CN107265970A - 生态型堤岸护坡土壤固化剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种生态型堤岸护坡土壤固化剂及其制备方法和应用，所述固化剂至少包括以下重量份的组分：水泥20~35份；粉煤灰45~65份；硬石膏6~15份；碱性激发剂3~5份；有机肥料2~6份。所述固化剂主要用于保护堤岸，不妨碍堤岸上植物的生长，持久牢固。

Description

生态型堤岸护坡土壤固化剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种生态型堤岸护坡土壤固化剂及其制备方法和应用。
背景技术
河道和湖泊的堤岸护坡起到对岸坡的防护作用，防止水土流失和护岸坍塌，因此对于护坡的强度有一定的要求，而目前广泛采用的堤岸护坡为了满足防冲的需要，多为混凝土等硬质化护岸，阻碍了水生生态系统的侧向连通性，影响河流或湖泊与陆域的能量和物质的交换，如采用土质护坡，又需要较平缓的坡比，增加了占地，同时土质护坡还存在水土流失的问题。
土壤固化剂是一种由多种无机、有机材料合成的用以固化各类土壤的新型节能环保工程材料。对于需加固的土壤，根据土壤的物理和化学性质，只需掺入一定量的固化剂，经拌匀、压实处理，即可达到需要的性能指标。采用土壤固化剂可以替代大量的石灰、水泥、粉煤灰、碎石、砾石等传统材料，节省资源、能源，节约土地，保护植被，大幅度减少二氧化碳等温室气体的排放量，有利于生态环境保护，经济、环境效益特别明显已经被广泛应用于公路的基层及底基层、水利护坡等工程建设当中。被美国《工程新闻》称为20世纪最伟大的发明之一。日本称之为21世纪的新型材料。
目前采用的土壤固化剂可以达到较高的硬度，但是添加土壤固化剂后缺乏植物生长的条件，导致植物难以生长在护坡上，影响了滨岸带的生态系统。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种生态型堤岸护坡土壤固化剂及其应用，用于解决现有技术中使用土壤固化剂后植物难以生长的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种生态型堤岸护坡土壤固化剂，所述固化剂至少包括以下重量份的组分：
优选地，所述固化剂至少包括以下重量份的组分：
优选地，所述固化剂至少包括以下重量份的组分：
所述水泥为符合(GB175-2007)规定的普通硅酸盐水泥，标号为42.5。
所述粉煤灰为符合(GBJ146—90)规定的II级粉煤灰。
硬石膏化学名为无水硫酸钙(CaSO4)，硬石膏产品符合(GBT 5483-1996)中A类二级规定，附着水含量小于4％。
优选地，所述硬石膏的粒径小于等于300目。
优选地，所述碱性激发剂选自氢氧化钙、氢氧化钠或氢氧化镁中的任意一种或几种，更优选为粉状。
优选地，所述的表面活性剂选自木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、乙酸钠或酒石酸钾钠的一种或几种。
优选地，所述有机肥料有机质干重≥40％，水分≤20％，总养分≥5％，pH为5.5～8.5。
优选地，所述有机肥料选自动物粪便、植物秸秆、厨房垃圾中的任意一种或几种。
本发明的另一方面公开了上述的生态型堤岸护坡土壤固化剂的制备方法，包括以下步骤：将硬石膏制成粉状加入上述组分中；将所有组分加入搅拌装置搅拌，即可。
本发明的另一方面公开了上述的生态型堤岸护坡土壤固化剂用于护堤的用途。
优选地，使用时，每翻耕一次堤案后将固化剂洒在堤岸上，最后一次翻耕后在堤岸上洒水，夯实。
优选地，所述固化剂至少分3次洒在堤岸上，更优选地，所述固化剂分3次加入，按时间先后三次加入的固化剂的重量比为2～4:2～4:3～5；更优选地三次加入的固化剂的重量比为3:3:4。
优选地，所述洒水所使用的水的重量与固化剂的重量比为1:4～6；更优选为1:5.
