坡坡面生態(tài)加固的方法，其特點是將高分子固化劑、泥漿和水以及草種按比例均勻混合形成復(fù)合固化劑，然后將復(fù)合固化劑噴灑在土質(zhì)邊坡坡面上，在土質(zhì)邊坡坡面上形成厚度約為5-15cm的固化層，待植被生長后，固化層與植被根系協(xié)同作用，從而實現(xiàn)土質(zhì)邊坡坡面生態(tài)加固。本發(fā)明固化層具有良好的抗沖刷性、抗風(fēng)性能、水穩(wěn)定性，且保水、透氣，利于植被生長等功能，且施工簡便，成本低廉，實用性強(qiáng)，生態(tài)環(huán)保。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于公路、岸堤等土質(zhì)邊坡坡面的生態(tài)加固，還可應(yīng)用于礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)、工程區(qū)生態(tài)治理等領(lǐng)域，特別適用于大規(guī)模環(huán)境建設(shè)施工工程，具有很好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說明】一種復(fù)合固化劑對土質(zhì)邊坡坡面生態(tài)加固的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)工程【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種復(fù)合固化劑對土質(zhì)邊坡坡面生態(tài)加固的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)是推進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的一項重大任務(wù)。在公路、鐵路、水利、礦山等基礎(chǔ)設(shè)施的施工過程中，原地貌植被的破壞不可避免，棄土、棄石、開挖等會給和諧的自然環(huán)境留下大量的裸露邊坡。坡面加固方法主要有工程加固和植物加固。工程加固通常采用抹面、捶面、噴漿、勾(灌)縫、坡面護(hù)墻等形式，但該方法一般只適用于不宜植被生長的陡坡面，對于土質(zhì)邊坡無法實現(xiàn)生態(tài)加固。植被加固一般采用鋪草、種草和植灌木(樹木)形式，該方法雖能適用于土質(zhì)邊坡的生態(tài)加固，但在植被生長前或植被稀疏的區(qū)域，坡面的土體仍然存在坡面侵蝕、水土流失等問題，甚至?xí)诤艽蟪潭壬嫌绊懼脖坏纳L。高分子固化劑作為一種新型環(huán)保的土壤加固材料，因具有參入量較少、運(yùn)輸方便、施工簡單、生態(tài)環(huán)保等優(yōu)點而備受關(guān)注。
[0003]中國專利申請200710021619.0提出了 “生態(tài)土壤穩(wěn)定劑及其制備方法”，該生態(tài)土壤穩(wěn)定劑包括水或去離子水，共聚單體1:醋酸乙烯酯，共聚單體2:甲基丙烯酸甲酯或與共聚單體3 ;共聚單體3:丙烯酸酯；聚乙烯醇；乳化劑十二烷基硫酸鈉或與0P2-4或均為；引發(fā)劑(過硫酸鹽)。該方法雖具有良好的環(huán)境適宜性及可促進(jìn)植物生長的優(yōu)點，但還存在以下不足:一是固化劑液體粘度較大，滲透性極差，坡面形成的固化層極薄，總體上不能滿足坡面固化的要求；二是固化時間極長，在實際操作中很難保證固化效果；三是固化層保水性差，容易干裂，影響植被生長。
[0004]中國專利申請201110106789.5提出了 “一種聚氨酯型生態(tài)固沙劑及其制備方法”，該固沙劑由聚氨酯預(yù)聚體、分散穩(wěn)定劑和溶劑組成，聚氨酯預(yù)聚體由聚合物多元醇和二異氰酸酯縮聚反應(yīng)得到，聚合物多元醇由聚氧化丙烯二元醇、聚氧化乙烯二元醇和易降解聚合物二醇組成，聚氧化丙烯二元醇與聚氧化乙烯二元醇的質(zhì)量比為1: 3?5: 1，易降解聚合物二醇占聚合物多元醇總質(zhì)量的13?23% ;聚合物多元醇與二異氰酸酯的質(zhì)量比為4:1?7:1。該方法雖具有良好的高低溫氣候適應(yīng)性和耐老化性的優(yōu)點，但還存在以下不足:一是固化劑保質(zhì)期短，在實際中很難保存；二是固化時間極短，在其固化時間內(nèi)很難完成施工，將直接影響施工質(zhì)量；三是固化層厚度薄，很難滿足坡面加固要求。
