纳米蒙脱土改性粉煤灰生态护坡材料及其制备方法和应用

纳米蒙脱土改性粉煤灰生态护坡材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及建筑材料和生态护坡技术领域，具体是纳米蒙脱土改性粉煤灰生态护坡材 料及其制备方法和应用。

背景技术

大量的工程建设是以破坏生态环境为代价。一方面，为了保持经济的持续稳定发展和 社会的快速进步，我国对各类工程建设的投入会继续增加；另一方面，工程建设中势必导 致大量的深填高挖边坡、隧道等，这造成对生态环境的巨大破坏，对水土保持、生态保护 和环境污染等产生及其不利的影响，造成巨大的损失。

中国粉煤灰年产生量达到了3.75亿吨，利用率还不到30％，堆放要浪费大量的土地， 且对环境造成巨大的污染。

通过对粉煤灰与水泥主要化学成分比较如下，水泥为P.O42.5R级，各项技术指标 合格。表1粉煤灰与水泥主要化学成分比较

表1粉煤灰与水泥主要化学成分比较(％)

化学成分 SiO ₂ Al ₂O ₃ Fe ₂O ₃ CaO MgO

普通粉煤灰 40～60 17～35 2～5 l～10 0.5～2

高钙粉煤灰 25～50 10～25 3～15 10～40 0～2

水泥 21.7 4.9 5.3 62.4 3.1

比较发现，高钙粉煤灰与水泥主要化学成分基本相似，高钙粉煤灰混凝土和水泥混凝 土一样，都是多相多孔介质，并且具有潜在的水化活性，通过加入纳米蒙脱土激活粉煤灰 的活性，应用在生态护坡领域。

发明内容

本发明的目的在于提供纳米蒙脱土改性粉煤灰生态护坡材料及其制备方法和应用,以 解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

纳米蒙脱土改性粉煤灰生态护坡材料，其原料由胶凝材料、地表土、有机肥和A-B菌 组成，其原料按质量比为，胶凝材料：地表土：有机肥：A-B菌＝10-15：80-100：1-8：1-8； 所述的胶凝材料，其材料按质量份的组分为：高钙粉煤灰40-70、纳米蒙脱土1-8、硼酸 钠1-6、三乙醇胺0.1-0.8、AEO(脂肪醇聚氧乙烯醚)2-8、AOS(α-烯基磺酸钠)2-8、 425水泥20-45；A-B菌采用专利公开号：CN101608446B中的活化添加材料。

作为本发明进一步的方案：所述的地表土是选择工程所在地地表土风干粉碎，要求地 表土中砂粒含量0-4％，最大粒径不超过10mm，含水量15-20％。

作为本发明进一步的方案：所述的有机肥为发酵处理的动物粪便，经风干粉碎而得。

所述的纳米蒙脱土改性粉煤灰生态护坡材料，具体制备方法为：

(1)按比例将纳米蒙脱土、AEO、AOS加到其总质量的10倍的水中，均匀搅拌，形成 溶液A备用；

(2)将高钙粉煤灰、425水泥、硼酸钠、三乙醇胺加入搅拌机中，边搅拌边加入胶凝 材料总质量的1-2.5倍的水，搅拌2-3分钟后，再加入溶液A，继续搅拌2-3分钟，再加 入地表土、有机肥、A-B菌及植物种子继续搅拌3-8分钟。

所述的一种纳米蒙脱土改性粉煤灰生态护坡材料在制备生态护坡材料中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

该发明充分利用对环境造成严重污染的工业废料粉煤灰，把岩土工程、植物园林、环 境生态、土壤肥料、胶凝化学等多学科技术综合于一体，将特定的粘结材料和土壤、腐殖 质、保水剂、长效肥及混合种子等多种材料复合在一起，从而对坡面进行绿化并保障岩石 边坡浅表层的稳定性。可以一劳永逸地解决岩石边坡防护与绿化问题。同时对改善土壤微 结构及岩石边坡的土壤化具有一定的作用。它把工程防护和生物防护的优点结合在一起， 能够快速、稳定、经济、美观地进行边坡防护、生态恢复和景观再造，从而形成一套新的 边坡防护和绿化技术。该技术适用于岩石边坡、土石混合边坡、土质较硬的土质边坡的护 坡绿化以及片石面、混凝土面的人工绿化。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显 然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的 实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都 属于本发明保护的范围。

