CN104878765A

CN104878765A - 一种多功能组合型生态护坡基材

Info

Publication number: CN104878765A
Application number: CN201510142221.7A
Authority: CN
Inventors: 周明涛; 胡旭东; 许文年; 张守德; 高家祯
Original assignee: China Three Gorges University CTGU
Current assignee: China Three Gorges University CTGU
Priority date: 2015-03-27
Filing date: 2015-03-27
Publication date: 2015-09-02

Abstract

本发明公开了一种多功能组合型生态护坡基材，其由砂质土、水泥、有机物料、聚丙烯纤维、过磷酸钙、磷酸二铵、磷酸二氢钾、聚丙烯酸钾、亚硝酸钾、硫酸钾和土壤活化菌剂均匀混合而成，可为高寒地区岩石裸露边坡营造结构合理、抗冻性好、抗水力冲刷性强、肥效高、基材活化潜力大、保水耐旱能力持久的土壤环境，以修复被毁损的边坡植被，护坡基材所用各原材料价格低廉、施用方便，技术操作性强，具有广阔的应用前景。

Description

一种多功能组合型生态护坡基材

技术领域

本发明涉及边坡防护技术领域，具体涉及一种多功能组合型生态护坡基材。

背景技术

当前，岩石裸露边坡植被修复的常用方法是先在坡面营造植物生长的土壤环境，而后逐步实现植被恢复，工程界将这种人造土壤称为生态护坡基材。

高寒地区能源与交通的开发和建设给原本极端脆弱的区域生态环境带来了毁灭性的破坏，因工程扰动造成的众多岩石裸露边坡亟待植被修复。高寒地区的显著特征就是年均气温低、霜冻期持续时间长，极端最低温度常可达-40℃，此种条件下含水物体发生反复冻融现象不可避免。因此，在高寒地区岩石边坡上营造土壤环境时，除了满足常温下必备的水分、养分和抗水力冲刷性等条件外，还应具备高强的抗冻性，以抵御反复的冻融破坏作用。现有的生态护坡基材难以满足低温条件下的应用，同时其活化性能也较低，植物后期生长发育不理想。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一是要解决现有技术中存在的问题，并提供一种抗冻性好、抗水力冲刷性强、肥效高、基材活化潜力大、保水耐旱能力持久的生态护坡基材，该生态护坡基材可在高寒地区岩石裸露边坡表面营造适宜的土壤环境，进而修复被毁损的边坡植被。

本发明提供的技术方案中，多功能组合型生态护坡基材由砂质土、水泥、有机物料、聚丙烯纤维、过磷酸钙、磷酸二铵、磷酸二氢钾、聚丙烯酸钾、亚硝酸钾、硫酸钾和土壤活化菌剂均匀混合而成，以质量比计：砂质土：水泥：有机物料：聚丙烯纤维：过磷酸钙：磷酸二铵：磷酸二氢钾：聚丙烯酸钾：亚硝酸钾：硫酸钾：土壤活化菌剂＝95～105：8～12：8～12：4.5～7.5：4.5～7.5：2.5～3.5：2.5～3.5：1.75～2.25：1.75～2.25：0.9～1.1：0.9～1.1。

进一步，该生态护坡基材由砂质土、水泥、有机物料、聚丙烯纤维、过磷酸钙、磷酸二铵、磷酸二氢钾、聚丙烯酸钾、亚硝酸钾、硫酸钾和土壤活化菌剂均匀混合而成，以质量比计：砂质土：水泥：有机物料：聚丙烯纤维：过磷酸钙：磷酸二铵：磷酸二氢钾：聚丙烯酸钾：亚硝酸钾：硫酸钾：土壤活化菌剂＝100：10：10：6：6：3：3：2：2：1：1。

