CN113603414A - 一种绿色干混喷浆固坡材料及其制备方法和使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种绿色干混喷浆固坡材料及其制备方法和使用方法，包括以下重量份的原料：水泥90～120份、天然砂70～80份、粉煤灰20～30份、硅灰10～17份、矿渣25～36份、石子40～50份、速凝剂6～7份、减水剂2～3份、引气剂0.01～0.05份、秸秆增强纤维0.5～3份、绿色颜料0.3～6份。其能够有效利用粉煤灰、硅灰、冶金矿渣等固体废物，部分替代河沙、沙丘沙、海砂等天然砂资源，利用农作物秸秆替代聚丙烯纤维等合成纤维，且具有用工少、效率高、回弹率低、劈裂抗拉强度高、抗压强度高、美观自然等优点。

Description

一种绿色干混喷浆固坡材料及其制备方法和使用方法
技术领域
本发明是关于堤防工程技术领域，特别是关于一种绿色干混喷浆固坡材料及其制备方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展，由于高速公路、铁路、采矿导致的边坡工程越来越多，这些边坡工程中，有相当比例需要通过坡面网喷防护来进行加固。坡面网喷防护一般通过混凝土喷浆结合防护网实现。喷浆工艺主要分为两种，干式喷浆和湿式喷浆，湿式喷浆由于其不会产生粉尘，对工人和环境的影响小，占用人员也较少，越来越受到企业和施工人员的青睐。但现有工艺一般采用现场搅拌方式，随意性大，容易出现搅拌不均匀、未按配比施工等情况，造成传统喷浆材料水泥含量低，喷浆料凝沾效果差，回弹率高，喷浆质量得不到保障，材料消耗较多。
另一方面，河沙、沙丘沙、海砂等天然掺入料资源有限，开采成本逐年增加，国家明文禁止滥挖滥采，急需寻求替代资源。现代工业化生产产生大量固体废物，堆积放置浪费土地资源，污染环境，进一步处置技术要求高，成本大，明显增加企业负担，急需可循环利用途径等；另外，在广大农村地区，具有大量的秸秆资源，如果能够有效用于喷浆材料中，也能够兼顾环保效益和经济效益；采用粉煤灰、硅灰、冶金矿渣等固体废物，部分替代河沙、沙丘沙、海砂等天然砂资源，并用农作物秸秆替代合成纤维，生产喷射混凝土，是一条缓解不可再生自然资源枯竭困境、解决大量固体废物有待资源化利用的有效途径。
再一方面，混凝土喷浆干燥后为灰色，虽然从功能上满足了边坡防护的需求，但相对缺乏美观，难以满足人民群众的审美需求。
为解决以上问题，本发明提供一种提前混合好的包含煤灰、硅灰、冶金矿渣等固体废物及由农作物秸秆制备的秸秆增强纤维的绿色干混喷浆固坡材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种绿色干混喷浆固坡材料，其能够有效利用粉煤灰、硅灰、冶金矿渣等固体废物，部分替代河沙、沙丘沙、海砂等天然砂资源，利用农作物秸秆替代聚丙烯纤维等合成纤维，且具有用工少、效率高、回弹率低、劈裂抗拉强度高、抗压强度高、美观自然等优点。
本发明的另一目的在于提供一种绿色干混喷浆固坡材料的制备方法。
本发明的另一目的在于提供一种绿色干混喷浆固坡材料的使用方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种绿色干混喷浆固坡材料，包括以下重量份的原料：水泥90～120份、天然砂70～80份、粉煤灰20～30份、硅灰10～17 份、矿渣25～36份、石子40～50份、速凝剂6～7份、减水剂2～3份、引气剂 0.01～0.05份、秸秆增强纤维0.5～3份、绿色颜料0.3～6份。
在本发明的一实施方式中，所述绿色干混喷浆固坡材料包括以下重量份的原料：水泥96～112份、天然砂72～78份、粉煤灰25份、硅灰12～15份、矿渣30份、石子45份、速凝剂6～7份、减水剂2～3份、引气剂0.02～0.04份、秸秆增强纤维1～2份、绿色颜料0.5～3份。