实施例1

纳米蒙脱土改性粉煤灰生态护坡材料。其原料按质量比为：高钙粉煤灰(氧化钙的含 量为23％，烧矢量为4.2％)6.5kg、纳米蒙脱土0.15kg、硼酸钠0.23kg、三乙醇胺0.03kg、 AEO0.25kg、AOS0.22kg、425水泥3.3kg；地表土为100kg(砂粒含量1％，含水量15％)； 有机肥4.5kg、A-B菌4.5kg。按设计要求配置的植物种子：狗牙根5克/平方米、高羊 茅12克/平方米、紫花苜蓿6克/平方米、多花木兰4克/平方米、刺槐4克/平方米和截 叶胡枝子6克/平方米。

纳米蒙脱土改性粉煤灰生态护坡材料，其制备方法为：

(1)按比例将纳米蒙脱土、AEO、AOS加到其总质量的10倍的水中，均匀搅拌，形成 溶液A备用。

(2)将高钙粉煤灰、425水泥、硼酸钠、三乙醇胺加入搅拌机中，边搅拌边加入胶凝 材料总质量的1.5倍的水，搅拌2分钟后，再加入溶液A，继续搅拌2分钟，再加入地 表土、有机肥、A-B菌及植物种子继续搅拌4分钟。

纳米蒙脱土改性粉煤灰生态护坡材料，其应用领域为：适用于岩石边坡、土石混合边 坡、土质较硬的土质边坡的护坡绿化以及片石面、混凝土面的人工绿化，实施方式：用喷 播机喷射到按要求铺设了钢筋网的边坡上，喷播施工结束后两天内，在基材表面加盖无纺 布。喷播结束后的头两个月，应给植物进行日常的浇水工作。

实施例2

纳米蒙脱土改性粉煤灰生态护坡材料。其原料按质量比为：高钙粉煤灰(氧化钙的含 量为23％，烧矢量为4.2％)6.0kg、纳米蒙脱土0.12kg、硼酸钠0.20kg、三乙醇胺0.024kg、 AEO0.24kg、AOS0.20kg和425水泥3.8kg；地表土为100kg(砂粒含量2％，含水量16％)； 有机肥5.0kg；A-B菌5.0kg。按设计要求配置的植物种子：狗牙根6克/平方米、高羊茅 10克/平方米、紫花苜蓿5克/平方米、多花木兰5克/平方米、刺槐6克/平方米和截叶胡 枝子5克/平方米。

纳米蒙脱土改性粉煤灰生态护坡材料，其制备方法为：

(1)按比例将纳米蒙脱土、AEO、AOS加到其总质量的10倍的水中，均匀搅拌，形成 溶液A备用。

(2)将高钙粉煤灰、425水泥、硼酸钠、三乙醇胺加入搅拌机中，边搅拌边加入胶凝 材料总质量的2倍的水，搅拌2.5分钟后，再加入溶液A，继续搅拌2.5分钟，再加入 地表土、有机肥、A-B菌及植物种子继续搅拌6分钟。

纳米蒙脱土改性粉煤灰生态护坡材料，其应用领域为：适用于岩石边坡、土石混合边 坡、土质较硬的土质边坡的护坡绿化以及片石面、混凝土面的人工绿化，实施方式：用喷 播机喷射到按要求铺设了钢筋网的边坡上，喷播施工结束后两天内，在基材表面加盖无纺 布。喷播结束后的头两个月，应给植物进行日常的浇水工作。

实施例3

纳米蒙脱土改性粉煤灰生态护坡材料。其原料按质量比为：高钙粉煤灰高钙粉煤灰(氧 化钙的含量为23％，烧矢量为4.2％)6.2kg、纳米蒙脱土0.14kg、硼酸钠0.22kg、三乙醇 胺0.028kg、AEO0.23kg、AOS0.25kg和425水泥3.6kg，地表土为100kg(砂粒含量2.5％， 含水量17％)；有机肥5.5kg、A-B菌5.0kg。按设计要求配置的植物种子：狗牙根5.5 克/平方米、高羊茅13克/平方米、紫花苜蓿5克/平方米、多花木兰4.5克/平方米、刺 槐4.5克/平方米和截叶胡枝子5.5克/平方米。

纳米蒙脱土改性粉煤灰生态护坡材料，其制备方法为：

(1)按比例将纳米蒙脱土、AEO、AOS加到其总质量的10倍的水中，均匀搅拌，形成 溶液A备用。

(2)将高钙粉煤灰、425水泥、硼酸钠、三乙醇胺加入搅拌机中，边搅拌边加入胶凝 材料总质量的2.5倍的水，搅拌3分钟后，再加入溶液A，继续搅拌2.5分钟，再加入地 表土、有机肥、A-B菌及植物种子继续搅拌7分钟。

纳米蒙脱土改性粉煤灰生态护坡材料，其应用领域为：适用于岩石边坡、土石混合边 坡、土质较硬的土质边坡的护坡绿化以及片石面、混凝土面的人工绿化，实施方式：用喷 播机喷射到按要求铺设了钢筋网的边坡上，喷播施工结束后两天内，在基材表面加盖无纺 布。喷播结束后的头两个月，应给植物进行日常的浇水工作。

