多功能的土工合成材料加筋层结构及材料制备方法技术

本发明专利技术提供一种多功能的土工合成材料加筋层结构及材料制备方法，包括呈上下对称设置的上层复合模组和下层复合模组，上层复合模组由上至下依次叠置上吸附层、上保护层和上排水板，下层复合模组由上至下依次叠置下排水板、下保护层和下吸附层，上排水板与下排水板呈上下贴合固连，上排水板/下排水板上设置排水结构，上吸附层/下吸附层为螯合纤维层，螯合纤维层的主体为聚丙烯腈纤维，配体为3，5

【技术实现步骤摘要】
多功能的土工合成材料加筋层结构及材料制备方法


[0001]本专利技术属于建筑工程
，涉及一种吸附排水结构，特别是一种多功能的土工合成材料加筋层结构及材料制备方法。

技术介绍

[0002]土工合成材料是指以高分子聚合物为原材料制得的各类材料，主要包括土工织物、土工膜、土工复合材料，土工网等。其不仅结构美观、施工便利、效益显著，且在排水、防渗、加筋等方面都有不错的功效。
[0003]土壤无机污染物中，重金属污染最为突出，其不能被微生物降解且易于累积并转化为毒性更大的甲基化合物，甚至通过食物链在人体内部积累，严重危害人体的健康。随着城市化的发展以及河道整治工程的建设，每年将清理出大量的疏浚淤泥，但其并不能直接用于工程应用，一般均需要通过堆场处理、就地处理、热处理等。而疏浚淤泥主要由粘粒组成，其含水量高且脱水困难，并常含有大量的有机质及重金属。且在日常生活中，人类的生产生活将产生大量的生活垃圾，生活垃圾的不合理堆放将使垃圾中大量的塑料袋、废金属等有毒物质遗留在土壤中，严重破坏土壤的元素构成，造成土壤重金属污染。
[0004]中国专利公开了一种高渗透复合塑料排水板(公开号：CN217204009U，授权日：20220816)，该高渗透复合塑料排水板包括排水板本体，排水板本体的顶部设置有固定板，顶部固定连接有弹簧装置，弹簧装置设置有若干个且呈等距离分布，弹簧装置的顶部固定连接在固定板的底部，固定板的底部固定连接有按压渗透组件。
[0005]中国专利公开了一种具有微调功能的塑料排水板(公开号：CN115125934A，授权日：20220930)，该具有微调功能的塑料排水板包括底板、连接件和圆锥突台，底板为矩形平板，且底板的下表面设置有吸附槽，吸附槽由一级吸附槽和二级吸附槽组合构成，且底板上开设有气孔。
[0006]中国专利公开了一种三维复合排水板(公开号：CN215858095U，授权日：20220218)，该三维复合排水板包括底板、第一滤网、加强架、第二滤网、支撑凸块、安装架和过滤布，底板顶端两侧设置有安装架，底板安装在指定位置，然后将第一滤网、加强架和第二滤网依次安装在支撑凸块上，随后将砾石和泥沙混合填充在第一滤网上，最后将板体通过卡槽固定在安装架上，然后将过滤布铺在板体表面，完成排水板的安装过程。
[0007]由于目前已有的土工合成材料仅能单独实现排水的功能，无法对土壤中的重金属离子进行有效的吸附与处理，即未能同时实现排水与重金属吸附的功能。且现有的技术方案流程较复杂、工艺较繁琐，工程应用生产困难，经济效益差，不具备量产的可行性。因此，通过专利技术新型土工合成材料加筋层以同时解决土壤排水困难、土壤重金属污染等问题具有重大意义。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种通过多层结构叠置密
贴，实现多项功能且优化作用效果的多功能的土工合成材料加筋层结构及材料制备方法。
[0009]本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种多功能的土工合成材料加筋层结构，包括呈上下对称设置的上层复合模组和下层复合模组，所述上层复合模组中由上至下依次叠置上吸附层、上保护层和上排水板，所述下层复合模组中由上至下依次叠置下排水板、下保护层和下吸附层，所述上排水板与所述下排水板呈上下贴合固连，所述上排水板/所述下排水板上设置排水结构，所述上吸附层/所述下吸附层为螯合纤维层，所述螯合纤维层的主体为聚丙烯腈纤维，配体为3，5
‑
二甲基
‑4‑
氨基苯甲酰胺，所述主体与所述配体反应生成聚丙烯腈基
‑
3，5
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二甲基
‑4‑
氨基苯甲酰胺螯合纤维。
[0010]在上述的多功能的土工合成材料加筋层结构中，所述排水结构包括凹设于所述上排水板/所述下排水板表面上的若干排水槽，若干所述排水槽呈平行设置；所述排水结构还包括贯穿所述上排水板/所述下排水板厚度方向的排水孔，所述排水孔开设于相邻所述排水槽之间。
[0011]在上述的多功能的土工合成材料加筋层结构中，所述上排水板的顶面向下凹设若干所述排水槽，所述下排水板的底面向上凹设若干所述排水槽，所述上排水板的若干所述排水槽与所述下排水板的若干所述排水槽呈上下对称设置；所述上排水板的若干所述排水孔与所述下排水板的若干所述排水孔一一对应连通设置。
[0012]在上述的多功能的土工合成材料加筋层结构中，所述上保护层/所述下保护层包括外框，所述外框内铺设保护网，所述保护网上均匀分布若干网眼。
[0013]在上述的多功能的土工合成材料加筋层结构中，所述上保护层的所述外框与所述上排水板轮廓吻合，所述上吸附层呈吻合贴覆于所述上保护层的所述保护网上；所述下保护层的所述外框与所述下排水板轮廓吻合，所述下吸附层呈吻合贴覆于所述下保护层的所述保护网上。