在本发明的一实施方式中，所述绿色干混喷浆固坡材料包括以下重量份的原料：水泥105份、天然砂75份、粉煤灰25份、硅灰14份、矿渣30份、石子45份、速凝剂7份、减水剂2份、引气剂0.02份、秸秆增强纤维1.5份、绿色颜料1份。
在本发明的一实施方式中，所述水泥为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，所述天然砂为河沙或海砂，所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，所述硅灰为80～100目的硅灰，所述矿渣为高炉矿渣或铬铁合金矿渣，所述石子为直径4～10mm的石子，所述减水剂为聚羧酸减水剂，所述引气剂为松香酸钠或三萜皂苷、烷基磺酸类、脂肪醇磺酸盐类中的至少一种或其混合物，所述速凝剂为聚合磷酸铝、氢氧化钠、铝氧熟料的混合物，所述秸秆增强纤维可由农作物秸秆制备；所述绿色颜料为氧化铁绿或氧化铬绿。
在本发明的一实施方式中，所述速凝剂中聚合磷酸铝、氢氧化钠、铝氧熟料的重量比为：聚合磷酸铝：氢氧化钠：铝氧熟料＝1～2：1～2：1～2；所述引气剂为松香酸钠或三萜皂苷；所述绿色颜料为氧化铁绿。
在本发明的一实施方式中，所述速凝剂中聚合磷酸铝、氢氧化钠、铝氧熟料的重量比为：聚合磷酸铝：氢氧化钠：铝氧熟料＝1：1：1；所述引气剂为三萜皂苷。
在本发明的一实施方式中，所述秸秆增强纤维可由选自小麦秸秆、水稻秸秆、高粱秸秆、玉米秸秆中的至少一种或其混合物制备，具体制备方法包括以下步骤：
S1、将作物秸秆切成0.5～2cm小段秸秆；
S2、筛分去除粉尘、石子等杂物；
S3、将小段秸秆进行水洗同时吸水膨润，然后进行脱水处理；
S4、将脱水的小段秸秆用揉丝机挤压揉搓，使秸秆纤维束分离；
S5、将分离的秸秆纤维束过筛，得到秸秆增强纤维。
本发明还提供了以上绿色干混喷浆固坡材料的制备方法，包括以下步骤：
将矿渣原料研磨成均匀颗粒状矿渣备用，将粉煤灰过筛备用；将所述颗粒状矿渣、硅灰、粉煤灰、天然砂、石子、水泥、减水剂、速凝剂、引气剂、秸秆增强纤维、绿色颜料加入搅拌釜内，搅拌，得到绿色干混喷浆固坡材料。
在本发明的一实施方式中，所述矿渣原料研磨后的颗粒粒径小于5mm。
本发明又提供了以上绿色干混喷浆固坡材料的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述绿色干混喷浆固坡材料的其余成分与水按4～5:1的重量比搅拌混合，并加入上述速凝剂和秸秆增强纤维的混合物混合，成混凝土浆，加入湿式喷浆机，进行喷浆固坡作业。
与现有技术相比，本发明的绿色干混喷浆固坡材料具有用工少、效率高、回弹率低、强度高、抗剥落性能高、成本低的优点。本发明的粉煤灰加入喷浆材料中，粉煤灰与水泥成分中的碱性成分反应，生成硅酸钙成分，提高喷浆材料的部分空隙，增加喷浆材料的强度，另外，粉煤灰中玻璃体煤胞吸附水量少，减少喷浆材料干燥硬化时的体积收缩，降低硬化后的开裂性。矿渣的加入可降低喷浆材料的水化热，明显提高喷浆材料的抗压强度以及抗侵蚀能力，还能降低制备喷浆材料的成本。硅灰，颗粒细小，利用微填充效应，细化混凝土的孔结构，利于提高喷浆材料的早期和养护结束后的后期强度，并且与聚羧酸减水剂的配合使用，不会明显提高制备喷浆材料的需水量。速凝剂，其由聚合磷酸铝、氢氧化钠、铝氧熟料组合而成，可降低单独使用铝氧熟料短效的缺陷，并有利于加快喷浆材料的硬化速度和强度，利于喷浆材料的喷施施工，同时增强喷浆材料的最终硬化强度。秸秆增强纤维可提高喷浆材料的抗裂性、抗拉性、抗弯性、抗冲击强度及延伸率和韧性。通过以粉煤灰、硅灰、矿渣替代部分天然砂，以农作物秸秆替代聚丙烯纤维等合成纤维，不仅可提高最终产品的抗压强度和劈裂抗拉强度高，还可节省较大的生产原料成本，环保效益显著，显然在工业生产中是有利的。本发明的速凝剂成分不仅具有速凝作用，还与秸秆纤维及其他成分一起发挥了增韧的作用。绿色颜料加入到喷浆材料中后，喷浆材料呈现为绿色，远观与周围环境浑然一体，增加了坡面网喷防护后的美观性。由于施工地点不同环境颜色可能也会有所不同，具体也可根据施工环境对绿色干混喷浆固坡材料中的绿色颜料的添加量进行调整，以达到最好效果。
