[发明专利]一种水泥改性膨胀土及其制备方法和水泥改性膨胀土生态基材

说明书

本申请涉及膨胀土边坡治理及生态护坡领域，尤其涉及一种水泥改性膨胀土及其制备方法和水泥改性膨胀土生态基材，以质量分数计，所述改性膨胀土的组分包括：水泥：3％～10％、硫酸亚铁：1％～2％、保水剂：0.05～0.2％、有机肥：0.5％～2％、泥炭：3％～10％、聚丙烯酰胺：0.05％～0.2％、余量为膨胀土，以保水剂实现蓄水保土能力，以有机肥和泥炭实现肥力、改善土壤理化性质和生物活性，以聚丙烯酰胺促进基材混合物团粒结构的形成，从而协调水、肥、气、热等肥力因素，具有一定肥力和蓄水保土能力，可以促进植物的生长，保持了天然土的生态功能，有利于边坡的植被生长和生态修复。

技术领域

本申请涉及膨胀土边坡治理及生态护坡领域，尤其涉及一种水泥改性膨胀土及其制备方法和水泥改性膨胀土生态基材。

背景技术

膨胀土是一种具有胀缩性、多裂隙性和高塑性的黏土。膨胀土在我国广泛分布，修建高速铁路、高速公路、输水渠道等工程往往会穿越膨胀土地区。膨胀土特殊的工程特性易使分布区域内修建的房屋、道路和渠道等工程等遭受破坏，从而损害人民的生命和财产安全，工程界常称其为灾害性土。天然状态下的膨胀土强度通常很高，但由于其胀缩性、裂隙性和超固结性的复杂、共同作用，导致其工程性能变化极大，其胀缩变形和强度变化问题是岩土工程界的技术难题之一，膨胀土边坡“逢堑必滑”也成为膨胀土地区的重大技术问题。

膨胀作用下边坡失稳的主要原因是膨胀土边坡土体吸水膨胀受到约束，产生顺坡向的剪切力，当剪切力超过抗剪强度后产生塑性变形，并逐步向上发展直至贯通，最终导致滑坡；因此想要防止此类边坡失稳应抑制膨胀变形的产生；含水量控制和压重均可起到抑制膨胀变形的作用，但在工程建设和运行中控制土体含水量的变化难以实现，因此，压重是最切实可行的处理方法。压重常用的方法是将边坡表层膨胀土换填成非膨胀土。换填层可考虑非膨胀黏性土、水泥改性膨胀土、土工格栅加筋膨胀土、石灰改性膨胀土等方案。其中，由于水泥具有强度高和对水体污染小等优良特性，水泥改性膨胀土在渠道建设工程中较为常用。

然而，在膨胀土中掺入一定比例的水泥虽能显著增强膨胀土强度和降低膨胀率，但易造成土壤碱化、板结，破坏了天然土的生态功能，短期内无法生长植被，不利于生态修复。

发明内容

本申请提供了一种水泥改性膨胀土及其制备方法和水泥改性膨胀土生态基材，以解决现有膨胀土掺入水泥导致土壤碱化和板结同时短期植物无法生长的技术问题。

第一方面，本申请提供了一种水泥改性膨胀土，以质量分数计，所述改性膨胀土的组分包括：水泥：3％～10％、硫酸亚铁：1％～2％、保水剂：0.05～0.2％、有机肥：0.5％～2％、泥炭：3％～10％、聚丙烯酰胺：0.05％～0.2％、余量为膨胀土。

可选的，以质量分数计，所述改性膨胀土的组分包括：水泥：5％～8％、硫酸亚铁：1.2％～1.8％、保水剂：0.07～0.16％、有机肥：0.8％～1.6％、泥炭：5％～7％、聚丙烯酰胺：0.09％～0.14％、余量为膨胀土。

可选的，所述改性膨胀土的pH值范围为5.5～7.5。

第二方面，本申请提供了第一方面所述的改性膨胀土的制备方法，所述方法包括以下步骤：

得到干燥后的膨胀土粉末；

将所述膨胀土粉末与水泥混合，得到混合料；

将所述混合料中掺入保水剂、有机肥、泥炭和聚丙烯酰并混合，得到改性膨胀土。

可选的，所述膨胀土粉末的细度为3-20目。

第三方面，本申请提供了一种水泥改性膨胀土生态基材，所述生态基材的组分包括第一方面所述的改性膨胀土或第二方面所述方法制得的改性膨胀土，和水。

可选的，所述生态基材的干密度为1.5-1.7，含水率为18-30％。