坡面防护用喷护材料、制造方法及应用

本发明涉及一种坡面防护用喷护材料、制造方法及应用，具体涉及一种坡面喷护防护用掺猪毛纤维麻竹骨料混凝土、制造方法及应用。

背景技术：

1、我国地形多山，在公路、城市道路、房屋建筑等结构物的修建时，会改变原有地形地貌，对山体进行开挖，进而出现较多的挖方边坡。而开挖过后的山体坡面裸露在大气中，对于易风化的岩石边坡，岩石表面受大气因素的侵蚀，包括风吹日晒雨淋以及气温的反复周期性变化，使得边坡岩石逐步风化，进而出现剥落及零星掉块，影响道路的通行功能，给周边的行人及车辆等造成安全隐患。

2、因此，需要对开挖的边坡坡面进行防护，目的是隔离大气因素(主要包括空气、水、温度、阳光等)对岩石边坡的侵蚀作用，进而防止边坡岩石风化以及掉落。

3、对于山区的公路、城市道路以及房屋建筑等建设中形成的挖方边坡，坡率不陡于1:0.5，易风化但未遭强风化的岩石边坡可使用喷护方法来进行防护。

4、常用的喷护材料是用碎石做骨料，与水泥、砂、水形成混合浆体，用喷射机喷向岩石边坡表面，形成厚度不小于8公分的坡面防护层。由于碎石材料开采及加工耗费能源大，排放大量二氧化碳，对环境影响大，且碎石自重相对较大，形成喷护防护层时碎石因自重大而容易出现滑移甚至滑落，与坡面的结合不牢固，造成防护层厚度不均匀，影响防护效果。此外，由传统水泥混凝土喷护材料形成的防护层容易出现收缩开裂现象。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种坡面防护用喷护材料，其在环保绿色、自重小的同时，与岩石坡面容易结合，不容易滑落，并且所形成的喷护防护层基本不会出现收缩开裂现象。本发明的另一个目的在于提供一种如上所述的坡面防护用喷护材料的制造方法。本发明的再一个目的在于提供一种猪毛纤维在用于提高坡面防护用喷护材料的强度中的应用。

2、本发明采用如下技术方案实现上述目的。

3、一方面，本发明提供一种坡面防护用喷护材料，由包括水泥、水、砂、改性麻竹骨料、猪毛纤维和阴离子型高分子物质的组分形成；

4、其中，水泥、水、砂、改性麻竹骨料和猪毛纤维的质量比为1:0.4～0.6:1.01～1.43:0.5～0.75:0.003～0.005；

5、其中，阴离子型高分子物质与水泥的质量比为0.003～0.005:1；

6、其中，改性麻竹骨料由麻竹骨料经过防腐剂溶液浸泡，干燥，再经过水性聚氨酯溶液浸泡，干燥而得。这样的坡面防护用喷护材料所形成的防护层在环保、低碳、自重小的同时，还与岩石坡面容易结合，克服了传统混凝土喷护材料因石子自重大而引起滑移甚至滑落从而导致防护层厚度不均匀的缺点，并且不容易出现收缩开裂。

7、在本发明中，水泥可以为常用的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。砂的细度模数应大于2.5，粒径小于0.075mm的颗粒应不大于20％。

8、根据本发明的一个实施方式，水泥、水、砂、改性麻竹骨料和猪毛纤维的质量比为1:0.4～0.5:1.01～1.43:0.5～0.75:0.004～0.005。根据本发明的又一个实施方式，水泥、水、砂、改性麻竹骨料和猪毛纤维的质量比为1:0.45～0.56:1.10～1.43:0.54～0.7:0.004～0.005。

9、在某些实施方案中，本发明的坡面防护用喷护材料仅由水泥、水、砂、改性麻竹骨料、猪毛纤维和阴离子型高分子物质形成。若不在本发明的配比范围内，则无法更好地兼顾抗压强度和劈裂抗拉强度。

10、根据本发明的一个实施方式，改性麻竹骨料由包括以下的步骤制备而得：(1)将生长龄期为3～5年的麻竹切割制作成形状为正方体或接近正方体的骨料颗粒，或者楔状体骨料颗粒，颗粒边长5～10mm；(2)将切割好的麻竹骨料置于cca木材防腐剂溶液中浸泡，然后取出并干燥，得到耐腐麻竹骨料；(3)将耐腐麻竹骨料置于水性聚氨酯溶液中浸泡，然后取出并干燥，得到改性麻竹骨料。

11、步骤(2)中，浸泡可以在常温下进行。浸泡时间可以为12～48h，优选为20～24h。所述干燥包括第一干燥和第二干燥，第一干燥的温度可以为95～105℃，优选为100～105℃，第一干燥的时间可以为30～90min，优选为60～90min。第二干燥的温度可以为20～75℃，优选为65～75℃，第二干燥使得耐腐竹骨料至恒重。

12、在某些实施方案中，第二干燥可以在良好天气情况下自然晾晒。

13、步骤(3)中，浸泡可以在常温下进行。浸泡时间可以为20～24h。所述干燥包括第三干燥和第四干燥，第三干燥的温度可以为95～105℃，优选为100～105℃，第三干燥的时间可以为30～90min，优选为60～90min。第四干燥的温度可以为20～75℃，优选为65～75℃，第四干燥使得改性麻竹骨料至恒重。在某些实施方案中，第四干燥可以在良好天气情况下自然晾晒。