[0005]中國專利申請201110106794.6提出了“一種防塵固沙方法”，該方法將聚氨酯型生態(tài)固沙劑用水稀釋，聚氨酯預(yù)聚體的重量百分比濃度為0.5?5% ;然后將固沙劑稀釋液噴灑在沙土上，在沙土表層形成固化層；其中，所述聚氨酯型生態(tài)固沙劑的活性成分為聚氨酯預(yù)聚體，所述聚氨酯預(yù)聚體由聚合物多元醇和二異氰酸酯化合物縮聚反應(yīng)得到，所述聚合物多元醇由聚氧化丙烯二元醇、聚氧化乙烯二元醇和易降解聚合物二醇組成，聚氧化丙烯二元醇與聚氧化乙烯二元醇的質(zhì)量比為1: 3?5: 1，易降解聚合物二醇占聚合物多元醇總質(zhì)量的13?23%;聚合物多元醇與二異氰酸酯化合物的質(zhì)量比為4:1?7: 1，所述易降解聚合物二醇為聚ε -己內(nèi)酯二醇、聚乳酸二醇或其任意比例的混合物。該方法所形成的固化層雖具有良好的抗沖刷和抗風(fēng)蝕性能等優(yōu)點，但還存在以下不足:一是固化時間極短，在其固化時間內(nèi)很難完成施工；二是固化層厚度薄，很難滿足坡面加固要求；三是固化劑稀釋直接噴灑在撒播植被草種后的沙土上，容易造成草種的移位，坡面植被分布均勻性極差。
[0006]綜上所述，如何克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，有效解決在環(huán)境開發(fā)建設(shè)中，因開挖而造成生態(tài)體系失衡、原生植被損壞或裸露土質(zhì)邊坡出現(xiàn)的土壤土質(zhì)松散、含水量降低、易風(fēng)化、容易造成坡面侵蝕、水土流失、坡體坍塌、河流阻塞、滑坡、水污染等災(zāi)害問題，已成為當(dāng)今環(huán)境保護(hù)工程【技術(shù)領(lǐng)域】中亟待攻克的重點難題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種復(fù)合固化劑對土質(zhì)邊坡坡面生態(tài)加固的方法，本發(fā)明的固化層具有良好的抗沖刷性、抗風(fēng)性能、水穩(wěn)定性，且保水、透氣，利于植被生長等功能，實用性強(qiáng)。
[0008]本發(fā)明提出的一種復(fù)合固化劑對土質(zhì)邊坡坡面生態(tài)加固的方法，其特征在于包括以下步驟:
[0009]步驟一，坡面整平:采用機(jī)械或人工對天然邊坡或人工邊坡有明顯沖溝或不平整處進(jìn)行坡面整平；
[0010]步驟二，加固液配制:首先按質(zhì)量百分比計:將5-20%高分子固化劑、5-10%泥漿和70-90%水均勻混合，然后與草種均勻攪拌組成復(fù)合固化劑，其中草種的加入量為25-35g/m2坡面；
[0011]步驟三，加固液噴灑:將步驟二得到的復(fù)合固化劑按4-5L/m2坡面噴灑量噴灑在土質(zhì)邊坡坡面上，使得土質(zhì)邊坡坡面上形成固化層；
[0012]步驟四，邊坡養(yǎng)護(hù):在草種發(fā)芽前后提供充足的水分，促使植被生長，使得植被根系與步驟三得到的固化層協(xié)同作用，從而實現(xiàn)土質(zhì)邊坡坡面生態(tài)加固；
[0013]步驟五，評估維護(hù):對步驟四實現(xiàn)生態(tài)加固后的土質(zhì)邊坡坡面的損壞情況、植被生長情況等生態(tài)加固效果進(jìn)行定期評估，以追加維護(hù)保養(yǎng)。
