Покрытие для укрепления грунтов

Покрытие для укрепления грунтов

Реферат

Изобретение относится к технике и технологии укрепления грунтов, например, откосов насыпных сооружений; подвижных песков.

Известен ряд способов укрепления грунтов. Например, известен "Способ укрепления откосов" (а.с. СССР 907158) /1/, включающий подготовку грунто-травяной смеси, нанесение и закрепление на поверхности откоса указанной смеси. Причем с целью предотвращения разрушения грунто-травяного слоя, грунто-травяную смесь подготавливают в виде гранул, а закрепление их на поверхности откоса производят путем фиксации и вдавливания. Гранулы изготавливают диаметром 15-20 мм с прочностью на сжатие 0,1-0,15 Н/м² и с относительной влажностью 12-15%. В качестве компонентов гранул используют фрезерный торф степенью разложения 20-40% и минеральные удобрения.

Известна композиция для укрепления откосов земляных сооружений /2/, содержащая пленкообразователь, мульчирующий материал, семена многолетних трав и воду. Причем с целью повышения эффективности укрепления откосов за счет ускорения образования растительного покрова, она содержит в качестве пленкообразователя модифицированное связующее на основе технических лигносульфонатов, в качестве мульчирующего материала - торф и дополнительно азотнокислый калий и глицериновый гудрон при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Модифицированное связующее на основе

технических лигносульфонатов 16-35

Торф 9-12

Семена многолетних трав 0,1-0,35

Азотнокислый калий 0,05-0,3

Глицериновый гудрон 0,2-0,5

Вода Остальное

В а.с. СССР N 834312 /3/ описан способ закрепления подвижных песков. Он состоит в последовательном нанесении семян многолетних трав и обработки органическим связующим. Причем с целью упрощения технологии производства работ, снижения стоимости и вредного воздействия на окружающую среду, песок обрабатывают 0,5-1,5 %-ным водным раствором натриевой карбоксиметилцеллюлозы в количестве 100-200 г на 1 м².

Известен способ /4/ укрепления откосов насыпных сооружений, включающий покрытие откосов влажными глинистыми грунтами слоем толщиной не менее 5 см и смесью из семян многолетних трав и компонента для их произрастания. Причем, с целью повышения устойчивости откосов от водно-ветровой эрозии в районах Севера при снижении затрат на укрепление откосов, перед покрытием глинистые грунты выдерживают до влажности не более 22%, после чего смешивают их со смесью семян многолетних трав и компонента для их произрастания, а покрытие производят после смешивания. В качестве компонента для произрастания семян используют торф средней степени разложения в соотношении объемов глины и торфа 2:1.

В патенте РФ 2042768 /5/ описан способ защитного покрытия откоса, включающий подготовку грунтовой поверхности откоса, укладку прослойки из волокнистого материала на поверхность откоса и посев трав по растительному слою грунта. Причем первоначально осуществляют посев трав на подготовленную грунтовую поверхность откоса, после чего укладывают покрытие из волокнистого материала, обрабатывают его водным раствором органических или минеральных удобрений, а после всхода семян на поверхность откоса наносят слой содержащего семена растительного грунта толщиной меньше высоты образовавшегося травяного покрова.

Все вышеуказанные способы отличаются сложностью процесса укладки защитных покрытий.

В а.с. СССР 1468441 /6/ описано покрытие для укрепления насыпи дорог, содержащее выполненные из волокна укрепленные слои и средний слой с семенами. Причем, с целью повышения прочности покрытия за счет равномерного прорастания семян и улучшения развития растительного покрова на наклонных поверхностях, укрепляющие слои выполнены из волокон восстановленной шерсти и соединены между собой путем иглопрокалывания с плотностью (50-60) 10 м^-2. Верхний укрепляющий слой составляет 20-30%, а нижний 30-55% от общей массы покрытия, а средний слой, содержащий семена, выполнен из отходов шерстяного производства - трубной пыли.

Наиболее близким, из числа известных, по технической сущности и достигаемому результату является покрытие для укрепления насыпи дорог, описанное в пат. РФ 2034112 /7/. Оно включает верхний и нижний слои из волокон и средний с семенами, соединенные между собой иглопрокалыванием. Над средним слоем с семенами расположен слой сложных минеральных удобрений, который отделен от семян синтетическим материалом. Синтетический материал имеет плотность 0,042-0,053 г/ см³.

Это покрытие, как и описанное в а.с. СССР 1468441, не содержит питательного грунта и не способствует сохранению влаги в нем.

Целью настоящего изобретения является разработка дешевого, технологичного в укладке покрытия, которое эффективно укрепляло бы грунты, например, откосы насыпных сооружений, подвижные пески, за счет ускоренного образования мощного растительного покрова из многолетних трав.