本发明的绿色干混喷浆固坡材料的制备方法，在使用前将粉煤灰经过滤处理，过滤掉一些大块的杂质成分，有利于喷浆材料的均匀性，避免杂质对混凝土的强度产生不利影响；将矿渣研磨为粒径小于5mm的颗粒，可明显增加比表面积，提高反应活性，提高与混凝土中其他组分的接触面积，加快反应速度，提高混凝土的硬化速度。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
实施例1
一种绿色干混喷浆固坡材料，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥90份、天然砂70份、Ⅰ级粉煤灰30份、80～100目硅灰17份、矿渣25份、直径 4～10mm石子40份、速凝剂6份、聚羧酸减水剂2份、秸秆增强纤维0.5份、氧化铬绿0.3份，其中所述速凝剂中聚合磷酸铝、氢氧化钠、铝氧熟料的重量比为：聚合磷酸铝：氢氧化钠：铝氧熟料＝1：1：1。所述秸秆增强纤维可由小麦秸秆制备，具体制备方法包括以下步骤：S1、将作物秸秆切成0.5～2cm小段秸秆；S2、筛分去除粉尘、石子等杂物；S3、将小段秸秆进行水洗同时吸水膨润，然后进行脱水处理；S4、将脱水的小段秸秆用揉丝机挤压揉搓，使秸秆纤维束分离；S5、将分离的秸秆纤维束过筛，得到秸秆增强纤维。
实施例2
一种绿色干混喷浆固坡材料，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥96份、天然砂70份、Ⅰ级粉煤灰25份、80～100目硅灰15份、矿渣30份、直径 4～10mm石子45份、速凝剂6份、聚羧酸减水剂2份、秸秆增强纤维1.5份、氧化铬绿0.5份，其中所述速凝剂中聚合磷酸铝、氢氧化钠、铝氧熟料的重量比为：聚合磷酸铝：氢氧化钠：铝氧熟料＝1：2：2。所述秸秆增强纤维可由高粱秸秆制备，具体制备方法包括以下步骤：S1、将作物秸秆切成0.5～2cm小段秸秆；S2、筛分去除粉尘、石子等杂物；S3、将小段秸秆进行水洗同时吸水膨润，然后进行脱水处理；S4、将脱水的小段秸秆用揉丝机挤压揉搓，使秸秆纤维束分离；S5、将分离的秸秆纤维束过筛，得到秸秆增强纤维。
实施例3
一种绿色干混喷浆固坡材料，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥105份、天然砂75份、Ⅰ级粉煤灰25份、80～100目硅灰15份、矿渣30份、直径 4～10mm石子45份、速凝剂7份、聚羧酸减水剂2份、秸秆增强纤维1.5份、氧化铁绿1份，其中所述速凝剂中聚合磷酸铝、氢氧化钠、铝氧熟料的重量比为：聚合磷酸铝：氢氧化钠：铝氧熟料＝1：1：1。所述秸秆增强纤维可由水稻秸秆制备，具体制备方法包括以下步骤：S1、将作物秸秆切成0.5～2cm小段秸秆；S2、筛分去除粉尘、石子等杂物；S3、将小段秸秆进行水洗同时吸水膨润，然后进行脱水处理；S4、将脱水的小段秸秆用揉丝机挤压揉搓，使秸秆纤维束分离；S5、将分离的秸秆纤维束过筛，得到秸秆增强纤维。
实施例4