14、本发明中，将改性麻竹骨料替代碎石作为喷护材料的骨料，既可以使得所形成的喷护防护层自重小，与岩石坡面容易结合，不容易滑移及滑落，又可以减少石料开采，节约能耗，实现低碳环保的目的。

15、本发明发现，将颗粒状麻竹骨料使用cca木材防腐剂溶液进行防腐处理，能提高其防腐能力，并使用水性聚氨酯溶液进行处理，既可以降低其吸水性，提高其耐碱性，进而增加耐久性，又可以增强与水泥砂浆的结合力度。本发明的改性麻竹骨料以及特定配比的应用更有利于兼顾抗压强度和劈裂抗拉强度。而cn116514430a中所制得的改性麻竹骨料吸水性大，在使用时，虽然抗压强度还可以，但抗拉强度方面仍待提高，且易产生裂缝，此外，cn116514430a中改性剂成本较高，用于户外环境时，耐腐蚀性不如cca木材防腐剂。

16、根据本发明所述的坡面防护用喷护材料，优选地，水泥、水、砂、改性麻竹骨料和猪毛纤维的质量比为1:0.4～0.5:1.01～1.43:0.5～0.7:0.003～0.005。这样所获得的坡面防护用喷护材料在形成竹骨料混凝土后，可以兼具有较高的抗压强度和抗拉强度。

17、根据本发明所述的坡面防护用喷护材料，优选地，阴离子型高分子物质为温轮胶。温轮胶是以淀粉为主要原料，经特定的生物发酵并经乙醇提纯、干燥、粉碎而成的一种高粘度水溶性微生物代谢多糖。温轮胶的结构骨架由d-葡萄糖、d-葡萄糖醛酸、d-葡萄糖和l-鼠李糖单元组成。

18、根据本发明所述的坡面防护用喷护材料，优选地，麻竹骨料的形状呈正方体或楔状体，其边长为5～10mm；猪毛纤维的长度为20～30mm。

19、根据本发明所述的坡面防护用喷护材料，优选地，所述防腐剂溶液为cca型木材防腐剂溶液。防腐剂溶液由购买的防腐剂加水稀释而得，防腐剂和水的体积比可以为1:12～15。这样可以增加麻竹骨料的耐腐蚀性。

20、根据本发明所述的坡面防护用喷护材料，优选地，所述水性聚氨酯溶液由聚氨酯乳液加水稀释而得，其中，聚氨酯乳液的分子量大于5000；其中，聚氨酯乳液的质量浓度为10～25wt％。例如，聚氨酯乳液的质量浓度可以为16.7wt％。聚氨酯乳液与水的体积比可以为1:3～5。

21、另一方面，本发明还提供一种根据如上所述的坡面防护用喷护材料的制造方法，包括以下步骤：

22、1)将麻竹骨料置于防腐剂溶液中浸泡，然后取出并干燥，得到耐腐麻竹骨料；将耐腐麻竹骨料置于水性聚氨酯溶液中浸泡，然后取出并干燥，得到改性麻竹骨料；

23、2)将水泥、水、砂、改性麻竹骨料、猪毛纤维按照质量比混合，然后加入阴离子型高分子物质，继续混合，即得到所述坡面防护用喷护材料；

24、其中，所述猪毛纤维为经过水煮、沥干后的猪毛纤维。这样所得到的喷护材料在形成竹骨料混凝土后抗压强度和劈裂抗拉强度较大，喷护防护层不容易出现收缩开裂。

25、本发明发现，掺加一定量经过水煮处理的长20～30mm的猪毛纤维可以提高所形成的混凝土的抗拉强度，防止混凝土收缩开裂。

26、在本发明中，将长度为20～30mm的猪毛纤维用水煮沸20～40min，优选为30～40min，沥干水后，再次煮沸5～20min，优选为10～15min，再次沥干，得到猪毛纤维。这样可以去除猪毛纤维上附着的油脂，增加其与水泥浆体的结合力。

27、根据本发明所述的制造方法，优选地，将竹骨料置于防腐剂溶液中浸泡12～48h；将耐腐竹骨料置于水性聚氨酯溶液中浸泡20～24h。

28、再一方面，本发明还提供一种猪毛纤维在用于提高坡面防护用喷护材料的强度中的应用。尤其是提供一种猪毛纤维在用于提高坡面防护用喷护材料的抗拉强度中的应用。本发明惊奇地发现，添加一定量的猪毛纤维可以明显增加喷护材料在凝固后所形成的竹骨料混凝土的劈裂抗拉强度，防止喷护防护层出现收缩开裂。本发明认为，所添加的猪毛纤维就像一根根“柔性钢筋”，分布在混凝土中形成“多向配筋”，在所形成的混凝土出现温缩、干缩变形时，这些“柔性钢筋”就使得混凝土不容易开裂、不容易出现裂纹。

29、本发明的坡面防护用喷护材料自重小，与岩石坡面容易结合，不容易滑移及滑落，并且，所形成的喷护防护层基本不会出现收缩开裂现象。此外，本发明利用了麻竹做骨料，添加了猪毛纤维，使得本发明的坡面防护用喷护材料更绿色环保，具有较好的经济效益和社会效益。本发明的制造方法更有利于提高所得喷护材料的抗压强度和劈裂抗拉强度。