所述的砂质土粒径0.075～2mm，含水率≤15％，冻胀率与融沉系数≤2.56％。

所述的水泥为32.5R普通硅酸盐水泥。

所述的有机物料为酒糟、动物粪便、植物秸秆、糠壳、腐叶土中的一种或若干种的混合物，含水率≤15％，粒径≤2mm。

所述的聚丙烯纤维为一种无机分子高聚物，自身无毒性，单丝纤维长为12～19mm、直径为0.18～2.0mm、抗拉强度≥3800Mpa、断裂伸长率≥27.6％。

所述的过磷酸钙为无色或浅灰色颗粒，粒径为1～2mm，有效磷含量为5～7.5％，游离态钙离子含量为9～13.5％。

所述的磷酸二铵为无色或浅灰色颗粒，粒径为1～2mm，有效氮含量为18～21％，有效磷含量为15～19.5％。

所述的磷酸二氢钾为无色或浅灰色颗粒，粒径为1～2mm，有效钾含量为24～27％，有效磷含量为6.5～9％。

所述的聚丙烯酸钾为白色或浅灰色颗粒，粒径为1～2mm，有效丙烯酸钾含量为23～24％。

所述的亚硝酸钾为白色或淡黄色粉末，粒径为0.1～1.0μm，比表面积为20～25m²/g，有效亚硝酸钾含量≥99％。

所述的硫酸钾为无色或白色粉末，粒径为0.1～1.0μm，比表面积为20～25m²/g，有效硫酸钾含量≥99％。

所述的土壤活化菌剂为无色或白色粉末，粒径为0.1～1.0μm，比表面积为20～25m²/g，其固氮菌剂：解磷菌剂：硅酸盐细菌菌剂质量比为20～35∶1～5∶60～84。

本发明的有益效果在于：本发明提供的多功能组合型生态护坡基材中，砂质土为用量最大的原材料，自身胀缩变形率低，可有效抵御反复的冻融破坏，同时也为植物生长发育储存养分、水分等。有机物料与水泥用量位居第二，前者主要用于改善基材混合物的结构，为植物生长发育提供养分和水分，并在一定程度上活化基材混合物；后者与砂质土、过磷酸钙及聚丙烯纤维联合作用，主要用于增强基材混合物的抗水力冲刷性。过磷酸钙、磷酸二铵、磷酸二氢钾三者除了为植物生长发育提供氮、磷、钾养分之外，还可在不影响基材混合物抗水力冲刷性的前提下大大减弱水泥碱性，为植物生长发育创造较为适宜的pH值。亚硝酸钾、硫酸钾、聚丙烯纤维三者联合，可从微观和宏观多角度增强基材混合物的抗冻性，并提供钾肥。土壤活化菌剂可提供多种菌剂，主要用于活化基材混合物，便于生态护坡基材结构的改善和养分的释放。聚丙烯酸钾的应用，可使基材混合物的保水耐旱能力显著增强，并提供钾肥。

上述原材料均匀混合，并加水适量，便可制备出多功能组合型生态护坡基材。经多次试验验证，该生态护坡基材结构合理，抗冻性好、抗水力冲刷性强、肥效高、基材活化潜力大、保水耐旱能力持久，适宜营造高寒地区边坡土壤环境，其主要技术指标为：容重1.3～1.7m³/g、总孔隙率35～43％、抗水力冲刷性180～250t/(km²·a)、pH值7.2～8.6、肥力综合指数3.04～3.08(有机质15.3～30.6g/kg、全氮0.1～0.3g/kg、全磷1.8～2.6g/kg、全钾20～30g/kg)、酶活性10.8～23mg/(kg·d)、抗冻融循环次数≥80次(冻融循环次数为80次时，质量损失率≤15％，相对横向激振频率≥77.5％)。