一种绿色干混喷浆固坡材料，包括以下重量份的原料：普通硅酸盐水泥 112份、天然砂75份、Ⅰ级粉煤灰25份、80～100目硅灰10份、矿渣30份、直径4～10mm石子45份、速凝剂7份、聚羧酸减水剂3份、秸秆增强纤维1.5 份、氧化铁绿3份，其中所述速凝剂中聚合磷酸铝、氢氧化钠、铝氧熟料的重量比为：聚合磷酸铝：氢氧化钠：铝氧熟料＝2：2：1。所述秸秆增强纤维可由玉米秸秆制备，具体制备方法包括以下步骤：S1、将作物秸秆切成0.5～2cm小段秸秆；S2、筛分去除粉尘、石子等杂物；S3、将小段秸秆进行水洗同时吸水膨润，然后进行脱水处理；S4、将脱水的小段秸秆用揉丝机挤压揉搓，使秸秆纤维束分离；S5、将分离的秸秆纤维束过筛，得到秸秆增强纤维。
实施例5
一种绿色干混喷浆固坡材料，包括以下重量份的原料：普通硅酸盐水泥 120份、天然砂80份、Ⅰ级粉煤灰20份、80～100目硅灰10份、矿渣36份、直径4～10mm石子50份、速凝剂7份、聚羧酸减水剂3份、秸秆增强纤维3 份、氧化铁绿6份，其中所述速凝剂中聚合磷酸铝、氢氧化钠、铝氧熟料的重量比为：聚合磷酸铝：氢氧化钠：铝氧熟料＝2：1：1。所述秸秆增强纤维可由小麦秸秆和水稻秸秆的混合物制备，具体制备方法包括以下步骤：S1、将作物秸秆切成0.5～2cm小段秸秆；S2、筛分去除粉尘、石子等杂物；S3、将小段秸秆进行水洗同时吸水膨润，然后进行脱水处理；S4、将脱水的小段秸秆用揉丝机挤压揉搓，使秸秆纤维束分离；S5、将分离的秸秆纤维束过筛，得到秸秆增强纤维。
对比例1
一种绿色干混喷浆固坡材料，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥90份、天然砂70份、Ⅰ级粉煤灰30份、80～100目硅灰17份、矿渣25份、直径 4～10mm石子40份、速凝剂6份、聚羧酸减水剂2份、氧化铬绿0.3份，其中所述速凝剂中聚合磷酸铝、氢氧化钠、铝氧熟料的重量比为：聚合磷酸铝：氢氧化钠：铝氧熟料＝1：1：2。
对比例2
一种绿色干混喷浆固坡材料，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥96份、天然砂70份、Ⅰ级粉煤灰25份、80～100目硅灰15份、矿渣30份、直径 4～10mm石子45份、速凝剂6份、聚羧酸减水剂2份、氧化铬绿0.5份，其中所述速凝剂中聚合磷酸铝、氢氧化钠、铝氧熟料的重量比为：聚合磷酸铝：氢氧化钠：铝氧熟料＝1：2：2。
对比例3
一种绿色干混喷浆固坡材料，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥105份、天然砂75份、Ⅰ级粉煤灰25份、80～100目硅灰15份、矿渣30份、直径 4～10mm石子45份、速凝剂7份、聚羧酸减水剂2份、氧化铁绿1份，其中所述速凝剂中聚合磷酸铝、氢氧化钠、铝氧熟料的重量比为：聚合磷酸铝：氢氧化钠：铝氧熟料＝1：1：1。
对比例4
一种绿色干混喷浆固坡材料，包括以下重量份的原料：普通硅酸盐水泥112份、天然砂75份、Ⅰ级粉煤灰25份、80～100目硅灰10份、矿渣30份、直径4～10mm石子45份、速凝剂7份、聚羧酸减水剂3份、氧化铁绿3份，其中所述速凝剂中聚合磷酸铝、氢氧化钠、铝氧熟料的重量比为：聚合磷酸铝：氢氧化钠：铝氧熟料＝2：2：1。
对比例5
一种绿色干混喷浆固坡材料，包括以下重量份的原料：普通硅酸盐水泥 120份、天然砂80份、Ⅰ级粉煤灰20份、80～100目硅灰10份、矿渣36份、直径4～10mm石子50份、速凝剂7份、聚羧酸减水剂3份、氧化铁绿6份，其中所述速凝剂中聚合磷酸铝、氢氧化钠、铝氧熟料的重量比为：聚合磷酸铝：氢氧化钠：铝氧熟料＝2：1：1。
对比例6
一种绿色干混喷浆固坡材料，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥90份、天然砂70份、Ⅰ级粉煤灰30份、80～100目硅灰17份、矿渣25份、直径 4～10mm石子40份、速凝剂6份、聚羧酸减水剂2份、聚丙烯纤维0.5份、氧化铬绿0.3份，其中所述速凝剂中聚合磷酸铝、氢氧化钠、铝氧熟料的重量比为：聚合磷酸铝：氢氧化钠：铝氧熟料＝1：1：2。