优选地，所述将固化剂置于堤岸上之前移除地表2～5cm厚的土壤；更优选地，移除的土壤用于与植物种子混匀后将植物种植在堤岸上。
优选地，所述翻耕的深度为15～20cm；
优选地，所述夯实度为0.85-0.9。
优选地，每平方米所述堤岸上使用固化剂的量为5～15kg，更优选为8～12kg。
优选地，所述堤岸上种植的植物狗牙根、牛筋草、苜蓿、高羊茅、黑麦草的一种或多种。
狗牙根(学名：Cynodon dactylon(L.)Pers.)是禾本科、狗牙根属低矮草本植物。
牛筋草(学名：Eleusine indica(L.)Gaertn.)，一年生草本，禾本科植物。
苜蓿，Medicago Sativa Linn，豆科，是一种多年生开花植物。
高羊茅，Festuca elata，又名：羊茅，属禾本目，禾本科多年生地被植物。
黑麦草，Lolium perenne L.多年生植物，禾本科，黑麦草属植物。
如上所述，本发明的生态型堤岸护坡土壤固化剂，具有以下有益效果：
可以对土质护坡进行加固固化，同时满足生长植物条件；例如狗牙根、牛筋草、苜蓿、高羊茅、黑麦草，利用普通硅酸盐水泥和粉煤灰，可以通过水化作用形成硅酸盐水化产物，提升土壤的抗剪切力，利用表面活性剂和有机肥料可中和土壤碱度并提供水分，促进植物萌发和根系生长，达到硬化堤岸护坡并绿化保护护坡，恢复生态侧向连通性的目的。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置。此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围；在本发明说明书和权利要求书中，除非文中另外明确指出，单数形式“一个”、“一”和“这个”包括复数形式。
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外，根据本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。
实施例1按质量比，将普通硅酸盐水泥20千克，粉煤灰65千克，过300目后的硬石膏6千克，氢氧化钙5千克，酒石酸钾钠2千克和鸡粪2千克进行混合，拌匀后形成一种生态型堤岸护坡土壤固化剂。
选定一处河道堤岸护坡，对长3米，宽2米的区域利用上述生态型堤岸护坡土壤固化剂对其进行改造，形成试验区域，对选定区域周边设立一处同样面积区域为对比区域，进行不添加土壤固化剂的对比。
对试验区域和对比区域均移除表层3cm左右的表土，堆放在护岸边待用。利用小型松土机对试验区域和对比区域移除表土后的土壤进行深度为15～20cm的翻耕。
试验区域在翻耕后分三次共拌入60kg的固化剂，每次拌撒固化剂后均利用小型松土机进行翻耕拌匀，三次的固化剂拌入量分别为18kg，18kg和24kg，最后一次翻耕后用喷壶均匀喷洒12L水进入试验区域，在水分充分渗入试验区域土壤后，用小型蛙式打夯机对试验区域进行夯实，压实度为0.9。
将浸泡12h的狗牙根种子拌入试验区域移除的表土，混匀后均匀铺撒在试验区域夯实的土层上，进行适度压实，覆盖的含种子的表土恢复成于周边护岸类似的压实度。上面覆盖一层喷水的无纺布，防止试验区域土壤水分蒸发过快，影响种子萌发。
对比区域同样翻耕3次，最后一次翻耕后用喷壶均匀喷洒12L水进入试验区域，在水分充分渗入试验区域土壤后，用小型蛙式打夯机对试验区域进行夯实，压实度为0.9。将浸泡12h的狗牙根种子拌入对比区域移除的表土，混匀后均匀铺撒在对比区域夯实的土层上，进行适度压实，覆盖的含种子的表土恢复成于周边护岸类似的压实度。上面覆盖一层喷水的无纺布，防止对比区域土壤水分蒸发过快，影响种子萌发。
表1为试验区域和对比区域在处理后不同时间后狗牙根生长情况记录，分别记录了植物株高和根长。
表1狗牙根生长情况记录表(cm)
