[发明专利]一种利用有害水生植物水葫芦制做土壤强度增强材料的方法

说明书

本发明涉及一种利用有害水生植物水葫芦制做土壤强度增强材料的方法，主要包括以下步骤：1、选择合适的水葫芦植物，然后研究其生物化学性质与微观结构；2、分离水葫芦并进行预处理，选择合适的水葫芦部位提取纤维；3、将提取出来的纤维分成各种丝状并测试其拉伸强度，选择合适的丝状纤维编织土工织物；4、在水葫芦纤维和水葫芦土工织物的表面上镀铝纳米颗粒；5、将土壤与水葫芦纤维进行复合，水葫芦土工织物加筋土。本发明对水葫芦纤维和水葫芦土工织物的表面上进行改性，改性后拉伸强度明显增强、延展性增强、增强表面机械强度，还可以降低水葫芦纤维和水葫芦土工织物的水分吸收，提高其做为土壤加固材料的使用寿命，应用于路堤加固中。

技术领域

本发明属于土壤强度增强材料领域，尤其涉及一种利用有害水生植物水葫芦制做土壤强度增强材料的方法。

背景技术

天然纤维与常规的基于石油的合成材料不同，是一种环保材料，所以他们在材料工程和设计中得到广泛应用。天然纤维由能为其机械性能提供保证的生物聚合物(主要是纤维素、半纤维素、和木质素)组成，可以作为填充材料加强聚合物基质，以制备可持续的工程纤维复合材料。它们使复合材料的降解性，碳排放指标符合环保要求并且能改善复合材料的一些机械性能。天然纤维在岩土工程中的应用已经以有限寿命的土工织物和随机分布的纤维加筋土的形式出现在路基和堤防应用中。天然土壤强度增强材料应用被认为是可持续发展的绿色基础设施的一个特征。由于大多数常见的天然纤维，如食品，手摇纺织物，绳索等的农作物，是经济作物或者能够应用于其他工业，因此相对稀缺或昂贵。水葫芦(WH)被列为世界上最具入侵性的杂草之一，在几乎所有热带国家都可以找到并对当地水环境构成威胁因为它会降低生物多样性，增加沉积物的沉积，造成河道和灌溉系统的堵塞。因此，每年为控制其不良影响要花费大量的人力和物力，将水葫芦转化为廉价优质环保材料的方法，是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用有害水生植物水葫芦制做土壤强度增强材料的方法，以解决现有技术存在的问题。

为解决上述问题，本发明提供了一种利用有害水生植物水葫芦制做土壤强度增强材料的方法，主要包括以下步骤：

步骤1：选择合适的水葫芦植物，然后研究其生物化学性质与微观结构，以确定其是否适合用作增强材料；

步骤2：分离水葫芦并进行预处理，选择合适的水葫芦部位提取纤维；

步骤3：将提取出来的纤维分成各种丝状并测试其拉伸强度，基于测试结果，选择合适的丝状纤维编织土工织物；

步骤4：在水葫芦纤维和水葫芦土工织物的表面上镀铝纳米颗粒；

步骤5：将土壤与步骤4所得水葫芦纤维进行复合，水葫芦土工织物加筋土，然后进行性能测试。对土壤-水葫芦纤维复合材料进行无侧限抗压强度(UCS)测试和干缩裂缝测试并对水葫芦纤维土工织物加筋土进行了加州承载比(CBR)测试，评估其作为工程材料的适用性。

一般选择形态差异最小化的水葫芦并将其干燥。然后在确定植物根、茎和叶的生物化学成分(如纤维素，半纤维素，木质素和灰分)百分比的基础上从水葫芦的适当部位提取纤维，并利用场发射扫描电子显微镜来观察选定的纤维表面特征。