对比例7
一种绿色干混喷浆固坡材料，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥96份、天然砂70份、Ⅰ级粉煤灰25份、80～100目硅灰15份、矿渣30份、直径 4～10mm石子45份、速凝剂6份、聚羧酸减水剂2份、聚丙烯纤维1.5份、氧化铬绿0.5份，其中所述速凝剂中聚合磷酸铝、氢氧化钠、铝氧熟料的重量比为：聚合磷酸铝：氢氧化钠：铝氧熟料＝1：2：2。
对比例8
一种绿色干混喷浆固坡材料，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥105份、天然砂75份、Ⅰ级粉煤灰25份、80～100目硅灰15份、矿渣30份、直径4～10mm石子45份、速凝剂7份、聚羧酸减水剂2份、聚丙烯纤维1.5份、氧化铁绿1份，其中所述速凝剂中聚合磷酸铝、氢氧化钠、铝氧熟料的重量比为：聚合磷酸铝：氢氧化钠：铝氧熟料＝1：1：1。
对比例9
一种绿色干混喷浆固坡材料，包括以下重量份的原料：普通硅酸盐水泥 112份、天然砂75份、Ⅰ级粉煤灰25份、80～100目硅灰10份、矿渣30份、直径4～10mm石子45份、速凝剂7份、聚羧酸减水剂3份、聚丙烯纤维1.5 份、氧化铁绿3份，其中所述速凝剂中聚合磷酸铝、氢氧化钠、铝氧熟料的重量比为：聚合磷酸铝：氢氧化钠：铝氧熟料＝2：2：1。
对比例10
一种绿色干混喷浆固坡材料，包括以下重量份的原料：普通硅酸盐水泥 120份、天然砂80份、Ⅰ级粉煤灰20份、80～100目硅灰10份、矿渣36份、直径4～10mm石子50份、速凝剂7份、聚羧酸减水剂3份、聚丙烯纤维3份、氧化铁绿6份，其中所述速凝剂中聚合磷酸铝、氢氧化钠、铝氧熟料的重量比为：聚合磷酸铝：氢氧化钠：铝氧熟料＝2：1：1。
对比例11
一种绿色干混喷浆固坡材料，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥90份、天然砂70份、直径4～10mm石子40份、速凝剂6份、聚羧酸减水剂2份、秸秆增强纤维0.5份、氧化铬绿0.3份，其中所述速凝剂中聚合磷酸铝、氢氧化钠、铝氧熟料的重量比为：聚合磷酸铝：氢氧化钠：铝氧熟料＝1：1：2。所述秸秆增强纤维可由小麦秸秆制备，具体制备方法包括以下步骤：S1、将作物秸秆切成0.5～2cm小段秸秆；S2、筛分去除粉尘、石子等杂物；S3、将小段秸秆进行水洗同时吸水膨润，然后进行脱水处理；S4、将脱水的小段秸秆用揉丝机挤压揉搓，使秸秆纤维束分离；S5、将分离的秸秆纤维束过筛，得到秸秆增强纤维。
对比例12
一种绿色干混喷浆固坡材料，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥96份、天然砂70份、直径4～10mm石子45份、速凝剂6份、聚羧酸减水剂2份、秸秆增强纤维1.5份、氧化铬绿0.5份，其中所述速凝剂中聚合磷酸铝、氢氧化钠、铝氧熟料的重量比为：聚合磷酸铝：氢氧化钠：铝氧熟料＝1：2：2。所述秸秆增强纤维可由高粱秸秆制备，具体制备方法包括以下步骤：S1、将作物秸秆切成0.5～2cm小段秸秆；S2、筛分去除粉尘、石子等杂物；S3、将小段秸秆进行水洗同时吸水膨润，然后进行脱水处理；S4、将脱水的小段秸秆用揉丝机挤压揉搓，使秸秆纤维束分离；S5、将分离的秸秆纤维束过筛，得到秸秆增强纤维。
对比例13
