CN107059780A - 用于通航河道消落段生态护坡的多层复合材料及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于通航河道消落段生态护坡的多层复合材料，包括依次复合的均匀致密的反滤底层、具有良好退让性的中间强力层、带有抗浪冲刷热熔纤维网络结构上表面的储泥表层。具有不同性能的复合层，通过均匀致密的反滤底层、具有良好退让性的中间强力层、储泥层和抗冲刷的纤维网络结构上表面的相互配合，反滤底层的致密结构具有良好的反滤作用，抗冲刷的纤维网络结构上表面能够使整体结构经受住长时间的涌浪冲刷，储泥结构中的空隙和通道为水中的泥沙提供了良好的附着条件，而中间强力层在提供整体强力的同时，还能保证植物得以穿过而不受阻挡。

Description

用于通航河道消落段生态护坡的多层复合材料及加工方法

技术领域

本发明涉及土工合成材料领域，尤其涉及一种用于通航河道消落段生态护坡的多层复合材料及加工方法。

背景技术

长期以来,国内众多的河道整治大多采用砌石、混凝土等材料修筑硬质护坡。硬质护坡强调河道的防洪功能和工程结构的安全性,但带来诸多的致命缺陷。首先硬质护坡隔绝水土交换造成河岸一侧水流流速压力与另一侧土壤受压不平衡加剧了岸坡的不稳定性，形成坡体开裂塌陷缩短了岸坡的使用寿命；其次硬质护坡由于破坏了河道岸坡水生植物的生长环境，进而也破坏了鱼虾和软体生物的生长环境，打破了自然河道的的生态链，造成水体富营养化加剧，进而导致未端藻类暴发，影响整个环境生态系统的稳定。

生态护坡是指人工修筑的河岸具有自然河岸原生态特性的护坡。它拥有渗透性的自然河床与河岸基底，可以充分保证河岸与河流水体之间的水分交换和调节功能；同时具有一定的抗洪强度，在满足行洪排涝和通航要求的基础上，保证岸坡的稳定，防止水土流失；生态护坡在护坡的同时也兼顾了河流生态的修复，尤其是恢复了河道岸坡水生植物的生长环境，进而也为鱼虾和软体生物创造了适宜的生长环境，形成植物-动物-微生物互为食物链的生物圈，重建了原生态，净化了水质。

目前国内使用的生态护坡系统主要有：使用土石笼护坡、排桩(内侧放置无纺布)护坡、生态袋码放以及直接使用生态土工布(软体排)护坡等。使用土石笼、排桩内侧放置无纺布的护坡形式在实施过程中除工程造价高以外缺陷也很明显，土石笼护坡实际上还是硬质护坡，其保证了河岸与河流水体之间的水分交换，但土石笼上水生植物生长艰难，尤其是在岸坡水位消落段，生态修复效果不佳；排桩护坡一旦水位超越桩高，其护坡功能就会大打折扣甚至失效；生态袋码放以及使用生态软体排护坡保证了河岸与河流水体之间的水分交换，同时也解决了植物在生态布(软体排)上生长的问题，但其缺陷也明显，生态布(软体排)一般都采用薄而稀疏以及空隙较大的织物(包括无纺布和机织无纺复合布)以保证植物根系的穿越和种植，这在水流较为缓慢的静水湖泊或河道其护坡效果尚可，一旦遭遇水流急，浪冲刷严重的河道岸坡，如通航河道受船舷波冲刷或大江大河潮涨潮落形成的浪的冲刷的岸坡，薄而稀疏以及空隙较大的织物就无法抵挡大浪的冲刷，布下泥土就会被浪掏走，护坡就会失效。

本发明采用多层材料复合叠加的方法增强了生态软体排的护坡功能。细旦纤维形成的致密的反滤底层以及密排的经纬片纱形成的中间强力层形成了双重反滤功能叠加的效果；6％的无纺布均匀度消除了由无纺布单位克重不均匀带来的反滤薄弱点(一般每平方米100克的无纺土工布均匀度误差大于30％)；粗旦纤维形成的厚实的储泥表层经过热定型后带有稳定的微隙通道和储泥结构，一旦泥进入储泥层沉淀就能减缓浪对底层泥土的影响；表层热熔网络结构能保护储泥表层不被浪冲刷破坏；采用点状复合工艺最大程度上保证了表层储泥结构不被破坏。而对植物来说粗旦纤维形成的大孔径储泥表层储泥后能引导植物根系进入；具有良好退让性的中间强力层(落锥穿透直径大于等于35mm)以及细薄均匀的无纺布反滤底层均能够让植物根系方便的顶穿，并且能用锥形工具在不破坏强力层的情况下涨开布面种植植物。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种稳定可靠的护坡性能的土工复合材料，为了解决上述问题，本发明提供一种用于通航河道消落段生态护坡的多层复合材料，其特征在于，包括依次复合的均匀致密的反滤底层、具有良好退让性的中间强力层、带有抗浪冲刷热熔纤维网络结构上表面的的储泥表层。

