一种抗裂聚乙烯醇绿色超轻质基材及其制备方法技术

本发明专利技术涉及生态护坡基材技术领域，具体公开了一种抗裂聚乙烯醇绿色超轻质基材及其制备方法，包括以下步骤：（1）取原料土，烘干，过筛，备用；（2）在过筛后的原料土中加入固化剂，混匀；（3）往步骤（2）混合物中加入水，搅匀；（4）按一定掺量往步骤（3）所得混合物中加入聚乙烯醇粉末、聚乙烯醇纤维、胶凝剂、填料、消泡剂、润湿剂、防腐剂和颜料，然后搅拌均匀即得。本发明专利技术中，轻质材料在保证复合土体强度满足边坡生态防护要求的同时，兼备抗开裂、抗渗性、抗冲刷、超轻质、美观等优点，减小坡面荷载，能防止护坡植物因水土流失而死亡，在植被发芽前为坡面提供绿色元素，在避免深色基材所引起视觉疲劳的同时，使其具有景观效果。

A green ultra-light base material of crack-resistant polyvinyl alcohol and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种抗裂聚乙烯醇绿色超轻质基材及其制备方法
本专利技术涉及生态护坡基材
，具体涉及一种抗裂聚乙烯醇绿色超轻质基材及其制备方法。
技术介绍
植被护坡基材在日照、风吹的情况下，没有足够的时间形成抗拉强度以抵抗由于快速蒸发产生的毛细孔收缩力，容易产生塑性收缩开裂，降低基材的抗裂性、抗渗性及耐久性；再者，此基材遭遇雨水冲刷，导致其水土流失日益严重及植被存活率下降，减弱基材的抗冲刷能力；另外以水泥基体为主的传统生态护坡基材因其质量偏大，增大了坡面荷载，给边坡稳定性增加了隐患；再者传统生态护坡基材因其颜色暗沉，坡面在植被发芽前易引起视觉疲劳，影响其外在景观。申请人研究发现，高聚合度(分子量84000-124000)聚乙烯醇(polyvinylalcohol简称PVA)呈白色粉末状且溶于水，其水溶液随时间粘度逐渐增大，成膜后的拉伸强度和耐溶性提高，且有一定的伸长率，耐光性好，不受光照影响，无毒，对人体皮肤无刺激性。PVA纤维作为加筋材料有显著的效果：(1)阻止水泥基体中原有缺陷(微裂缝)的扩展并延缓新裂缝的出现；(2)提高水泥基体的变形能力并从而改善其韧性与抗冲击性；(3)提高水泥基体的抗拉性能；(4)提高水泥基体的抗渗性能。再者，胶凝剂、填料、消泡剂等材料应用于水泥基体为主体的材料中可显著减少水泥基体质量，从而减小坡面荷载。另外可将酞菁绿颜料应用于水泥基体材料中，可在植被发芽前为坡面提供绿色元素，在避免深色基材所引起视觉疲劳的同时，使其具有景观效果。因此，利用高聚合度(分子量84000-124000)聚乙烯醇粉末及PVA纤维提高基材抗裂性、抗渗性、抗冲刷性及韧性、整体性，结合胶凝剂、填料、消泡剂及酞菁绿材料超轻质、改善外观的优点形成一种新型复合基材，应用于岩土和道路工程领域，能产生一种抗开裂、抗渗性、抗冲刷且美观的超轻质高强度填土材料，具有显著的社会效益和经济效益。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的缺陷，目的在于提供一种抗裂聚乙烯醇绿色超轻质基材。该基材兼备抗开裂、抗渗性、抗冲刷、超轻质、美观、防止植被因水土流失而死亡等一系列优点。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：一种抗裂聚乙烯醇绿色超轻质基材，所述基材由如下组分组成：原料土(所述原料土为经干燥、过筛后的原料土)、固化剂、水、聚乙烯醇粉末、PVA纤维、胶凝剂、填料、消泡剂、润湿剂、防腐剂和颜料。