一种绿色干混喷浆固坡材料，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥105份、天然砂75份、直径4～10mm石子45份、速凝剂7份、聚羧酸减水剂2份、秸秆增强纤维1.5份、氧化铁绿1份，其中所述速凝剂中聚合磷酸铝、氢氧化钠、铝氧熟料的重量比为：聚合磷酸铝：氢氧化钠：铝氧熟料＝1：1：1。所述秸秆增强纤维可由水稻秸秆制备，具体制备方法包括以下步骤：S1、将作物秸秆切成0.5～2cm小段秸秆；S2、筛分去除粉尘、石子等杂物；S3、将小段秸秆进行水洗同时吸水膨润，然后进行脱水处理；S4、将脱水的小段秸秆用揉丝机挤压揉搓，使秸秆纤维束分离；S5、将分离的秸秆纤维束过筛，得到秸秆增强纤维。
对比例14
一种绿色干混喷浆固坡材料，包括以下重量份的原料：普通硅酸盐水泥112份、天然砂75份、直径4～10mm石子45份、速凝剂7份、聚羧酸减水剂 3份、秸秆增强纤维1.5份、氧化铁绿3份，其中所述速凝剂中聚合磷酸铝、氢氧化钠、铝氧熟料的重量比为：聚合磷酸铝：氢氧化钠：铝氧熟料＝2：2： 1。所述秸秆增强纤维可由玉米秸秆制备，具体制备方法包括以下步骤：S1、将作物秸秆切成0.5～2cm小段秸秆；S2、筛分去除粉尘、石子等杂物；S3、将小段秸秆进行水洗同时吸水膨润，然后进行脱水处理；S4、将脱水的小段秸秆用揉丝机挤压揉搓，使秸秆纤维束分离；S5、将分离的秸秆纤维束过筛，得到秸秆增强纤维。
对比例15
一种绿色干混喷浆固坡材料，包括以下重量份的原料：普通硅酸盐水泥 120份、天然砂80份、直径4～10mm石子50份、速凝剂7份、聚羧酸减水剂 3份、秸秆增强纤维3份、氧化铁绿6份，其中所述速凝剂中聚合磷酸铝、氢氧化钠、铝氧熟料的重量比为：聚合磷酸铝：氢氧化钠：铝氧熟料＝2：1：1。所述秸秆增强纤维可由小麦秸秆和水稻秸秆的混合物制备，具体制备方法包括以下步骤：S1、将作物秸秆切成0.5～2cm小段秸秆；S2、筛分去除粉尘、石子等杂物；S3、将小段秸秆进行水洗同时吸水膨润，然后进行脱水处理；S4、将脱水的小段秸秆用揉丝机挤压揉搓，使秸秆纤维束分离；S5、将分离的秸秆纤维束过筛，得到秸秆增强纤维。
对比例16
一种绿色干混喷浆固坡材料，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥105份、天然砂75份、Ⅰ级粉煤灰25份、80～100目硅灰15份、矿渣30份、直径 4～10mm石子45份、速凝剂7份、聚羧酸减水剂2份、秸秆增强纤维1.5份、氧化铁绿1份，其中所述速凝剂为铝氧熟料。所述秸秆增强纤维可由水稻秸秆制备，具体制备方法包括以下步骤：S1、将作物秸秆切成0.5～2cm小段秸秆；S2、筛分去除粉尘、石子等杂物；S3、将小段秸秆进行水洗同时吸水膨润，然后进行脱水处理；S4、将脱水的小段秸秆用揉丝机挤压揉搓，使秸秆纤维束分离；S5、将分离的秸秆纤维束过筛，得到秸秆增强纤维。
对比例17
一种绿色干混喷浆固坡材料，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥105份、天然砂75份、Ⅰ级粉煤灰25份、80～100目硅灰15份、矿渣30份、直径 4～10mm石子45份、速凝剂7份、聚羧酸减水剂2份、秸秆增强纤维1.5份、氧化铁绿1份，其中所述速凝剂为红星Ⅰ型速凝剂。所述秸秆增强纤维可由水稻秸秆制备，具体制备方法包括以下步骤：S1、将作物秸秆切成0.5～2cm小段秸秆；S2、筛分去除粉尘、石子等杂物；S3、将小段秸秆进行水洗同时吸水膨润，然后进行脱水处理；S4、将脱水的小段秸秆用揉丝机挤压揉搓，使秸秆纤维束分离；S5、将分离的秸秆纤维束过筛，得到秸秆增强纤维。
对比例18