进一步地，反滤底层包括细旦无纺布，细旦无纺布由细度为2-3旦的化学纤维组成，其克重的范围在90-110g/m2，单位面积克重误差小于6％。

进一步地，中间强力层包括重叠结构或交织结构；重叠结构由排列紧密的经纱片纱层和纬纱片纱层重叠而成；交织结构为由排列紧密的经纱片纱层和纬纱片纱层经交织形成机织物；经纱和纬纱均为长丝化学纤维；机织物能够使用缎纹、提花等组织结构，机织物交织点小于或等于50％，机织物的落锥穿透直径大于等于35mm。

进一步地，储泥表层包括粗旦无纺布，粗旦无纺布由细度大于或等于9旦的化学纤维组成，其克重大于150g/m2，厚度大于2mm，单位面积克重误差小于10％。

进一步地，抗浪冲刷热熔纤维网络结构上表面由露出储泥表层的来自反滤底层的穿刺纤维束端和储泥表层的上表面纤维通过表面热熔加工形成。

进一步地，反滤底层和储泥层的纤维材料为聚酯、聚丙烯等受热熔融的化学纤维。

进一步地，储泥表层的抗老化寿命为5-10年，在此期间内其强度保持率为50％以上。

本发明还提供了一种用于通航河道消落段生态护坡的多层复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤，

步骤一、将均匀铺网的细旦化学纤维通过针刺工艺，得到均匀致密的反滤底层；

步骤二、将经纱和纬纱制作成紧密排列的片纱层，再将纬纱片纱层铺放至经纱片纱层上，制成重叠结构；或经纬纱通过机织织造成经纬纱密排的交织点小于或等于50％的机织物；形成具有良好退让性的中间强力层；

步骤三、将步骤二中的中间强力层铺放至步骤一中的反滤底层上，并一起输入针刺机中针刺复合，得到致密复合层；

步骤四、将均匀铺网的粗旦化学纤维通过针刺工艺制成的粗旦无纺布，并通过热定型工艺形成具有稳定的均匀微孔隙通道的储泥层；

步骤五、将步骤四中的储泥层铺放在步骤三中的致密复合层上，一起输入针刺机中进行点状针刺复合，在点状针刺过程中，刺针携带部分反滤底层的纤维露出储泥表层上表面，形成露出储泥层的穿刺纤维束端；

步骤六、将穿刺纤维束端通过表面热熔工艺，与储泥层上表面的纤维熔融结合形成抗浪冲刷热熔纤维网络结构上表面。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明的一种用于通航河道消落段生态护坡的多层复合材料，具有不同性能的复合层，通过均匀致密的反滤底层、具有良好退让性的中间强力层、带有抗浪冲刷热熔纤维网络结构上表面的的储泥表层的相互配合，反滤底层的致密结构具有良好的反滤作用，抗冲刷的纤维网络结构上表面能够使整体结构经受住长时间的涌浪冲刷，储泥结构中的空隙和通道为水中的泥沙提供了良好的附着条件，而中间强力层在提供整体强力的同时，还能保证植物得以穿过而不受阻挡。

2、本发明采用多层材料复合叠加的方法增强了生态软体排的护坡功能。细旦纤维形成的致密的反滤底层以及密排的经纬片纱形成的中间强力层形成了双重反滤功能叠加的效果；6％的无纺布均匀度消除了由无纺布单位克重不均匀带来的反滤薄弱点(一般每平方米100克的无纺土工布均匀度误差大于30％)；粗旦纤维形成的厚实的储泥表层经过热定型后带有稳定的微隙通道和储泥结构，一旦泥进入储泥层沉淀就能减缓浪对底层下泥土的影响；表层热熔网络结构能保护储泥表层不被浪冲刷破坏；采用点状复合工艺最大程度上保证了表层储泥结构不被破坏。而对植物来说粗旦纤维形成的大孔径储泥表层储泥后能引导植物根系进入；具有良好退让性的中间强力层(落锥穿透直径大于等于35mm)以及细薄均匀的无纺布反滤底层均能够让植物根系方便的顶穿，并且能用锥形工具在不破坏强力层的情况下涨开布面种植植物。