具体实施方式

下文将结合具体实施例详细描述本发明的内容。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。

一、原材料的准备：

砂质土粒径0.075～2mm，含水率≤15％，冻胀率与融沉系数≤2.56％。

水泥为32.5R普通硅酸盐水泥。

有机物料为酒糟、动物粪便、植物秸秆、糠壳、腐叶土的一种或若干种的混合物，含水率≤15％，粒径≤2mm。

聚丙烯纤维单丝长12～19mm、直径0.18～2.0mm、抗拉强度≥3800Mpa、断裂伸长率≥27.6％。

过磷酸钙颗粒粒径1～2mm，有效磷含量5～7.5％，游离态钙离子9～13.5％。

磷酸二铵颗粒粒径1～2mm，有效氮含量18～21％，有效磷含量15～19.5％。

磷酸二氢钾颗粒粒径1～2mm，有效钾含量24～27％，有效磷含量6.5～9％。

聚丙烯酸钾颗粒粒径1～2mm，有效丙烯酸钾含量23～24％。

亚硝酸钾粉末粒径0.1～1.0μm，比表面积20～25m²/g，有效亚硝酸钾含量≥99％。

硫酸钾粉末粒径0.1～1.0μm，比表面积20～25m²/g，有效硫酸钾含量≥99％。

土壤活化菌剂粉末粒径0.1～1.0μm，比表面积20～25m²/g，其固氮菌剂：解磷菌剂：硅酸盐细菌菌剂质量比为20～35∶1～5∶60～84。

二、具体配制实例：

实施例1

取砂质土95Kg，水泥8Kg，有机物料8Kg，聚丙烯纤维4.5Kg，过磷酸钙4.5Kg，磷酸二铵2.5Kg，磷酸二氢钾2.5Kg：聚丙烯酸钾1.75Kg：亚硝酸钾1.75Kg：硫酸钾0.9Kg：土壤活化菌剂0.9Kg投入到搅拌机内，搅拌3分钟混合均匀后得到多功能组合型生态护坡基材。

实施例2

取砂质土105Kg，水泥12Kg，有机物料12Kg，聚丙烯纤维7.5Kg，过磷酸钙7.5Kg，磷酸二铵3.5Kg，磷酸二氢钾3.5Kg：聚丙烯酸钾2.25Kg：亚硝酸钾2.25Kg：硫酸钾1.1Kg：土壤活化菌剂1.1Kg投入到搅拌机内，搅拌3分钟混合均匀后得到多功能组合型生态护坡基材。

实施例3

取砂质土100Kg，水泥10Kg，有机物料10Kg，聚丙烯纤维6Kg，过磷酸钙6Kg，磷酸二铵3Kg，磷酸二氢钾3Kg：聚丙烯酸钾2Kg：亚硝酸钾2Kg：硫酸钾1Kg：土壤活化菌剂1Kg投入到搅拌机内，搅拌3分钟混合均匀后得到多功能组合型生态护坡基材。

三、多功能组合型生态护坡基材的施用

采用干喷方式将上述多功能组合型生态护坡基材经喷浆设备直接喷敷于岩石坡面，即可在高寒地区岩石边坡上营造出适宜植被修复的土壤环境。喷敷时根据现场情况在喷枪口加水适量。

四、各实施例多功能组合型生态护坡基材实施效果

下表1为各实施例多功能组合型生态护坡基材技术指标表，表1中同时列出了针对各项技术指标，起功效的各主要作用原材料。本发明多功能组合型生态护坡基材原料中，砂质土自身胀缩变形率低，可有效抵御反复的冻融破坏，同时为植物生长发育储存养分、水分等；有机物料主要用于改善基材混合物的结构，为植物生长发育提供养分和水分，并在一定程度上活化基材混合物；水泥与砂质土、过磷酸钙及聚丙烯纤维联合作用，主要用于增强基材混合物的抗水力冲刷性；过磷酸钙、磷酸二铵、磷酸二氢钾三者除了为植物生长发育提供氮、磷、钾养分之外，还可在不影响基材混合物抗水力冲刷性的前提下大大减弱水泥碱性，为植物生长发育创造较为适宜的pH值；亚硝酸钾、硫酸钾、聚丙烯纤维三者联合，可从微观和宏观多角度增强基材混合物的抗冻性，并提供钾肥；土壤活化菌剂主要用于活化基材混合物，便于生态护坡基材结构的改善和养分的释放；聚丙烯酸钾的应用，可使基材混合物的保水耐旱能力显著增强，并提供钾肥。

