CN102093900A

CN102093900A - 一种可部分降解固土植被复合材料

Info

Publication number: CN102093900A
Application number: CN2011100045140A
Authority: CN
Inventors: 杨久俊; 严亮; 张磊; 罗忠涛; 周爱华
Original assignee: Tianjin Urban Construction College
Current assignee: Tianjin Urban Construction College
Priority date: 2011-01-11
Filing date: 2011-01-11
Publication date: 2011-06-15

Abstract

本发明公开了一种可部分降解固土植被复合材料，本发明材料的质量组成为无机胶凝材料10份、水6～9份、非离子型聚丙烯酰胺0.02～0.3份、聚丙烯酸钠高吸水树脂0.05～0.3份、改性麦秸纤维0.1～0.5份；本发明材料喷施后喷施层为微孔结构，便于雨水下渗，有着较高的强度、较强的吸水保水性、较强的耐冲蚀特性、较好的植生相容性和降解性能，且原料来源广泛、成本低廉、无毒无污染；使用时施工工艺简单。

Description

一种可部分降解固土植被复合材料

技术领域

本发明涉及一种可部分降解固土植被复合材料，特别涉及一种用于易侵蚀地区表层土壤治理的固土复合材料，属于复合材料领域。

背景技术

黄土高原地区是我国生态环境破坏最严重的地区之一，其水土流失面积达到45.3万km²，由于水、土、肥的流失，使黄土高原北部地区的植被锐减，所造成的土地严重退化和沙化现象加速了该区域荒漠化和沙漠化趋势。为了抵御黄土高原地区风力、水力、重力等侵蚀应力对地表土壤的侵蚀，并有针对性地开展黄土高原地区水土流失治理和植被体系恢复工作，通常需要在土壤表面喷施或加固某些化学土壤固化材料。

目前使用的表层土壤固化材料，按成分可以分为无机类、有机聚合类、有机无机复合类和生物酶类。无机类土壤固化材料的主固化剂包括粉煤灰、矿渣、煤矸石、水泥、沸石、石灰等，激发剂主要包括各种硫酸盐、各种酸和其他无机盐，也包含少量的表面活性剂等其他有机材料；有机聚合类土壤固化材料一般呈液态，主要有沥青、焦油、聚合物如树脂，糖醛苯胺，丙烯酸钙，聚丙烯苯胺，羧甲基纤维素等；有机无机复合类土壤固化材料包括固体和液体两种形态，是由两种或两种以上的无机材料和有机材料按一定比例配合而成的土壤固化材料；生物类土壤固化材料是以菌类、昆虫等生物仿生技术为基础生产出来的新型土壤固化材料。

目前已有的土壤固化材料在应用于黄土高原风力、水力双重侵蚀区地区时，都不同程度地存在强度低、耐水性差、植生性差、不宜降解、具有污染性等缺陷。

发明内容

针对以上应用在黄土高原风力、水力双重侵蚀区的土壤固化材料的问题，本发明人经过了大量的实验研究工作，开发了一种可解决上述问题的可部分降解固土植被复合材料，本发明材料强度高、吸水保水性能良好、耐冲蚀性能强、植生相容性好、降解性能优良。

本发明可部分降解固土植被复合材料由下述质量比的组分组成：无机胶凝材料10份、水6～9份、非离子型聚丙烯酰胺0.02～0.3份、聚丙烯酸钠高吸水树脂0.05～0.3份、改性麦秸纤维0.1～0.5份。

所述的无机胶凝材料通过如下方法获得：按质量取高铝水泥1～1.5份、普通硅酸盐水泥熟料2.5～3.5份、粉煤灰4.0～6.0份、石膏1～1.5份、石灰0.35-0.55份和粉煤灰活性激化剂0.05～0.15份，混合均匀磨细至0.08mm方格筛筛余<10% 即得；

所述的粉煤灰激化剂是按NaOH：Na₂SiO₃：NaSO₄：Na₂CO₃=0.5～1.0：1～2.5：1～1.5：0～1.5 所示的质量比取各物质，混合均匀得到。

所述的改性麦秸纤维是将普通麦秸在质量分数为5%的NaOH溶液中浸泡12

小时后，以粉碎机粉碎至宽度为0.15～1.25mm、长宽比为2～5的麦秸纤维。

为了获得更好的效果，优选，非离子型聚丙烯酰胺为固体颗粒且粒径为0.5～1mm，相对分子量为400万。优选，聚丙烯酸钠高吸水保水树脂为固体颗粒，粒径0.2～0.5mm，分子量800～1000万，Na₂O≥24.5%，pH为12时，吸水倍率大于200g/g，在60℃环境下， 12小时的保水率大于60%。

