CN105950186A - 一种用作山体边坡绿化的保水土壤固化剂及其制备工艺 - Google Patents

一种用作山体边坡绿化的保水土壤固化剂及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用作山体边坡绿化的保水土壤固化剂及其制备工艺，该保水土壤固化剂，包括固化剂A与吸水材料，吸水材料由蒙脱石和高分子吸水树脂组成，其中固化剂A按照质量份的原料包括：去离子水30‑40份、氢氧化钠10‑15份、羟丙基甲基纤维素22‑30份、聚丙二醇缩水甘油醚2‑5份、碳酰二胺5‑7份、磷酸二氢钾5‑7份、乙二醇2‑3份、丙三醇4‑7份。固化剂A与吸水材料的质量比为3‑7:5‑8。蒙脱石和高分子吸水树脂的质量比为4‑8:4。本发明解决了泥浆施工层与原状土的附着问题，使土壤形成团粒多孔结构、松软透气，保水持续时间长，补水后土壤吸水性不改变，不起壳，同时具备良好的抗冻性，保障了绿化效果，社会效应与环境效应兼具，保证了植物的成活率。

Description

一种用作山体边坡绿化的保水土壤固化剂及其制备工艺
技术领域
本发明涉及绿化工程、抗旱保水技术领域，具体是一种用作山体边坡绿化的保水土壤固化剂及其制备工艺。
背景技术
随着人类活动对自然环境的影响，全球气温不断升高，干旱少雨地区越来越多，土地沙化问题也日趋严重，在农业生产以及荒漠绿化、少于干旱地区的山地、公路边坡绿化工程等领域，其土壤中水分易流失，无法栽种绿化植物的现象普遍。
现有多数保水剂主要用于填埋式和撒播栽种作物时与种植土进行搅拌(土壤保水剂201210525934.8)(一种抗旱保水剂CN102382660A)。但这种方式不适应于大规模山体绿化及公路边坡的绿化。本发明为液体浓缩液可直接使用大型机械混合泥浆和种子进行大规模绿化工程。
也有可作为大规模泥浆喷播绿化的保水剂(一种新型保水剂201610098126.6)(一种土壤保水剂201510875321.0)等，主要解决保水保肥的问题。但普遍存在的问题是，由于无机盐的加入土壤板结严重，限制植物根系发展，绿化效果不佳；由于粘结效果不好在绿化中施工层与原状土容易分离；特别是在高寒低温地区因前期保水植物冬季植物被结晶冰冻坏、冻死的现象严重，因此如何解决保水保肥的同时不起壳，不上冻，以保证土壤含水量大、保水时间长、再次吸水效果好、植物成活率高成为本发明研究方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种保水持续时间长、补水后土壤吸水性不改变、不起壳、具备良好的抗冻性的用作山体边坡绿化的保水土壤固化剂及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用作山体边坡绿化的保水土壤固化剂，包括固化剂A与吸水材料，吸水材料由蒙脱石和高分子吸水树脂组成，其中固化剂A按照质量份的原料包括：
去离子水 30-40份
氢氧化钠 10-15份
羟丙基甲基纤维素 22-30份
聚丙二醇缩水甘油醚 2-5份
碳酰二胺 5-7份
磷酸二氢钾 5-7份
乙二醇 2-3份
丙三醇 4-7份。
作为本发明进一步的方案：固化剂A按照质量份的原料包括：
去离子水 30-35份
氢氧化钠 10-15份
羟丙基甲基纤维素 25-30份
聚丙二醇缩水甘油醚 2-3份
碳酰二胺 5-7份
磷酸二氢钾 5-7份
