CN108911672B - 一种磷石膏基植被混凝土及其施工方法 - Google Patents

一种磷石膏基植被混凝土及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于水土保护技术领域，具体涉及一种磷石膏基植被混凝土及其施工方法。具体技术方案为：一种磷石膏基混凝土，包括：磷石膏、土、谷壳灰、腐植酸、缓凝剂、植物纤维、水镁石纤维、保水剂和水。本发明使用大量磷石膏和谷壳灰，混凝土与边坡的粘结强度高，抗压和抗拉能力强，抗侵蚀性能强，还提供了多种面层草种生长所需营养元素；腐植酸进一步帮助生态快速恢复；还使用长纤维与短纤维相配合，提升了混凝土本身性能，帮助植被快速生长，并可长达十几年甚至几十年地稳定存在，持续增强、增韧混凝土，提升混凝土的抗裂性和耐久性。

Description

一种磷石膏基植被混凝土及其施工方法
技术领域
本发明属于水土保护技术领域，具体涉及一种磷石膏基植被混凝土及其施工方法。
背景技术
近年来，在水利、电力、公路、铁路等基础设施工程建设过程中，经常要开挖大量的边坡。边坡的开发破坏了原有植被盖层，导致大量的岩石和土地出现裸露情况，造成了一系列生态环境失衡问题，如水土流失、滑坡、泥石流、局部小气候的恶化及生物链的破环等。这些工程所造成的裸露边坡，如果单只依靠自然界力量，往往需要较长时间才能恢复生态平衡。土质边坡通过人工防护和绿化可以在较短时间内实现生态恢复，但岩石(混凝土)边坡却很难恢复原有生态平衡。
现有的岩石(混凝土)边坡绿化技术包括高次团粒和CBS植被混凝土技术。高次团粒技术制造出的“人工土壤”具有稳定的类似于“蜂巢”的团粒结构，既有保水性、保肥性，又有透水性、透气性，还能有效抵抗雨蚀和风蚀，防止水土流失，但该技术成本高。CBS植被混凝土喷播层具有一定的强度且不易产生龟裂，抗冲刷能力强，但该技术采用大量价格昂贵的A、B菌，成本高，同时其基层及表层肥力过剩，植物生长过快，需要定期修剪，后期维护困难。
磷石膏是生产磷肥、磷酸时排放出的固体废弃物，每生产1t磷酸约产生4.5～5t磷石膏。
世界湿法磷酸年总产量约2.6亿t(以P2O5计)，副产磷石膏约1.5亿t，利用率仅4.3％～4.6％。堆放磷石膏不仅占用了大量土地，而且造成严重的环境污染，因此有必要寻求磷石膏的合理利用途径，以实现磷肥工业的可持续发展和磷石膏的高度利用。
因此，开发一种既可有效利用磷石膏，又可帮助裸露边坡快速恢复生态平衡的磷石膏基植被混凝土，有着非常重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种磷石膏基植被混凝土及其施工方法。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种磷石膏基混凝土，配方包括：按质量分数，磷石膏5～15份、土30～50份、谷壳灰5～20份、腐植酸1～3份、缓凝剂0.005～0.015份、植物纤维0.2～0.5份、水镁石纤维0.6～2份、保水剂0.0025～0.0225份。
优选的，所述植物纤维为麻类植物、秸秆、稻草中的一种或几种剪碎为5～10mm后混匀组成。
优选的，所述植物纤维为剪碎为5～10mm的稻草。
优选的，所述水镁石纤维长度为0.5～1.5mm。
优选的，所述保水剂为高吸水性树脂。
优选的，所述土为施工当地自然土，含沙量不超过15％，颗粒粒径不大于5mm。
相应的，所述磷石膏基混凝土的浆料制备方法，所述磷石膏基混凝土的浆料包括基层磷石膏基植被混凝土浆料和面层磷石膏基制备混凝土浆料，具体制备步骤包括：
(1)将磷石膏、谷壳灰、腐植酸、植物纤维混匀，得磷石膏预混材料；
(2)将水镁石纤维、10份水混匀，快速搅拌5min至均匀，得水镁石纤维预分散材料；
(3)将所述磷石膏预混材料、水镁石纤维预分散材料、20～35份水和其余组分混匀，得基层磷石膏基植被混凝土浆料；
(4)将植被种子均匀混入基层磷石膏基植被混凝土浆料中，得面层磷石膏基植被混凝土浆料。
优选的，所述种子在混凝土中的含量为40～100g/m2。
相应的，所制备磷石膏基混凝土的施工方法，具体步骤包括：
(1)清除坡面杂物，修整坡面棱角使之呈弧形；
(2)选用网孔直径为3～5cm的镀PVC铁丝网铺设坡面，网间搭接宽度不小于10cm；
(3)在边坡上喷播基层磷石膏基植被混凝土浆料，形成基层混凝土，厚度为6～8cm；
(4)待基层混凝土硬化后，再在基层混凝土上采喷播面层磷石膏基植被混凝土浆料，形成面层混凝土，厚度为2～3cm；
(5)喷播后一周内，在面层混凝土上覆盖土工布养护。
优选的，所述坡面的坡度大于1:0.75时，在所述镀PVC铁丝网上绑扎稻草，相邻稻草的间距为25～35cm。
本发明具有以下有益效果：