[0014]本發(fā)明實現(xiàn)生態(tài)固坡的機(jī)理是:為克服現(xiàn)有技術(shù)使用單一高分子固化劑的不足，本發(fā)明的加固液采用了復(fù)合固化劑，因復(fù)合固化劑與土質(zhì)邊坡坡面的相容性好，所以復(fù)合固化劑噴灑在土質(zhì)邊坡坡面上，容易從土顆?？紫稘B入到土體內(nèi)部，填充土顆粒間的孔隙并包裹土顆粒，隨著水分的蒸發(fā)，固化劑在土顆粒表面以及內(nèi)部形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，詳見圖1，將土顆粒與草種粘結(jié)成網(wǎng)絡(luò)狀的結(jié)構(gòu)整體，從而在土體表層形成一定厚度的固化層；該復(fù)合固化劑形成的網(wǎng)狀膜結(jié)構(gòu)可儲備水分，促進(jìn)植被生長，待草種生長后，植被根系縱橫交錯地伸展在土體內(nèi)部，進(jìn)一步加強(qiáng)了土質(zhì)邊坡坡面固化層的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，詳見圖2，同時植被的葉子覆蓋在土質(zhì)邊坡坡面上，很大程度上可減小土質(zhì)邊坡坡面被雨水沖刷，在復(fù)合固化劑與植被的協(xié)同作用下實現(xiàn)土質(zhì)邊坡坡面的生態(tài)加固。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比其顯著優(yōu)點在于:一是本發(fā)明采用了復(fù)合固化劑，能夠有效解決土質(zhì)邊坡坡面侵蝕、水土流失、植被破壞、坡面失穩(wěn)等問題；二是應(yīng)用本發(fā)明加固后所形成的生態(tài)固化層具有良好的抗沖刷性、抗風(fēng)性能、水穩(wěn)定性，且保水、透氣和利于植被生長等功能；三是本發(fā)明將復(fù)合固化劑與植被相結(jié)合，發(fā)揮了極好的協(xié)同作用，真正凸顯了生態(tài)環(huán)保的效益；四是本發(fā)明的方法施工簡便、工程成本低、實用性強(qiáng)、生態(tài)環(huán)保。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于公路、岸堤等土質(zhì)邊坡坡面的生態(tài)加固，還可應(yīng)用于礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)、工程區(qū)生態(tài)治理等領(lǐng)域，特別適用于大規(guī)模環(huán)境建設(shè)施工工程，具有很好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明提出的應(yīng)用復(fù)合固化劑實施生態(tài)固化的機(jī)理示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明提出的應(yīng)用復(fù)合固化劑實施邊坡坡面生態(tài)加固的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0019]本發(fā)明提出的一種復(fù)合固化劑對土質(zhì)邊坡坡面生態(tài)加固的方法，它包括以下步驟:
[0020]步驟一，坡面整平:采用機(jī)械或人工對天然邊坡或人工邊坡有明顯沖溝或不平整處進(jìn)行坡面整平；
[0021]步驟二，加固液配制:首先按質(zhì)量百分比計:將5-20%高分子固化劑、5-10%泥漿和70-90%水均勻混合，然后與草種均勻攪拌組成復(fù)合固化劑，其中草種的加入量為25-35g/m2坡面；
[0022]所述的高分子固化劑為聚氨酯固化劑與保水劑按質(zhì)量比9:1-15:1的混合劑，其粘度為 600-1200mpa.S、固化時間 6_8h、PH 值 6-8 ；
[0023]所述的聚氨酯固化劑為二元醇混合物與甲苯二異氰酸酯按質(zhì)量比2:1-3.5:1配置后進(jìn)行縮聚反應(yīng)，得到聚氨酯預(yù)聚體；再將按質(zhì)量份數(shù):10-20份聚氨酯預(yù)聚體與30-35份乙酸乙酯、1-1.5份十二烷基硫酸鈉進(jìn)行配置并充分?jǐn)嚢?，而制得聚氨酯固化劑成品；所述的二元醇混合物是由聚氧化丙烯二元醇與聚氧化乙烯二元醇按質(zhì)量比1:3.5-1:5組成，其中:聚氧化丙烯二元醇的數(shù)均分子量為4000、聚氧化乙烯二元醇的數(shù)均分子量為2000。