乙二醇 2-3份
丙三醇 5-7份。
作为本发明进一步的方案：固化剂A与吸水材料的质量比为3-7:5-8。
作为本发明进一步的方案：固化剂A与吸水材料的质量比为3:5。
作为本发明进一步的方案：蒙脱石和高分子吸水树脂的质量比为4-8:4。
作为本发明进一步的方案：蒙脱石和高分子吸水树脂的质量比为6:4。
本发明另一目的是提供一种用作山体边坡绿化的保水土壤固化剂的制备工艺，包括以下步骤：
1)按照重量份分别称取固化剂A，在室温下将去离子水、氢氧化钠、羟丙基甲基纤维素、碳酰二胺、磷酸二氢钾加入反应釜，搅拌0.5h，蒸汽加热至60℃加入聚丙二醇缩水甘油醚、乙二醇、丙三醇，搅拌20min，升温至90℃，保温1h完成聚合反应，降温后进行高速搅拌，得到固化剂A；
2)将蒙脱石和高分子吸水树脂混合包装制得吸水材料；
3)将吸水材料与固化剂A混合即得保水土壤固化剂。
作为本发明进一步的方案：保水土壤固化剂在使用时，按照以下质量比例调配混合泥浆，水：固化剂A：吸水材料：泥土：复合有机肥＝50-70:3-7:5-8:20-30:2-5，将种子放入混合泥浆中并利用反应釜搅拌均匀，将混合泥浆喷施在绿化作业面上，喷施厚度为10-15cm。
作为本发明进一步的方案：水：固化剂A：吸水材料：泥土：复合有机肥＝70：3：5：20：2。
作为本发明进一步的方案：反应釜为夹套搅拌式反应釜，搅拌速度80r/min，压力0.3MPa。
上述步骤中，本发明中氢氧化钠为质量份的溶液；粘结剂使用羟丙基甲基纤维素，(MCC)交联剂使用聚丙二醇缩水甘油醚；抗冻剂使用乙二醇；蒙脱石选择钠盐蒙脱石；吸水树脂选择高分子SPA材料。
施工使用时，本发明使用高压泥浆喷射设备进行喷射，可以是泥浆泵也可是混凝土高压泵，一次性混合泥浆料不宜超过5吨，从混合到喷施完成时间应小于30分钟。作业完毕要求覆盖遮阳网。
本发明中各原料的作用及其原理：
氢氧化钠、羟丙基甲基纤维素。MCC起到加固土壤作用，在组分中二者作为固化剂，主要起粘结作用，不仅稳定性、耐盐性、pH稳定性、分散性和粘结性都很好等特点，确保泥浆干化后的固结效果及与原状土的连接性。同时具有增稠能力、保水性；丙三醇，本身就是一种建筑粘结剂同时又是一种吸潮材料，为无色粘稠液体，无气味、无毒，具有很强的吸水性，不仅起到辅助粘结固化作用还起到保湿作用。
碳酰二胺，即尿素，通过氢键作用被土壤吸附，其他大部分在脲酶的作用下水解成碳酸铵，进而生成碳酸和氢氧化铵。然后NH4+能被植物吸收和土壤胶体吸附，HCO3-也能被植物吸收，且不残留任何有害成分。另外尿素中含有的缩二脲也能在脲酶的作用下分解成氨和碳酸。同时也可作为交联剂，稳定和固结土壤，起到双重作用。
使用钾肥，选择磷酸二氢钾，不易失去钾离子和磷酸根离子，能缓冲土壤酸碱变化，稳定土壤的pH值。可促进花草根际微生物菌群生长繁殖。同时使花草根系发达，叶片肥厚浓绿，茎杆粗壮，抗病性、抗逆性增强。
抗冻剂使用乙二醇，冰点为-24℃，是目前有效降低其冰点、提高抗冻能力的材料同时具有溶解冰晶和阻止冰晶长大的作用。提高草种等作物的安全过冬的能力。