附图说明

图1是本发明的一种用于通航河道消落段生态护坡的多层复合材料的结构示意图。

图中，反滤底层1，中间强力层2，储泥表层3，抗浪冲刷热熔纤维网络结构上表面4，穿刺纤维束端5。

具体实施方式

下面结合附图并参照数据进一步详细描述本发明。应理解，实施方式只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制发明的范围。

如图1所示，本发明提供一种用于通航河道消落段生态护坡的多层复合材料，其特征在于，包括依次复合的均匀致密的反滤底层、具有良好退让性的中间强力层、带有抗浪冲刷热熔纤维网络结构上表面的的储泥表层。

在一个实施例中，反滤底层包括细旦无纺布，细旦无纺布由细度为2-3旦的化学纤维组成，其克重的范围在90-110g/m2，单位面积克重误差小于6％。

在一个实施例中，中间强力层包括重叠结构或交织结构；重叠结构由排列紧密的经纱片纱层和纬纱片纱层重叠而成；交织结构为由排列紧密的经纱片纱层和纬纱片纱层经交织形成机织物；经纱和纬纱均为长丝化学纤维；机织物能够使用缎纹、提花等组织结构，机织物交织点小于或等于50％，机织物的落锥穿透直径大于等于35mm。其中本发明中的落锥穿透直径通过标准GB/T17630《土工布及其有关产品动态穿孔试验落锥法》测得。

在一个实施例中，储泥表层包括粗旦无纺布，粗旦无纺布由细度大于9旦的化学纤维组成，其克重大于150g/m2，厚度大于2mm，单位面积克重误差小于10％。

在一个实施例中，抗浪冲刷热熔纤维网络结构上表面由露出储泥表层的来自反滤底层的穿刺纤维束端和储泥表层的上表面纤维通过表面热熔加工形成。

在一个实施例中，反滤底层和储泥层的纤维材料为聚酯、聚丙烯等受热熔融的化学纤维。

在一个实施例中，储泥表层的抗老化寿命为5-10年，在此期间内其强度保持率为50％以上。本发明中的抗老化寿命指在使用的消落段区域的寿命为5-10年。

本发明还提供了一种用于通航河道消落段生态护坡的多层复合材料的方法，包括如下步骤，

步骤一、将均匀铺网的细旦化学纤维通过针刺工艺，得到均匀致密的反滤底层；

步骤二、将经纱和纬纱制作成紧密排列的片纱层，再将纬纱片纱层铺放至经纱片纱层上，制成重叠结构；或经纬纱通过机织织造成经纬纱密排的交织点小于或等于50％的机织物；形成具有良好退让性的中间强力层；

步骤三、将步骤二中的中间强力层铺放至步骤一中的反滤底层上，并一起输入针刺机中针刺复合，得到致密复合层；

步骤四、将均匀铺网的粗旦化学纤维通过针刺工艺制成的粗旦无纺布，并通过热定型工艺形成具有稳定的均匀微孔隙通道的储泥层；

步骤五、将步骤四中的储泥层铺放在步骤三中的致密复合层上，一起输入针刺机中进行点状针刺复合，在点状针刺过程中，刺针携带部分反滤底层的纤维露出储泥表层上表面，形成露出储泥层的穿刺纤维束端；本发明的点状针刺指对待刺材料的部分点位重复针刺，并通过这些点位来连接致密复合层与储泥层，从而不破坏储泥层的结构。

步骤六、将穿刺纤维束端通过表面热熔工艺，与储泥层上表面的纤维熔融结合形成抗浪冲刷热熔纤维网络结构上表面。

本发明的一种用于通航河道消落段生态护坡的多层复合材料，具有不同性能的复合层，通过均匀致密的反滤底层、具有良好退让性的中间强力层、带有抗浪冲刷热熔纤维网络结构上表面的的储泥表层的相互配合，反滤底层的致密结构具有良好的反滤作用，抗浪冲刷热熔纤维网络结构上表面能够使整体结构经受住长时间的涌浪冲刷，储泥表层中的空隙和通道为水中的泥沙提供了良好的附着条件，而中间强力层在提供整体强力的同时，还能保证植物得以穿过而不受阻挡。

本发明的一种用于通航河道消落段生态护坡的多层复合材料的作用原理如下：反滤底层和中间强力层均具有致密的结构，具有优良的反滤性能，能够有效阻挡岸坡中的泥沙通过，防止水土流失及岸坡结构的破坏。储泥表层具有较大的稳定孔径，该孔径能够截留水中的泥沙，并使之在纤维间的空隙连接成块，从而提供植物扎根的有利条件，当植物扎根在储泥表层之后并进一步向中间层延伸过程中，由于中间强力层的重叠结构或交织结构具有良好的退让性能，植物根系能够自由穿过，并最终穿透厚度较薄的反滤底层扎根至岸坡土层中。