1、使用大量磷石膏和谷壳灰，不仅可以保证基层混凝土与边坡的粘结强度高，抗压和抗拉能力强，抗侵蚀性能强，而且还可以提供面层草种生长所需的P、S、Ca、Si、N、K等营养元素。而且磷石膏、谷壳灰来源广，节能环保且成本低廉，使用后可消除其带来的环境危害，减少堆放占地，有效实现废弃物再利用。
2、使用谷壳灰对磷石膏进行改性预处理，中和了磷石膏中的P2O5，避免原料呈酸性腐蚀设备，且谷壳灰疏松、含有的大量K、N、P等营养元素，可帮助后续植被的生长。谷壳灰还可有效降低混凝土的绝热温度，帮助增加混凝土的透水性，有利于植被生长。另外，本发明还使用了腐植酸，谷壳灰、磷石膏和腐植酸三者发挥了联合作用，进一步帮助生态的快速恢复。
3、本发明选用植物纤维与水镁石纤维混合添加于混凝土中，长纤维(植物纤维)与短纤维(水镁石纤维)相配合，前期共同帮助提升了混凝土本身性能，后期水镁石纤维不存在普通玻璃纤维等耐久性不强的问题，可长达十几年甚至几十年地稳定存在并增强、增韧混凝土，提升混凝土的抗裂性和耐久性，而植物纤维则有利于帮助植被快速生长。
具体实施方式
1、本发明所述磷石膏基植被混凝土的组分按质量份数包括：磷石膏5～15份、土30～50份、谷壳灰5～20份、腐植酸1～3份、缓凝剂0.005～0.015份、植物纤维0.2～0.5份、水镁石纤维0.6～2份、保水剂0.0025～0.0225份。另外，所述混凝土制备为混凝土浆料时，需要用水为0～45份。
其中，所述土为施工当地自然土，含沙量不超过15％，颗粒粒径不大于5mm，无杂质，无病菌。所述缓凝剂为柠檬酸钠或葡萄糖酸钠，实验发现，选择柠檬酸钠或葡萄糖酸钠对本发明最终结果影响不大，为方便操作，下述实施例均选择柠檬酸钠。所述植物纤维为麻类植物、秸秆、稻草中的一种或几种剪碎为5～10mm后混合组成。所述水镁石纤维长度为0.5～1.5mm。所述保水剂为高吸水性树脂，可选用聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠等；实验发现，选择上述保水剂对本发明结果影响不大，为方便操作，下述实施例均选择聚丙烯酰胺。
2、磷石膏基植被混凝土浆料制备方法为：
(1)将磷石膏、谷壳灰、腐植酸、植物纤维混匀，得磷石膏预混材料。
(2)将水镁石纤维、10份水，快速搅拌5min，至均匀，得水镁石纤维预分散材料。
(3)将磷石膏预混材料、水镁石纤维预分散材料、剩余的水(20～35份)和其余组分混匀，得基层磷石膏基植被混凝土浆料。
(4)选择当地优势植被，将植被种子均匀混入基层磷石膏基植被混凝土浆料中，得面层磷石膏基植被混凝土浆料。所述种子在混凝土中的含量为40～100g/m2。
3、磷石膏基植被混凝土施工方法为：
(1)清除坡面杂物及松动岩块，对坡面转角处及坡顶的棱角进行修整，使之呈弧形，尽可能将坡面平整，以利于喷播施工。
(2)选用网孔直径为3～5cm的镀PVC铁丝网铺设坡面，当坡度大于1:0.75时，在镀PVC铁丝网上绑扎稻草，相邻稻草的间距为25～35cm，为喷播提供平台，网与网之间搭接宽度不小于10cm，并用铁丝绑扎，根据坡面要求打不同型号的锚杆，将铁丝网挂入锚杆。
(3)在边坡上采用液压喷播技术喷播基层磷石膏基植被混凝土浆料，形成基层混凝土，厚度为6～8cm。
(4)待基层混凝土硬化后，再在基层混凝土上采用高压泵喷播面层磷石膏基植被混凝土浆料，形成面层混凝土，厚度为2～3cm。其中，试验发现，使用谷壳灰比未使用谷壳灰，基层混凝土硬化时间平均快0.5h左右，可更快进行面层混凝土的制备，有利于节省时间。因篇幅限制，下述实施例中未体现谷壳灰对基层混凝土硬化时间的影响试验。
(5)喷播后一周内，将土工布覆盖在面层混凝土上进行养护。
下面结合具体实施例，对本发明做进一步阐释。
实施例
按上述步骤1、2制备26组等量磷石膏基植被混凝土，并制备5组对照组。各组具体配方如表1所示。
表1各组具体配方
Figure GDA0002580817400000051
Figure GDA0002580817400000061
Figure GDA0002580817400000071
2、选择草种为黑麦草，草种含量为90g/m2，制得基层磷石膏基植被混凝土浆料和面层磷石膏基植被混凝土浆料后，按步骤3的方法进行喷施。在铁丝网上绑扎稻草，相邻稻草间距30cm，网与网间宽度为15cm。所述基层混凝土平均厚度7cm，所述面层混凝土平均厚度3cm。
3、施工时间选择3～6月份，平均室外温度10～23℃，喷播一周后，测试混凝土的抗压强度；并用土工布覆盖于面层混凝土上进行养护。喷播28天后，测试混凝土的抗压强度，并测试植被覆盖率。喷播60天后，观察坡面侵蚀、裂缝情况，以及植被覆盖率。各组效果如表2所示。
表2各组效果展示
Figure GDA0002580817400000072
Figure GDA0002580817400000081
Figure GDA0002580817400000091

