CN106007590A - 一种植物水泥土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种植物水泥土，包括水泥土和栽种在水泥土上的植物，水泥土材料包括土体、水泥和水，水泥加入上限比例不能超过土体的孔隙率，水泥和土体质量之比为4%～10%，水的加入比例根据土体和水泥混合物的最优含水量确定。同时也公开了该植物水泥土的制备方法。本发明在土体中加入适量的水泥并配合恰当的施工工艺，在改良土体物理力学性能满足工程安全要求的同时，又实现了水泥土适合植物生长的功能，提高了水泥土的渗水性能，满足了工程生态环境要求，可作为边坡工程和护坡结构的护面材料，也可用作“海绵城市”建设的透水蓄水材料。

Description

一种植物水泥土及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种植物水泥土及其制备方法，属于生态绿色护面材料领域。
背景技术
护坡结构和边坡工程是公路、铁路、航道等线路工程领域的重要结构措施。边坡工程除了边坡整体稳定等工程问题外，边坡在降雨、水流以及行船波等水力条件作用下的冲刷侵蚀、局部稳定等问题也日益突出。目前混凝土材料护面是解决边坡水力侵蚀的主要手段，但随着工程环保要求的提高，边坡工程不仅要满足强度、稳定、安全性和耐久性等工程要求，还要充分考虑生物、环境和人的相互影响和作用。边坡工程要既能达到岸坡防护的目的，又能使生物、环境和人三者协调发展，边坡工程技术也应由原来的纯工程性措施逐步向生态工程技术发展。另外，水泥土是一种近些年发展起来的工程材料，主要通过在土体中加入不同配比水泥来改良土体的物理力学性能，从而满足工程的需要，由于其良好的工程性和经济性，已经在地基加固工程、防渗工程等领域得到了大量的应用，但常规水泥土与混凝土相似不能满足日益提高的环保和生态要求，土体中加入水泥后力学性能得到改良，但土体适合植物生长的特性也同时遭到破坏，这大大制约了水泥土在新条件的应用。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种植物水泥土及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种植物水泥土，包括水泥土和栽种在水泥土上的植物，所述水泥土材料包括土体、水泥和水，所述水泥加入上限比例不能超过土体的孔隙率，所述水泥和土体质量之比为4%～10%，所述水的加入比例根据土体和水泥混合物的最优含水量确定。
所述土体采用砂土、粉土、粘土、淤泥土和碎石土不同材料的一种或多种的组合。
所述水泥采用硅酸盐水泥、铝酸盐类水泥和硫铝酸盐水泥不同种类水泥的一种或多种的组合。
所述植物采用草本植物、灌木植物的一种或多种的组合。
一种植物水泥土的制备方法，包括以下步骤，
步骤1，采用土工试验的方法，测量所用土体的物理参数；物理参数包括土体的天然含水量和孔隙率；
将所用土体自然晾干后，采用击实试验，测定其最大干密度和最优含水量；
步骤2，根据所测土体的孔隙率和天然含水量，初步选定土体和水泥添加比例；
步骤3，采用击实试验，通过调整加水量，测量所选比例土体和水泥混合物的最优含水量和最大干密度；
步骤４，根据所测混合物的最优含水量和最大干密度，准备试验所需的土体、水泥和水；
步骤５，按比例将土体、水泥和水进行充分混合均匀；
步骤６，采用振动夯土器对混合物进行分层压实，形成水泥土；
步骤７，在水泥土上栽种植物，然后进行适当灌溉促使植物在水泥土中生长，形成植物水泥土；
步骤８，分别在植物长成前和长成后对植物水泥土取样，进行力学试验，确定不同阶段植物水泥土的力学参数；
步骤９，定期测定植物的生长参数；
步骤１０，根据植物水泥土的力学参数和植物的生长参数，对该植物水泥土进行评价，并根据工程要求进行配合比和压实度的调整，并重复上述步骤（２）～（８），直到所制备的植物水泥土力学参数和植物生长参数满足要求。
在分层压实时，最大压实度不得大于90%。