一种绿色干混喷浆固坡材料，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥105份、天然砂75份、Ⅰ级粉煤灰25份、80～100目硅灰15份、矿渣30份、直径 4～10mm石子45份、速凝剂7份、聚羧酸减水剂2份、秸秆增强纤维1.5份、氧化铁绿1份，其中所述速凝剂为甲酸钙。所述秸秆增强纤维可由水稻秸秆制备，具体制备方法包括以下步骤：S1、将作物秸秆切成0.5～2cm小段秸秆； S2、筛分去除粉尘、石子等杂物；S3、将小段秸秆进行水洗同时吸水膨润，然后进行脱水处理；S4、将脱水的小段秸秆用揉丝机挤压揉搓，使秸秆纤维束分离；S5、将分离的秸秆纤维束过筛，得到秸秆增强纤维。
劈裂抗拉强度检测：
用钢模浇筑成型的150mm×150mm×550mm的棱柱体试件，两端设有埋深为125mm的对中带肋钢筋(直径是6mm)，用于施加轴心拉力，在标准养护条件下养护24h后脱模，继续在标准养护条件下养护28天后，实验测量劈裂抗拉强度。
抗压强度检测：
首先制作尺寸为450mm*350mm*120mm的模具，其一面敞开，将模具接近垂直放置，移动混凝土喷头，向模具内逐层喷满混凝土，将模具水平放置，采用刮刀刮平，在标准养护条件下养护24h后脱模，加工成10cm立方体的试块，继续在标准养护条件下养护28天后，实验测量试块的抗压强度。
检测结果
Figure RE-GDA0003269566060000121
Figure RE-GDA0003269566060000131
从检测结果我们可以看出，省略秸秆增强纤维的使用(对比例1～5)或将秸秆增强纤维替换为聚丙烯纤维(对比例6～10)，检测到的试样最终抗压强度没有出现明显变化。省略秸秆增强纤维的使用(对比例1～5)对于劈裂抗拉强度影响较大，对比例1～5的劈裂抗拉强度均有所降低，最多降低0.6MPa，降低比例达到17.1％，说明秸秆增强纤维的加入对提高干混喷浆固坡材料的劈裂抗拉强度具有显著作用；将秸秆增强纤维替换为聚丙烯纤维(对比例6～10)，劈裂抗拉强度略有升高(最大0.2MPa)，但不明显，说明秸秆增强纤维基本能发挥与聚丙烯纤维类似的增强干混喷浆固坡材料的劈裂抗拉强度的作用，而且用秸秆增强纤维代替聚丙烯纤维，成本显著降低，成分也属于废物利用，具有显著的环保效益。对比例11～15与实施例1～5的区别在于不含粉煤灰、硅灰、矿渣，对比例11～15与实施例1～5相比，抗压强度下降最大为3.4，下降比例为10.9％，达到了显著差异，究其原因，可能是粉煤灰、硅灰、矿渣与水泥中的碱性成分和速凝剂中的氢氧化钠发生活化反应，产生的胶凝特性促使对骨料的粘结固化，最终提高混凝土的机械强度。通过以粉煤灰、硅灰、矿渣替代部分天然砂，不仅可提高最终产品的强度，还可节省较大的生产原料成本，显然在工业生产中是有利的。对比例16～18是在实施例3基础上更换了速凝剂成分，通过数据对比可以看出，在更换速凝剂后喷浆固坡材料的抗压强度略有降低，但降幅不是很大，抗压强度最低的对比例18相比实施例3抗压强度降低3.4MPa，降幅不到10％，但劈裂抗拉强度降低较多，最低的对比例18劈裂抗拉强度仅有3.1MPa，降幅达到了24.39％。这可能是由于本发明的速凝剂除了速凝作用之外，还与秸秆纤维及其他成分一起发挥了增韧的作用。
美观度评价：
我们将实施例1～5的试块放在需要进行坡面网喷防护的位置，然后邀请了5位志愿者，以与周围环境的一体性及美观度为标准，对试块颜色进行打分，最高分为10分，打分结果如下：
Figure RE-GDA0003269566060000141
Figure RE-GDA0003269566060000151
根据上表可以看出，实施例4平均分最高，达到了9.2分，实施例3和实施例5比较接近，分别为8.6分和8.4分，实施例1最低，只有5.2分。尽管实施例4获得了最高分，但比实施例3高出的分数并不太多，再考虑实施例3 中氧化铁绿比实施例4的氧化铬绿成本更低也更为环保，添加量也更少，所以实施例3的氧化铁绿及其添加量是一个更为合适的选择。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种绿色干混喷浆固坡材料，其特征在于，所述干混喷浆固坡材料包括以下重量份的原料：水泥90～120份、天然砂70～80份、粉煤灰20～30份、硅灰10～17份、矿渣25～36份、石子40～50份、速凝剂6～7份、减水剂2～3份、引气剂0.01～0.05份、秸秆增强纤维0.5～3份、绿色颜料0.3～6份。