[0024]所述的保水劑為一種固體狀、吸水能力200-300倍和再生性好的高吸水性樹脂；
[0025]所述的泥漿的組分為，按質(zhì)量份數(shù)計包括:30-40份膨潤土、10-15份KC1、2_4份K0HU-1.5份消泡劑和40-50份水；
[0026]步驟三，加固液噴灑:將步驟二得到的復(fù)合固化劑按4-5L/m2噴灑量噴灑在土質(zhì)邊坡坡面上，使得土質(zhì)邊坡坡面上形成固化層；所述的固化層厚度為5-15cm ；
[0027]步驟四，邊坡養(yǎng)護(hù):在草種發(fā)芽前后提供充足的水分，促使植被生長，使得植被根系與步驟三得到的固化層協(xié)同作用，從而實現(xiàn)土質(zhì)邊坡坡面生態(tài)加固；
[0028]步驟五，評估維護(hù):對步驟四實現(xiàn)生態(tài)加固后的土質(zhì)邊坡坡面的損壞情況、植被生長情況等生態(tài)加固效果進(jìn)行定期評估，以追加維護(hù)保養(yǎng)。
[0029]現(xiàn)以高速公路土質(zhì)邊坡試驗段為例，進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明的【具體實施方式】及其應(yīng)用性能測試分析結(jié)果。
[0030]本實施例具體實施步驟和要求同上，其中部分具體參數(shù)如下:
[0031]高速公路土質(zhì)邊坡試驗段:坡長為20米、坡面斜邊10米、坡角35°，坡面加固總面積200m2 ;加固液按質(zhì)量百分比計:20%高分子固化劑、5%泥漿和75%水，加固液噴灑量為5L/m2坡面，高分子固化劑為聚氨酯固化劑與保水劑按質(zhì)量比9:1的混合劑，草種為等質(zhì)量比的狗牙根、白三葉、百喜草和榴花菊，草種用量25g/m2坡面；試驗段加固液總用量1000L，配制加固液各組分所需用量如表1所示。
[0032]表1試驗段加固液中各組分的用量
[0033]
高分子固化劑泥漿水草種
聚氨酯固化劑(液體)保水劑(固體)膨潤土 KCl KOH 消泡劑水
180kg20kg20kg 7.5kg 2kg 0.5kg 20L
用200kg50kg800L 5kg
量
[0034]高速公路土質(zhì)邊坡試驗段固化層的厚度為10.5cm,該試驗段加固后的坡面經(jīng)過I個月、3個月、6個月、12個月的效果評估，結(jié)果均顯示坡面土顆粒完整，未有沖刷痕跡，植被分布均勻且生長茂盛，達(dá)到很好的坡面生態(tài)加固效果。
[0035]本發(fā)明經(jīng)反復(fù)現(xiàn)場試驗驗證，取得了滿意的應(yīng)用效果。本發(fā)明的復(fù)合固化劑對土質(zhì)邊坡坡面生態(tài)加固的方法的優(yōu)異性能詳見表2。
[0036]表2本發(fā)明與現(xiàn)有高分子固化劑邊坡加固方法對比表
[0037]
固化劑粘固化時固化層厚`度坡面抗沖刷性保水性植被均勻植被生
度(mpa.s)間(h)(cm)性長
現(xiàn)有生態(tài)土 2000-3500 36-483-5中差差中
壤穩(wěn)定劑方 法
現(xiàn)有聚氨酯 1500-2000 0.5-13-8良中中中
型固沙劑方
法
本發(fā)明600-1200 6-85-15優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)