在分层压实时，层与层之间需要进行刮糙处理。
每层的厚度不大于１５ｃｍ。
栽种植物时，可栽种植物种子，也可栽种植物幼苗；
如果是栽种植物种子，则在最上层进行压实之前，按指定密度栽种植物种子，然后进行最上层压实；
如果是栽种植物幼苗，则在水泥土达到养护龄期后，在水泥土表面钻孔，载入植物幼苗后回填土体并压实。
栽种植物种子时，最上层厚度不得大于３ｃｍ。
本发明所达到的有益效果：本发明在土体中加入适量的水泥并配合恰当的施工工艺，在改良土体物理力学性能满足工程安全要求的同时，又实现了水泥土适合植物生长的功能，提高了水泥土的渗水性能，满足了工程生态环境要求，可作为边坡工程和护坡结构的护面材料，也可用作“海绵城市”建设的透水蓄水材料。
附图说明
图1为植物水泥土的结构图。
图2为抗剪强度曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种植物水泥土，包括水泥土和栽种在水泥土上的植物，水泥土材料包括土体、水泥和水，水泥加入上限比例不能超过土体的孔隙率，水泥和土体质量之比为4%～10%，水的加入比例根据土体和水泥混合物的最优含水量确定。
土体采用砂土、粉土、粘土、淤泥土和碎石土不同材料的一种或多种的组合。水泥采用硅酸盐水泥、铝酸盐类水泥和硫铝酸盐水泥不同种类水泥的一种或多种的组合。植物采用草本植物、灌木植物的一种或多种的组合。
为了说明植物水泥土的具体性能，做了以下对比试验：
1、植物生长对比试验：
植物种植在原土中：生长周期15个月，植物整株高度约为65cm，最大根茎宽度约为50cm，主根最大直径约为1.5cm，最粗须根的直径约为0.5-0.7cm，生长情况良好。
植物种植在植物水泥土中，水泥和土体质量之比为4%：生长周期15个月，养护条件与原土情况相同，植物整株高度约为48cm，最大根茎宽度约为15cm，主根最大直径约为0.7-0.8cm，最粗须根的直径约为0.1-0.25cm，植物存活，生长情况较好。
植物种植在植物水泥土中，水泥和土体质量之比为8%：生长周期15个月，养护条件与原土情况相同，植物整株高度约为40cm，最大根茎宽度约为12cm，主根最大直径约为0.6cm，最粗须根的直径约为0.1-0.2cm，植物存活，但生长情况一般。
植物种植在植物水泥土中，水泥和土体质量之比为10%：生长周期15个月，养护条件与原土情况相同，植物整株高度约为35cm，最大根茎宽度约为10cm，主根最大直径约为0.5cm，最粗须根的直径约为0.1cm。植物存活，但生长情况不良。
在植物水泥土中，植物更多以细根的形式分布于水泥土，这主要是因为水泥的加入填补土颗粒之间的孔隙，并将细小土颗粒胶结形成加大的土颗粒，细根更容易穿过土颗粒孔隙生产获取需要的水分。
2、抗剪强度对比试验：
如图2所示，与原土相比，随着水泥含量的增大，植物水泥土的抗剪强度有不同程度的增大，说明水泥的固化作用和植物根系的加筋作用有利于提高土体的抗剪强度。
一种植物水泥土的制备方法，包括以下步骤，
步骤1，采用土工试验的方法，测量所用土体的物理参数；物理参数包括土体的天然含水量和孔隙率；
将所用土体自然晾干后，采用击实试验，测定其最大干密度和最优含水量。
步骤2，根据所测土体的孔隙率和天然含水量，初步选定土体和水泥添加比例。
步骤3，采用击实试验，通过调整加水量，测量所选比例土体和水泥混合物的最优含水量和最大干密度。
步骤４，根据所测混合物的最优含水量和最大干密度，准备试验所需的土体、水泥和水；
步骤５，按比例将土体、水泥和水进行充分混合均匀，在混合时需注意不要让土体和水泥胶结成团，如果成团需要先碾碎才可以进行下一步。
步骤６，采用振动夯土器对混合物进行分层压实，形成水泥土。
分层压实时，最大压实度不得大于90%，层与层之间需要进行刮糙处理，每层的厚度不大于１５ｃｍ。
步骤７，在水泥土上栽种植物，然后进行适当灌溉促使植物在水泥土中生长，形成植物水泥土。