Поставленная задача решается тем, что в отличие от известных способов, покрытие осуществляется матами из волокнистого полимерного материала, заполненными смесью из плодородного грунта (с набором удобрений и микроэлементов), семян многолетних трав и полимерной ваты (для равномерного распределения плодородного грунта внутри мата, большей его рыхлости и, следовательно, для сохранения влажности грунта). Причем полимерный материал и вата могут изготавливаться как из первичного, так и из вторичного полимерного сырья, например, из полиэтилентерефталата, полипропилена и др. Из волокнистого полимерного материала прошивкой или термоскреплением (сваркой) изготавливают маты любого требуемого размера и формы. После этого маты заполняются полимерной ватой и плодородным грунтом с семенами, затем прошивается или заваривается открытая сторона мата. Такие маты укладываются на склоны, или раскладываются на поверхность подвижных песков и закрепляются с помощью длинных шпилек, изготовленных из вторичного полимера. Кроме того, их можно укладывать в ячейки секций георешеток. После чего, для набухания и прорастания семян, достаточно пропитать маты водой до влажности 18-22% /8/. Необходимая влажность грунта внутри мата поддерживается в течение длительного времени, благодаря присутствию полимерной ваты, которая способствует разрыхлению грунта, нарушению его капиллярности, а следовательно, предотвращению выхода на поверхность и последующему испарению влаги.

Плотность волокнистого полимерного материала должна быть не ниже 0,02 г/см³, т.к. материал более низкой плотности не обладает необходимой прочностью (прочность при разрыве материала плотностью ниже 0,02 г/см³ менее 50 кПа) и не выше 0,12 г/см³ (т.к. корни и стебли растений плохо прорастают через материал большей плотности). Диаметр волокон должен находиться в пределах от 5 до 40 мкм. Более тонкие волокна не обеспечивают требуемой прочности волокнистого материала, а более толстые затрудняют прорастание корней и стеблей растений. Толщина материала не должна превышать 5 мм, чтобы не создавать трудности при прорастании семян, и быть не менее 2 мм, т.к. более тонкий материал не обладает необходимой прочностью на разрыв. Количество полимерной ваты не должно превышать 5%, т.к. большее количество ваты уменьшает количество питательных веществ и создает трудности при прорастании растений. Количество ваты менее 3% не позволяет ей выполнять возложенные на нее задачи, в частности, она не обеспечивает равномерного распределения грунта внутри мата и не способствует сохранению в нем влаги.

Предлагаемые маты отличаются невысокой стоимостью, т.к. могут быть изготовлены из вторичного полимерного сырья. Укладка их простой и быстрый процесс.

Пример: Отходы тары из полиэтилентерефталата дробятся, моются, сушатся, из полученной дробленки модернизированным аэродинамическим способом изготавливается волокнистый материал толщиной 4 мм, с диаметром волокон 8-20 мкм, плотностью их укладки 0,08 г/см³ и полимерная вата с диаметром волокон 10-20 мкм. Прочность при разрыве этого материала 330 кПа. Из полученного таким образом волокнистого материала шьются или термоскрепляются маты размером, например, 500×500×15 мм. Они заполняются смесью из полимерной ваты, плодородного грунта с набором микроэлементов, удобрений и семян многолетних трав, после чего прошивается, или заваривается их открытая сторона. Полученные маты укладываются на поверхность склона, после чего поливаются водой до влажности 20%. Влага удерживается внутри мата в течение длительного времени, что способствует быстрому прорастанию семян - уже через 5-7 дней появляются первые всходы трав.

Источники информации

1. А.с. СССР N 907158, кл. Е 02 В 17/20, заявл. 25.03.80, опубл.

2. А.с. СССР N 1289876, кл. С 09 К 17/00, заявл. 04.03.85, опубл.

3. А.с. СССР N 834312, кл. Е 02 D 3/12, заявл. 01.06.78, опубл.

4. А.с. СССР N 1698375, кл. Е 02 D 17/20, заявл. 06.06.88, опубл. 15.12.91.

5. Патент Рф N 2042768, кл. Е 02 D 17/20, заявл. 24.03.92, опубл. 27.08.95.

6. А.с. СССР N 1468441, кл. А 01 С 1/00, 1/04, заявл. 09.03. 87, опубл.

7. Патент Рф N 2034112, кл. Е 02 D 17/20, Е 01 С 9/00, заявл. 10.08.92, опубл. (прототип).

8. Роде А.А. "Основы учения о почвенной влаге". Л., 1965.

Покрытие для укрепления грунтов, изготовленное из волокнистого полимерного материала, смеси из плодородного грунта и семян многолетних трав, отличающееся тем, что оно выполнено в виде матов, сшитых или термоскрепленных из волокнистого материала и наполненных смесью плодородного грунта с семенами многолетних трав и полимерной ватой, количество которой 3-5% от массы плодородного грунта, причем толщина волокнистого материала находится в пределах от 2 до 5 мм, плотность укладки волокон в нем - в пределах от 0,02 до 0,12 г/см³, а диаметр волокон волокнистого материала и полимерной ваты - от 5 до 40 мкм.