优选的，所述基材的各组分掺量(占组分原料土的质量百分数)为：优选的，所述聚乙烯醇粉末采用的规格是：平均聚合度1700-1800DP，分子量84000-124000，醇解度87-99％。优选的，所述PVA纤维采用9mm级(指长度)，直径15μm或24μm，外观呈浅黄色，密度1.3g/cm3，抗拉强度800-1600MPa，拉伸极限6-8％，熔点230℃，弹性模量35GPa，单纤维纤度2.0dtex。优选的，所述胶凝剂采用硼砂。优选的，所述填料采用粒径2-100μm、密度为40-60g/dm3的白炭黑。优选的，所述颜料采用酞菁绿。优选的，所述原料土为河道淤泥质土。优选的，所述固化剂为42.5级的普通硅酸盐水泥。优选的，所述消泡剂采用改性硅聚二甲基硅氧烷高效消泡剂乳液，外观为白乳状液体，pH值为7-8，活性物含量为25wt％，粘度1000-1600mPa.s，非离子型。优选的，所述润湿剂采用无菌20wt％丙三醇。优选的，所述防腐剂采用活性物含量为14wt％的异噻唑啉酮溶液。另外，本专利技术还要求保护所述抗裂聚乙烯醇绿色超轻质基材的制备方法，该制备方法通过在原料土中加入高聚合度聚乙烯醇粉末及PVA纤维提高基材抗裂性、抗渗性及抗冲刷性，并加入硼砂、白炭黑等材料，使其具有超轻质的特点，可减小坡面荷载，保证其土体自身强度满足边坡生态防护的需求，再加入酞菁绿颜料可在植被发芽前为坡面提供绿色元素，在避免深色基材所引起视觉疲劳的同时，使其具有景观效果。所述制备工艺方法包括以下步骤：(1)取原料土，置于烘箱中烘干，过1mm筛，得到经干燥、过筛后的原料土，备用；(2)向步骤(1)过筛后的原料土中加入固化剂，混合均匀；(3)往步骤(2)所得混合物中加入水，然后于搅拌机中搅拌均匀；(4)往步骤(3)所得的混合物中依次加入聚乙烯醇粉末、PVA纤维、胶凝剂、填料、消泡剂、润湿剂、防腐剂和颜料，然后于搅拌机中匀速搅拌均匀即形成抗裂聚乙烯醇绿色超轻质基材。优选的，步骤(3)中搅拌速率设置为105-120r/min，使加水搅拌后，土体可以迅速呈软塑-流塑状态。优选的，步骤(4)中匀速搅拌的速率为60-70r/min，搅拌的时间为15-20min。本专利技术的抗裂聚乙烯醇绿色超轻质基材，原料聚乙烯醇粉末提高了基材土体颗粒间的凝集力，对土体提高粘结强度、整体性、弯曲韧性、抗磨性及提高土体与纤维之间的粘聚力均有显著作用，并可降低渗透性和收缩性。本专利技术的抗裂聚乙烯醇绿色超轻质基材，原料PVA纤维改善基材的抗裂性、韧性、及脆性破坏模式，避免土体突然破坏，有效防止了边坡水土流失，提高了基材的耐久性。本专利技术的抗裂聚乙烯醇绿色超轻质基材，原料PVA纤维配合胶凝剂、填料、消泡剂等材料使基材质量降低，减小其自重。本专利技术的抗裂聚乙烯醇绿色超轻质基材，酞菁绿颜料可在植被发芽前为坡面提供绿色元素，在避免深色基材所引起视觉疲劳的同时，使其具有景观效果。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：本专利技术的抗裂聚乙烯醇绿色超轻质基材不仅满足用于生态护坡的强度需求，兼备抗开裂、抗渗性、抗冲刷、超轻质、美观等一系列优点，可减小坡面荷载，能防止护坡植物因水土流失而死亡，在植被发芽前为坡面提供绿色元素，在避免深色基材所引起视觉疲劳的同时，使其具有景观效果，是一种绿色环保、经济适用的新型复合材料。具体实施方式下面申请人将结合具体的实施例对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明。应理解，所举实施例的目的在于进一步阐述本专利技术的内容，而不能在任何意义上解释为对本专利技术保护范围的限制。