栽种植物时，可栽种植物种子，也可栽种植物幼苗。如果是栽种植物种子，则在最上层进行压实之前，按指定密度栽种植物种子，然后进行最上层压实，最上层厚度不得大于３ｃｍ。如果是栽种植物幼苗，则在水泥土达到养护龄期后，在水泥土表面钻孔，载入植物幼苗后回填土体并压实。
步骤８，分别在植物长成前和长成后对植物水泥土取样，进行力学试验，确定不同阶段植物水泥土的力学参数，如植物水泥土的强度等。
步骤９，定期测定植物的生长参数，如植物的高度、直径等参数。
步骤１０，根据植物水泥土的力学参数和植物的生长参数，对该植物水泥土进行评价，并根据工程要求进行配合比和压实度的调整，并重复上述步骤（２）～（８），直到所制备的植物水泥土力学参数和植物生长参数满足要求。
综上所述，本发明在土体中加入适量的水泥并配合恰当的施工工艺，在改良土体物理力学性能满足工程安全要求的同时，又实现了水泥土适合植物生长的功能，提高了水泥土的渗水性能，满足了工程生态环境要求，可作为边坡工程和护坡结构的护面材料，也可用作“海绵城市”建设的透水蓄水材料。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种植物水泥土，其特征在于：包括水泥土和栽种在水泥土上的植物，所述水泥土材料包括土体、水泥和水，所述水泥加入上限比例不能超过土体的孔隙率，所述水泥和土体质量之比为4%～10%，所述水的加入比例根据土体和水泥混合物的最优含水量确定。
2.根据权利要求1所述的一种植物水泥土，其特征在于：所述土体采用砂土、粉土、粘土、淤泥土和碎石土不同材料的一种或多种的组合。
3.根据权利要求1所述的一种植物水泥土，其特征在于：所述水泥采用硅酸盐水泥、铝酸盐类水泥和硫铝酸盐水泥不同种类水泥的一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述的一种植物水泥土，其特征在于：所述植物采用草本植物、灌木植物的一种或多种的组合。
5.基于权利要求1所述的一种植物水泥土的制备方法，其特在于：包括以下步骤，
步骤1，采用土工试验的方法，测量所用土体的物理参数；物理参数包括土体的天然含水量和孔隙率；
将所用土体自然晾干后，采用击实试验，测定其最大干密度和最优含水量；
步骤2，根据所测土体的孔隙率和天然含水量，初步选定土体和水泥添加比例；
步骤3，采用击实试验，通过调整加水量，测量所选比例土体和水泥混合物的最优含水量和最大干密度；
步骤４，根据所测混合物的最优含水量和最大干密度，准备试验所需的土体、水泥和水；
步骤５，按比例将土体、水泥和水进行充分混合均匀；
步骤６，采用振动夯土器对混合物进行分层压实，形成水泥土；
步骤７，在水泥土上栽种植物，然后进行适当灌溉促使植物在水泥土中生长，形成植物水泥土；
步骤８，分别在植物长成前和长成后对植物水泥土取样，进行力学试验，确定不同阶段植物水泥土的力学参数；
步骤９，定期测定植物的生长参数；
步骤１０，根据植物水泥土的力学参数和植物的生长参数，对该植物水泥土进行评价，并根据工程要求进行配合比和压实度的调整，并重复上述步骤（２）～（８），直到所制备的植物水泥土力学参数和植物生长参数满足要求。
6.根据权利要求５所述的一种植物水泥土，其特征在于：在分层压实时，最大压实度不得大于90%。
7.根据权利要求６所述的一种植物水泥土，其特征在于：在分层压实时，层与层之间需要进行刮糙处理。
8.根据权利要求７所述的一种植物水泥土，其特征在于：每层的厚度不大于１５ｃｍ。
9.根据权利要求５所述的一种植物水泥土，其特征在于：栽种植物时，可栽种植物种子，也可栽种植物幼苗；
如果是栽种植物种子，则在最上层进行压实之前，按指定密度栽种植物种子，然后进行最上层压实；
如果是栽种植物幼苗，则在水泥土达到养护龄期后，在水泥土表面钻孔，载入植物幼苗后回填土体并压实。
10.根据权利要求９所述的一种植物水泥土，其特征在于：栽种植物种子时，最上层厚度不得大于３ｃｍ。
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