[0038]以上【具體實施方式】及實施例是對應(yīng)用本發(fā)明提出的一種復(fù)合固化劑對土質(zhì)邊坡坡面生態(tài)加固的方法的技術(shù)思想的具體支持，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在本技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何等同變化或等效的改動，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合固化劑對土質(zhì)邊坡坡面生態(tài)加固的方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一，坡面整平:采用機(jī)械或人工對天然邊坡或人工邊坡有明顯沖溝或不平整處進(jìn)行坡面整平； 步驟二，加固液配制:首先按質(zhì)量百分比計:將5-20%高分子固化劑、5-10%泥漿和70-90%水均勻混合，然后與草種均勻攪拌組成復(fù)合固化劑，其中草種的加入量為25-35g/m2坡面； 步驟三，加固液噴灑:將步驟二得到的復(fù)合固化劑按4-5 L/m2坡面噴灑量噴灑在土質(zhì)邊坡坡面上，使得土質(zhì)邊坡坡面上形成固化層； 步驟四，邊坡養(yǎng)護(hù):在草種發(fā)芽前后提供充足的水分，促使植被生長，使得植被根系與步驟三得到的固化層協(xié)同作用，從而實現(xiàn)土質(zhì)邊坡坡面生態(tài)加固； 步驟五，評估維護(hù):對步驟四實現(xiàn)生態(tài)加固后的土質(zhì)邊坡坡面的損壞情況、植被生長情況等生態(tài)加固效果進(jìn)行定期評估，以追加維護(hù)保養(yǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合固化劑對土質(zhì)邊坡坡面生態(tài)加固的方法，其特征是步驟二所述的高分子固化劑為聚氨酯固化劑與保水劑按質(zhì)量比9:1-15:1的混合劑，其粘度為 600-1200 mpa.S、固化時間 6_8h、PH 值 6-8。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合固化劑對土質(zhì)邊坡坡面生態(tài)加固的方法，其特征是步驟二所述的泥漿的組分為，按質(zhì)量份數(shù)計包括:30-40份膨潤土、10-15份KCl、2-4份KOHU-1.5份消泡劑和40-50份水。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合固化劑對土質(zhì)邊坡坡面生態(tài)加固的方法，其特征是步驟二所述的草種由狗牙根、白三葉、 百喜草、榴花菊、胡枝子中的一種或兩種以上按任意比例的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合固化劑對土質(zhì)邊坡坡面生態(tài)加固的方法，其特征是步驟三所述的固化層厚度為5-15cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種復(fù)合固化劑對土質(zhì)邊坡坡面生態(tài)加固的方法，其特征是所述的聚氨酯固化劑為二元醇混合物與甲苯二異氰酸酯按質(zhì)量比2:1-3.5:1配置后進(jìn)行縮聚反應(yīng)，得到聚氨酯預(yù)聚體；再將按質(zhì)量份數(shù):10-20份聚氨酯預(yù)聚體與30-35份乙酸乙酯、1-1.5份十二烷基硫酸鈉進(jìn)行配置并充分?jǐn)嚢?，而制得聚氨酯固化劑成品；所述的二元醇混合物是由聚氧化丙烯二元醇與聚氧化乙烯二元醇按質(zhì)量比1:3.5-1:5組成，其中--聚氧化丙烯二元醇的數(shù)均分子量為4000、聚氧化乙烯二元醇的數(shù)均分子量為2000。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種復(fù)合固化劑對土質(zhì)邊坡坡面生態(tài)加固的方法，其特征是所述的保水劑為一種固體狀、吸水能力200-300倍和再生性好的高吸水性樹脂。
【文檔編號】E02D3/12GK103485328SQ201310436492
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月23日
【發(fā)明者】劉瑾, 張發(fā)明, 孫少銳 申請人:河海大學(xué)