表1各实施例多功能组合型生态护坡基材各项技术指标

本文虽然已经给出了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

Claims

1.一种多功能组合型生态护坡基材，其特征在于，该生态护坡基材由砂质土、水泥、有机物料、聚丙烯纤维、过磷酸钙、磷酸二铵、磷酸二氢钾、聚丙烯酸钾、亚硝酸钾、硫酸钾和土壤活化菌剂均匀混合而成，以质量比计：砂质土：水泥：有机物料：聚丙烯纤维：过磷酸钙：磷酸二铵：磷酸二氢钾：聚丙烯酸钾：亚硝酸钾：硫酸钾：土壤活化菌剂＝95～105：8～12：8～12：4.5～7.5：4.5～7.5：2.5～3.5：2.5～3.5：1.75～2.25：1.75～2.25：0.9～1.1：0.9～1.1。

2.根据权利要求1所述的多功能组合型生态护坡基材，其特征在于，所述的生态护坡基材由砂质土、水泥、有机物料、聚丙烯纤维、过磷酸钙、磷酸二铵、磷酸二氢钾、聚丙烯酸钾、亚硝酸钾、硫酸钾和土壤活化菌剂均匀混合而成，以质量比计：砂质土：水泥：有机物料：聚丙烯纤维：过磷酸钙：磷酸二铵：磷酸二氢钾：聚丙烯酸钾：亚硝酸钾：硫酸钾：土壤活化菌剂＝100：10：10：6：6：3：3：2：2：1：1。

3.根据权利要求1所述的多功能组合型生态护坡基材，其特征在于，所述的砂质土粒径0.075～2mm，含水率≤15％，冻胀率与融沉系数≤2.56％；所述的水泥为32.5R普通硅酸盐水泥；所述的有机物料为酒糟、动物粪便、植物秸秆、糠壳、腐叶土的一种或若干种的混合物，含水率≤15％，粒径≤2mm。

4.根据权利要求1所述的多功能组合型生态护坡基材，其特征在于，所述的聚丙烯纤维为一种无机分子高聚物，自身无毒性，单丝纤维长12～19mm、直径0.18～2.0mm、抗拉强度≥3800Mpa、断裂伸长率≥27.6％。

5.根据权利要求1所述的多功能组合型生态护坡基材，其特征在于，所述的过磷酸钙为无色或浅灰色颗粒，粒径1～2mm，有效磷含量5～7.5％，游离态钙离子9～13.5％；所述的磷酸二铵为无色或浅灰色颗粒，粒径1～2mm，有效氮含量18～21％，有效磷含量15～19.5％。

6.根据权利要求1所述的多功能组合型生态护坡基材，其特征在于，所述的磷酸二氢钾为无色或浅灰色颗粒，粒径1～2mm，有效钾含量24～27％，有效磷含量6.5～9％。

7.根据权利要求1所述的多功能组合型生态护坡基材，其特征在于，所述的聚丙烯酸钾为白色或浅灰色颗粒，粒径1～2mm，有效丙烯酸钾含量23～24％。

8.根据权利要求1所述的多功能组合型生态护坡基材，其特征在于，所述的亚硝酸钾为白色或淡黄色粉末，粒径0.1～1.0μm，比表面积20～25m²/g，有效亚硝酸钾含量≥99％。

9.根据权利要求1所述的多功能组合型生态护坡基材，其特征在于，所述的硫酸钾为无色或白色粉末，粒径0.1～1.0μm，比表面积20～25m²/g，有效硫酸钾含量≥99％。

10.根据权利要求1所述的多功能组合型生态护坡基材，其特征在于，所述的土壤活化菌剂为无色或白色粉末，粒径0.1～1.0μm，比表面积20～25m²/g，其固氮菌剂：解磷菌剂：硅酸盐细菌菌剂间的质量比为20～35∶1～5∶60～84。