由表1可以看出，在萌发时间上，试验区域的狗牙根萌发的较迟，但是随时间延长，试验区域狗牙根在植物株高和根长上面都在后期与对比区域没有明显区别。说明在试验区域施加一种生态型堤岸护坡土壤固化剂后，可以正常生长狗牙根。
实施例2将普通硅酸盐水泥35千克，粉煤灰45千克，过300目后的硬石膏9千克，氢氧化钙3千克，木质素磺酸钠4千克和有机肥料(鸡粪和粉碎后1cm长左右的植物秸秆)4千克进行混合，拌匀后形成一种生态型堤岸护坡土壤固化剂。
选定一处河道堤岸护坡，对长2米，宽2米的区域利用一种生态型堤岸护坡土壤固化剂对其进行改造，形成试验区域，对选定区域周边设立一处同样面积区域为对比区域，进行不添加土壤固化剂的对比。
对试验区域和对比区域均移除表层3cm左右的表土，堆放在护岸边待用。利用小型松土机对试验区域和对比区域移除表土后的土壤进行深度为15～20cm的翻耕。
试验区域在翻耕后分三次共拌入40kg的固化剂，每次拌撒固化剂后均利用小型松土机进行翻耕拌匀，三次的固化剂拌入量分别为12kg，12kg和16kg，最后一次翻耕后用喷壶均匀喷洒10L水进入试验区域，在水分充分渗入试验区域土壤后，用小型蛙式打夯机对试验区域进行夯实，压实度为0.85。
将浸泡12h的狗牙根种子拌入试验区域移除的表土，混匀后均匀铺撒在试验区域夯实的土层上，进行适度压实，覆盖的含种子的表土恢复成于周边护岸类似的压实度。上面覆盖一层喷水的无纺布，防止试验区域土壤水分蒸发过快，影响种子萌发。
对比区域同样翻耕3次，最后一次翻耕后用喷壶均匀喷洒10L水进入试验区域，在水分充分渗入试验区域土壤后，用小型蛙式打夯机对试验区域进行夯实，压实度为0.85。将浸泡12h的狗牙根种子拌入对比区域移除的表土，混匀后均匀铺撒在对比区域夯实的土层上，进行适度压实，覆盖的含种子的表土恢复成于周边护岸类似的压实度。上面覆盖一层喷水的无纺布，防止对比区域土壤水分蒸发过快，影响种子萌发。
表2为试验区域和对比区域在处理后不同时间后狗牙根生长情况记录，分别记录了植物株高和根长。
表2狗牙根生长情况记录表(cm)
由表1可以看出，在萌发时间上，试验区域的狗牙根萌发的较迟，但是随时间延长，试验区域狗牙根在植物株高和根长上面都在后期与对比区域没有明显区别。说明在试验区域施加一种生态型堤岸护坡土壤固化剂后，可以正常生长狗牙根。
实施例3按质量比，将普通硅酸盐水泥24千克，粉煤灰47千克，过300目后的硬石膏15千克，氢氧化钙3千克，酒石酸钾钠6千克和有机肥料(粉碎后的厨房垃圾和粉碎后1cm长左右的植物秸秆)5千克进行混合，拌匀后形成一种生态型堤岸护坡土壤固化剂。
选定一处河道堤岸护坡，对长3米，宽2米的区域利用一种生态型堤岸护坡土壤固化剂对其进行改造，形成试验区域，对选定区域周边设立一处同样面积区域为对比区域，进行不添加土壤固化剂的对比。
对试验区域和对比区域均移除表层3cm左右的表土，堆放在护岸边待用。利用小型松土机对试验区域和对比区域移除表土后的土壤进行深度为15～20cm的翻耕。
试验区域在翻耕后分三次共拌入60kg的固化剂，每次拌撒固化剂后均利用小型松土机进行翻耕拌匀，三次的固化剂拌入量分别为18kg，18kg和24kg，最后一次翻耕后用喷壶均匀喷洒10L水进入试验区域，在水分充分渗入试验区域土壤后，用小型蛙式打夯机对试验区域进行夯实，压实度为0.9。
将浸泡12h的高羊茅种子拌入试验区域移除的表土，混匀后均匀铺撒在试验区域夯实的土层上，进行适度压实，覆盖的含种子的表土恢复成于周边护岸类似的压实度。上面覆盖一层喷水的无纺布，防止试验区域土壤水分蒸发过快，影响种子萌发。
对比区域同样翻耕3次，最后一次翻耕后用喷壶均匀喷洒10L水进入试验区域，在水分充分渗入试验区域土壤后，用小型蛙式打夯机对试验区域进行夯实，压实度为0.9。将浸泡12h的高羊茅种子拌入对比区域移除的表土，混匀后均匀铺撒在对比区域夯实的土层上，进行适度压实，覆盖的含种子的表土恢复成于周边护岸类似的压实度。上面覆盖一层喷水的无纺布，防止对比区域土壤水分蒸发过快，影响种子萌发。