实施例4

纳米蒙脱土改性粉煤灰生态护坡材料。其原料按质量比为：高钙粉煤灰(氧化钙的含量 为23％，烧矢量为4.2％)6.0kg、纳米蒙脱土0.15kg、硼酸钠0.25kg、三乙醇胺0.03kg、 AEO0.5kg、AOS0.22kg和425水泥3.86kg；地表土为100kg(砂粒含量3.5％，含水量 18.5％)；有机肥5.0kg；A-B菌5.0kg。按设计要求配置的植物种子，狗牙根5.5克/平方 米、高羊茅13克/平方米、紫花苜蓿5克/平方米、多花木兰4.5克/平方米、刺槐4.5克 /平方米和截叶胡枝子5.5克/平方米。

纳米蒙脱土改性粉煤灰生态护坡材料，其制备方法为：

(1)按比例将纳米蒙脱土、AEO、AOS加到其总质量的10倍的水中，均匀搅拌，形成 溶液A备用。

(2)将高钙粉煤灰、425水泥、硼酸钠、三乙醇胺加入搅拌机中，边搅拌边加入胶凝 材料总质量的2.0倍的水，搅拌2分钟后，再加入溶液A，继续搅拌3分钟，再加入地 表土、有机肥、A-B菌及植物种子继续搅拌8分钟。

纳米蒙脱土改性粉煤灰生态护坡材料，其应用领域为：适用于岩石边坡、土石混合边 坡、土质较硬的土质边坡的护坡绿化以及片石面、混凝土面的人工绿化，实施方式：用喷 播机喷射到按要求铺设了钢筋网的边坡上，喷播施工结束后两天内，在基材表面加盖无纺 布。喷播结束后的头两个月，应给植物进行日常的浇水工作。

实施例5

纳米蒙脱土改性粉煤灰生态护坡材料。其原料按质量比为：高钙粉煤灰(氧化钙的含量 为23％，烧矢量为4.2％)6.6kg、纳米蒙脱土0.16kg、硼酸钠0.20kg、三乙醇胺0.03kg、 AEO0.25kg、AOS0.28kg和425水泥3.8kg；地表土为100kg(砂粒含量4％，含水量20％)； 有机肥5.0kg；A-B菌5.5kg。按设计要求配置的植物种子:狗牙根5克/平方米、高羊茅 15克/平方米、紫花苜蓿5.5克/平方米、多花木兰4.6克/平方米、刺槐4克/平方米和截 叶胡枝子6克/平方米。

纳米蒙脱土改性粉煤灰生态护坡材料，其制备作方法为：

(1)按比例将纳米蒙脱土、AEO、AOS加到其总质量的10倍的水中，均匀搅拌，形成 溶液A备用。

(2)将高钙粉煤灰、425水泥、硼酸钠、三乙醇胺加入搅拌机中，边搅拌边加入胶凝 材料总质量的3.0倍的水，搅拌2分钟后，再加入溶液A，继续搅拌2分钟，再加入地表 土、有机肥、A-B菌及植物种子继续搅拌5分钟。

纳米蒙脱土改性粉煤灰生态护坡材料，其应用领域为：适用于岩石边坡、土石混合边 坡、土质较硬的土质边坡的护坡绿化以及片石面、混凝土面的人工绿化，实施方式：用喷 播机喷射到按要求铺设了钢筋网的边坡上，喷播施工结束后两天内，在基材表面加盖无纺 布。喷播结束后的头两个月，应给植物进行日常的浇水工作。

上述对实施例1-5制备的纳米蒙脱土改性粉煤灰生态护坡材料进行性能测试，测试项 目包括发芽率、一个月成活率、两个月保存率、抗压强度、抗折强度、抗拉强度，测试的 结果如表2所示，不同植物两个月后的抗拉拔力测试(N)表3，从结果看，各项技术指 标均合格。实施例结果如表2和表3。

表2实施例1-5的测试结果

表3几种草本植物两个月后抗拉拔力测试(N)

检测项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5

狗牙根 31.9 32.7 30.5 34.9 32.5

高羊茅 30.6 28.7 33.4 27.3 33.6

紫花苜蓿 22.9 23.8 21.9 23.6 26.2

多花木兰 53.3 54.0 52.0 53.9 53.5

刺槐 65.1 65.5 65.8 65.9 66.0

截叶胡枝子 43.3 43.8 44.2 43.2 43.4

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背 离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从 哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权 利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有 变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含 一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将 说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可 以理解的其他实施方式。