Claims (10)

1.一种磷石膏基混凝土，其特征在于：配方包括：按质量分数，磷石膏5～15份、土30～50份、谷壳灰5～20份、腐植酸1～3份、缓凝剂0.005～0.015份、植物纤维0.2～0.5份、水镁石纤维0.6～2份、保水剂0.0025～0.0225份。
2.根据权利要求1所述的磷石膏基混凝土，其特征在于：所述植物纤维为麻类植物、秸秆、稻草中的一种或几种剪碎为5～10mm后混匀组成。
3.根据权利要求2所述的磷石膏基混凝土，其特征在于：所述植物纤维为剪碎为5～10mm的稻草。
4.根据权利要求1所述的磷石膏基混凝土，其特征在于：所述水镁石纤维长度为0.5～1.5mm。
5.根据权利要求1所述的磷石膏基混凝土，其特征在于：所述保水剂为高吸水性树脂。
6.根据权利要求1所述的磷石膏基混凝土，其特征在于：所述土为施工当地自然土，含沙量不超过15%，颗粒粒径不大于5mm。
7.权利要求1所述磷石膏基混凝土的制备方法，其特征在于：具体制备步骤包括：
（1）将磷石膏、谷壳灰、腐植酸、植物纤维混匀，得磷石膏预混材料；
（2）将水镁石纤维、10份水混匀，快速搅拌5min至均匀，得水镁石纤维预分散材料；
（3）将所述磷石膏预混材料、水镁石纤维预分散材料、20～35份水和其余组分混匀，得基层磷石膏基植被混凝土浆料；
（4）将植被种子均匀混入基层磷石膏基植被混凝土浆料中，得面层磷石膏基植被混凝土浆料。
8.权利要求7所述磷石膏基混凝土的制备方法，其特征在于：所述种子在混凝土中的含量为40～100g/m2。
9.权利要求1所述磷石膏基混凝土的施工方法，其特征在于：具体步骤包括：
（1）清除坡面杂物，修整坡面棱角使之呈弧形；
（2）选用网孔直径为3～5cm的镀PVC铁丝网铺设坡面，网间搭接宽度不小于10cm；
（3）在边坡上喷播基层磷石膏基植被混凝土浆料，形成基层混凝土，厚度为6～8cm；
（4）待基层混凝土硬化后，再在基层混凝土上喷播面层磷石膏基植被混凝土浆料，形成面层混凝土，厚度为2～3cm；
（5）喷播后一周内，在面层混凝土上覆盖土工布养护。
10.根据权利要求9所述的磷石膏基混凝土的施工方法，其特征在于：所述坡面的坡度大于1:0.75时，在所述镀PVC铁丝网上绑扎稻草，相邻稻草的间距为25～35cm。
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