优选，制备粉煤灰激化剂的Na₂SiO₃为：模数n≦2，易溶于水。

优选，制备无机胶凝材料的粉煤灰符合一级粉煤灰灰国家标准，含碳量小于5%。

制备本发明材料不需要特殊条件，按行业常规制备方法即可。

本发明材料使用方法简单易行，喷施在易侵蚀土壤表层即可。在使用期间植物能够通过复合材料内部孔隙顺利生长；在使用后期，本发明材料有部分降解的性能。

本发明材料的优点和特点：

1.施用后形成的固化层强度高、吸水保水性能良好、耐冲蚀性能强、植生相容性好。在黄土高原风力、水力双重侵蚀区施用，优点更加突出。

2.本发明材料降解性能优良；在施用后经过一段时间会自然降解或裂解。

3.本发明材料利用工农业固体废弃物为主要原料制备，原料来源广泛，成本低廉。

4.无毒无污染

5.施用工艺简单。

具体实施方式：

为了更好地理解本发明，下面通过实施例做进一步说明，但并不限制本发明。

在以下实施例中所用聚丙烯酸钠为固体颗粒，粒径0.2～0.5mm，分子量800～1000万，Na₂O≥24.5%，pH为12时，吸水倍率大于200g/g，在60℃环境下， 12小时的保水率大于60%。聚丙烯酰胺为非离子型，固体颗粒，粒径为0.5～1mm，相对分子量为400万。

实施例1：制备无机胶凝材料

取NaOH 1份、Na₂SiO₃1.5份、NaSO₄ 1份、Na₂CO₃ 0.5份，混合均匀

得粉煤灰活性激化剂。所取Na₂SiO₃为：模数n≦2，易溶于水。

按质量取高铝水泥1份、普通硅酸盐水泥熟料3份、粉煤灰4.5份、石膏1份、石灰0.4

份、粉煤灰活性激化剂0.1份，经混拌磨细至0.08mm方格筛筛余<10%，得无机胶凝材料。所取粉煤灰符合一级粉煤灰灰国家标准，含碳量小于5%。

实施例2：制备改性麦秸纤维

按质量取普通麦秸，置于质量分数为5%的NaOH溶液中浸泡12小时，用粉碎机粉碎，

宽度为0.15～1.25mm，长宽比为2～5。

测得其极限拉伸强度为63.9 MPa，断裂伸长率为2.5%。

实施例3

按质量取实施例1所得无机胶凝材料10份、水7份、聚丙烯酰胺0.1份、

聚丙烯酸钠0.05份、实施例2所得改性麦秸纤维0.3份，混合，搅拌均匀，然后喷施在黄土高原易侵蚀土壤表层，喷施土壤固化层厚度为0.5cm。

所得可部分降解固土植被复合材料经测量孔隙孔径为0.21～3.15 mm，断面孔隙率为2.37～4.78%。

对所形成的固化层测试结果为：28天抗压强度为1.70 MPa，吸水率为40%，耐径流

强度为2L·min^-1冲蚀时间大于120min。

实施例4：

按质量取实施例1所得无机胶凝材料1份、水0.7份、聚丙烯酰

胺0.01份、聚丙烯酸钠0.01份、实施例2所得改性麦秸纤维0.03份，混合，搅拌均匀，然后喷施在黄土高原易侵蚀土壤表层，喷施土壤固化层厚度为0.5cm。

对所形成的固化层测试结果为：28天抗压强度为1.55 MPa，吸水率为97%，耐径流强

度为2L·min^-1冲蚀时间大于120min。

实施例5：

按质量取实施例1所得无机胶凝材料1份、水0.6、聚丙烯酰胺0.01、聚丙烯酸钠0.015、实施例2所得改性麦秸纤维0.03，混合，搅拌均匀，然后喷施在黄土高原易侵蚀土壤表层，喷施土壤固化层厚度为0.8cm。

对所形成的固化层测试结果为：28天抗压强度为1.67 MPa，吸水率为94%，耐径流

强度为2L·min^-1冲蚀时间大于240min。

Claims

1.一种可部分降解固土植被复合材料，其特征在于质量组成为：无机胶凝材料10份、水6～9份、非离子型聚丙烯酰胺0.02～0.3份、聚丙烯酸钠高吸水树脂0.05～0.3份、改性麦秸纤维0.1～0.5份；

所述的粉煤灰激化剂是按NaOH：Na₂SiO₃：NaSO₄：Na₂CO₃=0.5～1.0：1～2.5：1～1.5：0～1.5 所示的质量比取各物质，混合均匀得到；

2.根据权利要求1所述的一种可部分降解固土植被复合材料，其特征在于：非离子型聚丙烯酰胺为固体颗粒，粒径为0.5～1mm，相对分子量为400万。

3.根据权利要求1所述的一种可部分降解固土植被复合材料，其特征在于：

聚丙烯酸钠高吸水保水树脂为固体颗粒，粒径0.2～0.5mm，分子量800～1000万，Na₂O≥24.5%，pH为12时，吸水倍率大于200g/g，在60℃环境下， 12小时的保水率大于60%。

4.根据权利要求1所述的一种可部分降解固土植被复合材料，其特征在于制备粉煤灰激化剂的Na₂SiO₃为：模数n≦2，易溶于水。

5.根据权利要求1所述的一种可部分降解固土植被复合材料，其特征在于制备无机胶凝材料的粉煤灰符合一级粉煤灰灰国家标准，其中含碳量小于5%。

6.一种可部分降解固土植被复合材料的使用方法，其特征在于将可部分降解固土植被复合材料喷施在黄土高原易侵蚀土壤表层。