2.根据权利要求1所述的绿色干混喷浆固坡材料，其特征在于，所述干混喷浆固坡材料包括以下重量份的原料：水泥96～112份、天然砂72～78份、粉煤灰25份、硅灰12～15份、矿渣30份、石子45份、速凝剂6～7份、减水剂2～3份、引气剂0.02～0.04份、秸秆增强纤维1～2份、绿色颜料0.5～3份。
3.根据权利要求1所述的绿色干混喷浆固坡材料，其特征在于，所述干混喷浆固坡材料包括以下重量份的原料：水泥105份、天然砂75份、粉煤灰25份、硅灰14份、矿渣30份、石子45份、速凝剂7份、减水剂2份、引气剂0.02份、秸秆增强纤维1.5份、绿色颜料1份。
4.根据权利要求1～3中所述的绿色干混喷浆固坡材料，其特征在于，其中所述水泥为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，所述天然砂为河沙或海砂，所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，所述硅灰为80～100目的硅灰，所述矿渣为高炉矿渣或铬铁合金矿渣，所述石子为直径4～10mm的石子，所述减水剂为聚羧酸减水剂，所述引气剂为松香酸钠或三萜皂苷、烷基磺酸类、脂肪醇磺酸盐类中的至少一种或其混合物，所述速凝剂为聚合磷酸铝、氢氧化钠、铝氧熟料的混合物，所述秸秆增强纤维可由农作物秸秆制备；所述绿色颜料为氧化铁绿或氧化铬绿。
5.根据权利要求4所述的绿色干混喷浆固坡材料，其特征在于，所述速凝剂中聚合磷酸铝、氢氧化钠、铝氧熟料的重量比为：聚合磷酸铝：氢氧化钠：铝氧熟料＝1～2：1～2：1～2；所述引气剂为松香酸钠或三萜皂苷；所述绿色颜料为氧化铁绿。
6.根据权利要求5所述的绿色干混喷浆固坡材料，其特征在于，所述速凝剂中聚合磷酸铝、氢氧化钠、铝氧熟料的重量比为：聚合磷酸铝：氢氧化钠：铝氧熟料＝1：1：1；所述引气剂为三萜皂苷。
7.根据权利要求4所述的绿色干混喷浆固坡材料，其特征在于，所述秸秆增强纤维可由选自小麦秸秆、水稻秸秆、高粱秸秆、玉米秸秆中的至少一种或其混合物制备，具体制备方法包括以下步骤：
S1、将作物秸秆切成0.5～2cm小段秸秆；
S2、筛分去除粉尘、石子等杂物；
S3、将小段秸秆进行水洗同时吸水膨润，然后进行脱水处理；
S4、将脱水的小段秸秆用揉丝机挤压揉搓，使秸秆纤维束分离；
S5、将分离的秸秆纤维束过筛，得到秸秆增强纤维。
8.权利要求1所述的绿色干混喷浆固坡材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将矿渣原料研磨成均匀颗粒状矿渣备用，将粉煤灰过筛备用；将所述颗粒状矿渣、硅灰、粉煤灰、天然砂、石子、水泥、减水剂、速凝剂、引气剂、秸秆增强纤维、绿色颜料加入搅拌釜内，搅拌，得到绿色干混喷浆固坡材料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述颗粒状矿渣的粒径小于5mm。
10.权利要求1所述的绿色干混喷浆固坡材料的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述绿色干混喷浆固坡材料的其余成分与水按4～5:1的重量比搅拌混合，并加入上述速凝剂和秸秆增强纤维的混合物混合，成混凝土浆，加入湿式喷浆机，进行喷浆固坡作业。
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