[0014]在上述的多功能的土工合成材料加筋层结构中，所述上排水板的顶面上凸设若干上定位凸块，若干所述上定位凸块一一对应伸入所述上保护层的若干所述网眼中形成卡嵌固定；所述下排水板的底面上凸设若干下定位凸块，若干所述下定位凸块一一对应伸入所述下保护层的若干所述网眼中形成卡嵌固定。
[0015]在上述的多功能的土工合成材料加筋层结构中，所述上排水板/所述下排水板的一侧边上排列凹设若干榫接凹槽，所述上排水板/所述下排水板的另一侧边上对应排列凸设若干榫接凸块，相邻所述上排水板/所述下排水板的所述榫接凸块对应嵌入所述榫接凹槽形成榫接固连。
[0016]多功能的土工合成材料加筋层结构的材料制备方法，所述螯合纤维层的制备步骤如下：
[0017](1)预处理：
[0018]将聚丙烯腈纤维在氢氧化钠溶液中浸泡、溶胀后，经去离子水清洗、抽滤，得到预处理纤维；
[0019](2)螯合：
[0020]将步骤(1)制得的预处理纤维加入至3，5
‑
二甲基
‑4‑
氨基苯甲酰胺溶液中，在隔氧条件下，于微波反应器中进行分阶段反应，反应如下：
[0021]反应式一：
[0022][0023]反应式二：
[0024][0025]对应反应式一所形成的吸附功能一：
[0026][0027]对应反应式二所形成的吸附功能二：
[0028][0029](3)制得材料：
[0030]反应结束后，将步骤(2)制得的反应产物分别经无水乙醇、去离子水反复清洗，抽滤、烘干制备获得螯合纤维；
[0031](4)材料成型设计：
[0032]a、需要满足螯合纤维层达到最优吸附率的时间t
r
不大于土壤水透过螯合纤维的层时间t，即t
r
≤t，由此螯合纤维层的厚度δ需满足：
[0033][0034]根据达西定律可得：
[0035]根据路程与速度公式可得：
[0036]因此：
[0037]其中：δ—螯合纤维层厚度，cm；δ
r
—螯合纤维层达本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能的土工合成材料加筋层结构，包括呈上下对称设置的上层复合模组和下层复合模组，其特征在于，所述上层复合模组由上至下依次叠置上吸附层、上保护层和上排水板，所述下层复合模组由上至下依次叠置下排水板、下保护层和下吸附层，所述上排水板与所述下排水板呈上下贴合固连，所述上排水板/所述下排水板上设置排水结构，所述上吸附层/所述下吸附层为螯合纤维层，所述螯合纤维层的主体为聚丙烯腈纤维，配体为3，5
‑
二甲基
‑4‑
氨基苯甲酰胺，所述主体与所述配体反应生成聚丙烯腈基
‑
3，5
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二甲基
‑4‑
氨基苯甲酰胺螯合纤维。2.如权利要求1所述的多功能的土工合成材料加筋层结构，其特征在于，所述排水结构包括凹设于所述上排水板/所述下排水板表面上的若干排水槽，若干所述排水槽呈平行设置；所述排水结构还包括贯穿所述上排水板/所述下排水板厚度方向的排水孔，所述排水孔开设于相邻所述排水槽之间。3.如权利要求2所述的多功能的土工合成材料加筋层结构，其特征在于，所述上排水板的顶面向下凹设若干所述排水槽，所述下排水板的底面向上凹设若干所述排水槽，所述上排水板的若干所述排水槽与所述下排水板的若干所述排水槽呈上下对称设置；所述上排水板的若干所述排水孔与所述下排水板的若干所述排水孔一一对应连通设置。4.如权利要求1所述的多功能的土工合成材料加筋层结构，其特征在于，所述上保护层/所述下保护层包括外框，所述外框内铺设保护网，所述保护网上均匀分布若干网眼。5.如权利要求4所述的多功能的土工合成材料加筋层结构，其特征在于，所述上保护层的所述外框与所述上排水板轮廓吻合，所述上吸附层呈吻合贴覆于所述上保护层的所述保护网上；所述下保护层的所述外框与所述下排水板轮廓吻合，所述下吸附层呈吻合贴覆于所述下保护层的所述保护网上。6.如权利要求4所述的多功能的土工合成材料加筋层结构，其特征在于，所述上排水板的顶面上凸设若干上定位凸块，若干所述上定位凸块一一对应伸入所述上保护层的若干所述网眼中形成卡嵌固定；所述下排水板的底面上凸设若干下定位凸块，若干所述下定位凸块一一对应伸入所述下保护层的若干所述网眼中形成卡嵌固定。7.如权利要求1所述的多功能的土工合成材料加筋层结构，其特征在于，所述上排水板/所述下排水板的一侧边上排列凹设若干榫接凹槽，所述上排水板/所述下排水板的另一侧边上对应排列凸设若干榫接凸块，相邻所述上排水板/所述下排水板的所述榫接凸块对应嵌入所述榫接凹槽形成榫接固连。8.如权利要求1所述的多功能的土工合成材料加筋层结构的材料制备方法，其特征在于，所述螯合纤维层的制备步骤如下：(1)预处理：将聚丙烯腈纤维在氢氧化钠溶液中浸泡、溶胀后，经去离子水清洗、抽滤，得到预处理纤维；(2)螯合：将步骤(1)制得的预处理纤维加入至3，5
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二甲基
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氨基苯甲酰胺溶液中，在隔氧条件下，于微波反应器中进行分阶段反应，反应如下：反应式一：
反应式二：对应反应式一所形成的吸附功能一：对应反应式二所形成的吸附功能二：
(3)制得材料：反应结束后，将步骤(2)制得的反应产物...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐辉，王琳婕，黄光跃，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：