以下实施例中，搅拌机购自莱州市龙骏化工机械有限公司，型号5L-1000L；读数显微镜购自北京世纪科信科学仪器有限公司，型号为JC4-10系列；抗渗仪购自天津鑫高伟业科技有限公司，型号为SS-15；聚乙烯醇粉末购自河北神鹏化工有限公司，产品牌号PVA17-88，平均聚合度1700-1800DP，分子量88000，醇解度88％，粘度24mPa.s；PVA纤维购自深圳一材网工程材料有限公司，型号为PVAFIBERW1，9mm级(指长度)，纤维直径15μm，密度1.3g/cm3，抗拉强度1200MPa，弹性模量35GPa，拉伸极限6-8％，单纤维纤度2.0dtex，熔点230℃；白炭黑购自宜昌汇富硅材料有限公司，型号为HB-135，平均粒径45μm，振实密度为50g/dm3，碳含量5％；改性硅聚二甲基硅氧烷高效消泡剂乳液购自东莞市德丰消泡剂有限公司，型号DF-825；丙三醇购自上海远慕生物科技有限公司，货号YM-C1861；异噻唑啉酮溶液购自巩义市友邦供水材料有限公司，型号为567891416666748253；养护箱购自河北科析仪器设备有限公司，型号为YH-20B；其他均为常规仪器和试剂。实施例1-8为基材的制备方法实施例。实施例1：一种抗裂聚乙烯醇绿色超轻质基材的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗裂聚乙烯醇绿色超轻质基材，其特征在于，所述基材由如下组分组成：聚乙烯醇粉末、PVA纤维、胶凝剂、填料、消泡剂、润湿剂、防腐剂、颜料、原料土、固化剂和水；所述聚乙烯醇粉末采用的规格是：平均聚合度1700‑1800DP，分子量84000‑124000，醇解度87‑99%；所述PVA纤维采用9mm级；其中，掺量以占原料土的质量百分数计，聚乙烯醇粉末的掺量为1%‑3%，PVA纤维的掺量为1%‑2%，胶凝剂的掺量为0.05%‑0.3%，填料的掺量为2%‑6%，消泡剂的掺量为0.3%‑0.6%，润湿剂的掺量为1%‑2%，防腐剂的掺量为0.05%‑0.2%，颜料的掺量为4%‑6%，固化剂的掺量为5%‑15%，水的掺量为65%‑80%。

【技术特征摘要】
1.一种抗裂聚乙烯醇绿色超轻质基材，其特征在于，所述基材由如下组分组成：聚乙烯醇粉末、PVA纤维、胶凝剂、填料、消泡剂、润湿剂、防腐剂、颜料、原料土、固化剂和水；所述聚乙烯醇粉末采用的规格是：平均聚合度1700-1800DP，分子量84000-124000，醇解度87-99%；所述PVA纤维采用9mm级；其中，掺量以占原料土的质量百分数计，聚乙烯醇粉末的掺量为1%-3%，PVA纤维的掺量为1%-2%，胶凝剂的掺量为0.05%-0.3%，填料的掺量为2%-6%，消泡剂的掺量为0.3%-0.6%，润湿剂的掺量为1%-2%，防腐剂的掺量为0.05%-0.2%，颜料的掺量为4%-6%，固化剂的掺量为5%-15%，水的掺量为65%-80%。2.根据权利要求1所述的抗裂聚乙烯醇绿色超轻质基材，其特征在于，所述胶凝剂采用硼砂。3.根据权利要求1所述的抗裂聚乙烯醇绿色超轻质基材，其特征在于，所述填料采用粒径2-100μm、密度为40-60g/dm3的白炭黑。4.根据权利要求1所述的抗裂聚乙烯醇绿色超轻质基材，其特征在于，所述消泡剂采用活性物含量为25wt%的改性硅聚二甲基硅氧烷高效消泡剂乳液；所述润湿剂采用无菌...

【专利技术属性】
技术研发人员：马强，付华飞，肖衡林，黄朝纲，刘昭，舒杭，向俊宸，胡斌，何俊，万娟，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42