高吸水材料，选择钠基蒙脱石，晶层中的阳离子具有可交换性能，在一定的物理、化学条件下，不仅Ca2+、Mg2+、Na+、K+等可相互交换，具有吸水性、溶胀性、黏结性、吸附性、悬浮性、可塑性、和阳离子交换性等特点。钠基蒙脱石在水中分散程度高，其特点是吸水速率慢，但可吸水延续的时间长，总吸水量大，能吸附20倍于自己体积的水量，而且失水后，吸水及膨胀性能又得以恢复。由于其膨胀性可是土壤蓬松适合作物根系生长。高吸水树脂SAP，为网状高分子合成树脂。是具有亲水基团、能大量吸收水分而溶胀又能保持住水分不外流的合成树脂，吸水性能、耐盐碱性能和凝胶性都是非常强的，可吸收自身重量的100-150倍的水，从而达到长久保水之目的。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明为干旱地区大规模山体绿化和公路边坡的绿化工程，提供了一种成本低廉的泥浆绿化时需要的一种保水固化方案，解决了泥浆施工层与原状土的附着问题，保水持续时间长，补水后土壤吸水性不改变，不起壳，同时具备良好的抗冻性，保障了绿化效果，社会效应与环境效应兼具。
使用发明在干旱地区进行大面积山体喷施绿化，可以达到一次浇灌保持两个月湿润，不要浇水，能保证草种生长2-3个月内所需要的水分和养分，解决了只能保肥不能保水的问题，或是土壤粘覆能力差易起壳的问题。保水力为20-22kg/cm2，保住的水不流动不渗失，抗外界物理压力强，不会被一般的物理方法挤压出来.
使用本发明后可使土壤形成团粒多孔结构、松软透气，既保证植物需求，又可增加粘土的通透性和沙土的持水力。减少肥料的流失1/2，抗冻能力大大增强，不会因低温结晶冰冻冻坏植物保证了植物的成活率。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
1)在室温下将去离子水35质量份、氢氧化钠10质量份、羟丙基甲基纤维素28质量份、碳酰二胺7质量份、磷酸二氢钾7质量份加入反应釜，进行0.5h时间搅拌，蒸汽加热至60℃加入聚丙二醇缩水甘油醚3质量份、乙二醇3质量份、丙三醇7质量份，进行20m时间搅拌，升温至90℃，保温1h完成聚合反应。降温后进行高速搅拌，得到固化剂A。
2)将蒙脱石和高分子吸水树脂按6:4质量比包装成防潮高效的吸水材料，备现场使用。
3)现场使用时按照以下质量比例进行调配混合泥浆，水：上述步骤1)得到的固化剂A：上述步骤2)得到的吸水材料：泥土：复合有机肥＝70：3:5：20:2。喷施厚度一般10-15cm。
4)将种子放入混合泥浆中机器加拌均匀，使用高压喷枪将混合泥浆喷施在绿化作业面上，然后覆盖遮阳网。
实施例2
1)在室温下将去离子水40质量份、氢氧化钠10质量份、羟丙基甲基纤维素30质量份、碳酰二胺5质量份、磷酸二氢钾5质量份加入反应釜，进行0.5h时间搅拌，蒸汽加热至60℃加入聚丙二醇缩水甘油醚3质量份、乙二醇3质量份、丙三醇4质量份，进行20m时间搅拌，升温至90℃，保温1h完成聚合反应。降温后进行高速搅拌，得到固化剂A。
2)将蒙脱石和高分子吸水树脂按6:4质量比包装成防潮高效的吸水材料，备现场使用。
3)现场使用时按照以下质量比例进行调配混合泥浆，水：上述步骤1)得到的固化剂A：上述步骤2)得到的吸水材料：泥土：复合有机肥＝60：5:5：25:5。喷施厚度一般10-15cm。
4)将种子放入混合泥浆中机器加拌均匀，使用高压喷枪将混合泥浆喷施在绿化作业面上。然后覆盖遮阳网。
实施例3
1)在室温下将去离子水40质量份、氢氧化钠15质量份、羟丙基甲基纤维素22质量份、碳酰二胺5质量份、磷酸二氢钾5质量份加入反应釜，进行0.5h时间搅拌，蒸汽加热至60℃加入聚丙二醇缩水甘油醚5质量份、乙二醇3质量份、丙三醇5质量份，进行20m时间搅拌，升温至90℃，保温1h完成聚合反应。降温后进行高速搅拌，得到固化剂A。