表3为试验区域和对比区域在处理后不同时间后高羊茅生长情况记录，分别记录了植物株高和根长。
表3高羊茅生长情况记录表(cm)
由表3可以看出，在萌发时间上，试验区域的高羊茅萌发的较迟，但是随时间延长，试验区域高羊茅在植物株高和根长上面都在后期与对比区域没有明显区别。说明在试验区域施加一种生态型堤岸护坡土壤固化剂后，可以正常生长高羊茅。
综上所述，本发明的一种生态型堤岸护坡土壤固化剂，可以很好解决固化后的土壤生长植物的需求。本发明通过普通硅酸盐水泥和粉煤灰的水化作用形成强度较高的水化产物，提高护坡的硬度和抗剪切力，同时通过有机肥料对土壤pH的缓冲作用和提供营养成分，满足生长植物的需求，形成优美的滨岸带生态环境，具有较高的产业利用价值。
以上的实施例是为了说明本发明公开的实施方案，并不能理解为对本发明的限制。此外，本文所列出的各种修改以及发明中方法、组合物的变化，在不脱离本发明的范围和精神的前提下对本领域内的技术人员来说是显而易见的。虽然已结合本发明的多种具体优选实施例对本发明进行了具体的描述，但应当理解，本发明不应仅限于这些具体实施例。事实上，各种如上所述的对本领域内的技术人员来说显而易见的修改来获取发明都应包括在本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种生态型堤岸护坡土壤固化剂，其特征在于，所述固化剂至少包括以下重量份的组分：
2.根据权利要求1所述的生态型堤岸护坡土壤固化剂，其特征在于，所述固化剂至少包括以下重量份的组分：
3.根据权利要求1所述的生态型堤岸护坡土壤固化剂，其特征在于：所述硬石膏的粒径小于等于300目。
4.根据权利要求1所述的生态型堤岸护坡土壤固化剂，其特征在于：所述碱性激发剂选自氢氧化钙、氢氧化钠、或氢氧化镁中的任意一种或几种组合。
5.根据权利要求1所述的生态型堤岸护坡土壤固化剂，其特征在于：所述的表面活性剂选自木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、乙酸钠、或酒石酸钾钠的任意一种或几种。
6.根据权利要求1所述的生态型堤岸护坡土壤固化剂，其特征在于：所述有机肥料中有机质干重≥40％，水分≤20％，总养分≥5％，pH为5.5～8.5。
7.根据权利要求1所述的生态型堤岸护坡土壤固化剂，其特征在于：所述有机肥料选自动物粪便、植物秸秆、厨房垃圾中的任意一种或几种。
8.如权利要求1～7任意一项权利要求所述的生态型堤岸护坡土壤固化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将硬石膏制成颗粒状加入所述组分中；将所有组分加入搅拌装置中搅拌，即可。
9.根据权利要求1～7任意一项所述的生态型堤岸护坡土壤固化剂用于护堤的用途。
10.如权利要求9所述的用途，其特征在于，使用时，每翻耕一次堤岸后将固化剂洒在堤岸上，最后一次翻耕后在堤岸上洒水，夯实。
11.如权利要求10所述的用途，其特征在于，还包括以下特征中的任意一种或几种：
(1)所述固化剂至少分3次洒在堤岸上，更优选地，所述固化剂分3次加入，按时间先后三次加入的固化剂的重量比为2～4:2～4:3～5；
(2)所述洒水所使用的水的重量与固化剂的重量比为1:4～6；
(3)所述将固化剂置于堤岸上之前移除地表2～5cm厚的土壤；
(4)所述翻耕的深度为15～20cm；
(5)所述夯实度为0.85-0.9；
(6)每平方米所述堤岸上使用固化剂的量为5～15kg。
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