本发明采用多层材料复合叠加的方法增强了生态软体排的护坡功能。细旦纤维形成的致密的反滤底层以及密排的经纬片纱形成的中间强力层形成了双重反滤功能叠加的效果；6％的无纺布均匀度消除了由无纺布单位克重不均匀带来的反滤薄弱点(一般每平方米100克的无纺土工布均匀度误差大于30％)；粗旦纤维形成的厚实的储泥表层经过热定型后带有稳定的微隙通道和储泥结构，一旦泥进入储泥层沉淀就能减缓浪对底层下泥土的影响；表层热熔网络结构能保护储泥表层不被浪冲刷破坏；采用点状复合工艺最大程度上保证了表层储泥结构不被破坏。而对植物来说粗旦纤维形成的大孔径储泥表层储泥后能引导植物根系进入；具有良好退让性的中间强力层(落锥穿透直径大于等于35mm)以及细薄均匀的无纺布反滤底层均能够让植物根系方便的顶穿，并且能用锥形工具在不破坏强力层的情况下涨开布面种植植物。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于通航河道消落段生态护坡的多层复合材料，其特征在于，包括依次复合的均匀致密的反滤底层、具有良好退让性的中间强力层、带有抗浪刷热熔纤维网络结构上表面的储泥表层。

2.如权利要求1所述的一种用于通航河道消落段生态护坡的多层复合材料，其特征在于，所述反滤底层包括细旦无纺布，所述细旦无纺布由细度为2-3旦的化学纤维组成，其克重的范围在90-110g/m²，单位面积克重误差小于6％。

3.如权利要求1所述的一种用于通航河道消落段生态护坡的多层复合材料，其特征在于，所述中间强力层包括重叠结构或交织结构；所述重叠结构由排列紧密的经纱片纱层和纬纱片纱层重叠而成；所述交织结构为由排列紧密的经纱片纱层和纬纱片纱层经交织形成机织物；经纱和纬纱均为长丝化学纤维；所述机织物能够使用缎纹、提花等组织结构，所述机织物交织点小于或等于50％，所述机织物的落锥穿透直径大于等于35mm。

4.如权利要求1所述的一种用于通航河道消落段生态护坡的多层复合材料，其特征在于，所述储泥表层包括粗旦无纺布，所述粗旦无纺布由细度大于或等于9旦的化学纤维组成，其克重大于150g/m²，厚度大于2mm，单位面积克重误差小于10％。

5.如权利要求1所述的一种用于通航河道消落段生态护坡的多层复合材料，其特征在于，所述抗浪冲刷热熔纤维网络结构上表面由露出储泥表层的来自反滤底层的穿刺纤维束端和储泥表层的上表面纤维通过表面热熔加工形成。

6.如权利要求1所述的一种用于通航河道消落段生态护坡的多层复合材料，其特征在于，所述反滤底层和所述储泥层的纤维材料为聚酯、聚丙烯等受热熔融的化学纤维。

7.如权利要求1所述的一种用于通航河道消落段生态护坡的多层复合材料，其特征在于，所述储泥表层的抗老化寿命为5-10年，在此期间内其强度保持率为50％以上。

8.一种加工如权利要求1所述的一种用于通航河道消落段生态护坡的多层复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤，

步骤一、将均匀铺网的细旦化学纤维通过针刺工艺，得到均匀致密的反滤底层；

步骤二、将经纱和纬纱制作成紧密排列的片纱层，再将纬纱片纱层铺放至经纱片纱层上，制成重叠结构；或经纬纱通过机织织造成经纬纱密排的交织点小于或等于50％的机织物；形成具有良好退让性的中间强力层；

步骤三、将步骤二中的中间强力层铺放至步骤一中的反滤底层上，并一起输入针刺机中针刺复合，得到致密复合层；

步骤四、将均匀铺网的粗旦化学纤维通过针刺工艺制成的粗旦无纺布，并通过热定型工艺形成具有稳定的均匀微孔隙通道的储泥层；

步骤五、将步骤四中的储泥层铺放在步骤三中的致密复合层上，一起输入针刺机中进行点状针刺复合，在点状针刺过程中，刺针携带部分反滤底层的纤维露出储泥表层上表面，形成露出储泥层的穿刺纤维束端；

步骤六、将穿刺纤维束端通过表面热熔工艺，与储泥层上表面的纤维熔融结合形成抗浪冲刷热熔纤维网络结构上表面。