2)将蒙脱石和高分子吸水树脂按6:4质量比包装成防潮高效的吸水材料，备现场使用。
3)现场使用时按照以下质量比例进行调配混合泥浆，水：上述步骤1)得到的固化剂A：上述步骤2)得到的吸水材料：泥土：复合有机肥＝50：7:8：30:5。喷施厚度一般8-10cm。
4)将种子放入混合泥浆中机器加拌均匀，使用高压喷枪在30分钟时间内将混合泥浆喷施在绿化作业面上。然后覆盖遮阳网。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种用作山体边坡绿化的保水土壤固化剂，其特征在于，包括固化剂A与吸水材料，吸水材料由蒙脱石和高分子吸水树脂组成，其中固化剂A按照质量份的原料包括：
去离子水 30-40份
氢氧化钠 10-15份
羟丙基甲基纤维素 22-30份
聚丙二醇缩水甘油醚 2-5份
碳酰二胺 5-7份
磷酸二氢钾 5-7份
乙二醇 2-3份
丙三醇 4-7份。
2.根据权利要求1所述的用作山体边坡绿化的保水土壤固化剂，其特征在于，固化剂A按照质量份的原料包括：
去离子水 30-35份
氢氧化钠 10-15份
羟丙基甲基纤维素 25-30份
聚丙二醇缩水甘油醚 2-3份
碳酰二胺 5-7份
磷酸二氢钾 5-7份
乙二醇 2-3份
丙三醇 5-7份。
3.根据权利要求1所述的用作山体边坡绿化的保水土壤固化剂，其特征在于，固化剂A与吸水材料的质量比为3-7:5-8。
4.根据权利要求3所述的用作山体边坡绿化的保水土壤固化剂，其特征在于，固化剂A与吸水材料的质量比为3:5。
5.根据权利要求1所述的用作山体边坡绿化的保水土壤固化剂，其特征在于，蒙脱石和高分子吸水树脂的质量比为4-8:4。
6.根据权利要求5所述的用作山体边坡绿化的保水土壤固化剂，其特征在于，蒙脱石和高分子吸水树脂的质量比为6:4。
7.一种如权利要求1-6任一所述的用作山体边坡绿化的保水土壤固化剂的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)按照重量份分别称取固化剂A，在室温下将去离子水、氢氧化钠、羟丙基甲基纤维素、碳酰二胺、磷酸二氢钾加入反应釜，搅拌0.5h，蒸汽加热至60℃加入聚丙二醇缩水甘油醚、乙二醇、丙三醇，搅拌20min，升温至90℃，保温1h完成聚合反应，降温后进行高速搅拌，得到固化剂A；
2)将蒙脱石和高分子吸水树脂混合包装制得吸水材料；
3)将吸水材料与固化剂A混合即得保水土壤固化剂。
8.根据权利要求1-6任一所述的用作山体边坡绿化的保水土壤固化剂，其特征在于，使用时，按照以下质量比例调配混合泥浆，水：固化剂A：吸水材料：泥土：复合有机肥＝50-70:3-7:5-8:20-30:2-5，将种子放入混合泥浆中并利用反应釜搅拌均匀，将混合泥浆喷施在绿化作业面上，喷施厚度为10-15cm。
9.根据权利要求8所述的用作山体边坡绿化的保水土壤固化剂，其特征在于，水：固化剂A：吸水材料：泥土：复合有机肥＝70：3：5：20：2。
10.根据权利要求8所述的用作山体边坡绿化的保水土壤固化剂，其特征在于，反应釜为夹套搅拌式反应釜，搅拌速度80r/min，压力0.3MPa。
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