CN109020392A - 边坡防护材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种边坡防护材料，所述防护材料原料按重量份包括以下组分：普通硅酸盐水泥50‑60份、粘土30‑40份、棉籽壳5‑15份、黄砂5‑10份、玉米秸秆5‑15份、陶粒1‑10份、浮石1‑10份、聚苯颗粒1‑10份、活性碳粉4‑8份、纳米铁5‑10份、改性中药渣6‑12份；可与土壤相互作用，提供水、气、肥、热等植被生长要素的存储和迁移途径，有利于植被的生长发育，可有效提高边坡土壤的水土保持，防止或减缓边坡侵蚀，可避免湿胀跨落、剥落、植被短期退化等现象的产生。
Description
技术领域
本发明是涉及边坡治理领域，特别涉及一种边坡防护材料。
背景技术
边坡生态防护技术是基于生态工程学、工程力学、植物学、水力学等学科的基本原理，利用活性植被材料，结合其他工程材料在边坡上构建具生态功能的护坡系统，通过生态工程自支撑、自组织、与自我修复等功能来实现边坡的抗冲蚀、抗滑动和生态恢复，以达到减少水土流失、维持生态多样性和生态平衡及美化环境等目的。近年来，我国边坡生态防护技术方面得到了一定发展，它能弥补传统防护工程护坡的不足，并且可以满足人们对环境保护的要求，但由于起步较晚，技术和理论都还不是很成熟，还存在许多问题需要解决。中国专利CN1443439提供了一种岩石边坡生态防护植物生长基质，该基质由泥炭、黏土、农作物堆肥、土壤稳定剂、土壤改良剂、土壤营养剂、保水剂及植物种子构成。中国专利CN1669403公开了一种岩石边坡生物防护绿化基材，由褐煤、生物菌肥、基材调整改良剂、纤维、保水剂和粘结剂组成。中国专利CN1358685公开了一种绿化混凝土添加剂，属于边坡绿化用混凝土的添加成分，解决了在边坡绿化过程中在混凝土中植被生长的问题。相关报道主要侧重于植物种子与生长基材的复配，对边坡土壤的改性研究较少，致使边坡在生态防护处理后仍存在湿胀跨落、剥落、植被短期退化等现象。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种边坡防护材料，可与土壤相互作用，提供水、气、肥、热等植被生长要素的存储和迁移途径，有利于植被的生长发育，可有效提高边坡土壤的水土保持，防止或减缓边坡侵蚀，可避免湿胀跨落、剥落、植被短期退化等现象的产生。
本发明的边坡防护材料，所述防护材料原料按重量份包括以下组分：普通硅酸盐水泥50-60份、粘土30-40份、棉籽壳5-15份、黄砂5-10份、玉米秸秆5-15份、陶粒1-10份、浮石1-10份、聚苯颗粒1-10份、活性碳粉4-8份、纳米铁5-10份、改性中药渣6-12份，所述玉米秸秆通过下述方式处理：
a.将衣康酸溶于去离子水配制成浓度为20％的衣康酸水溶液，然后缓慢滴加浓度为20％的NaOH溶液得到中和度为55％～75％的衣康酸溶液后加入丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和N，N-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌至完全溶解；
b.将玉米秸秆用去离子水洗涤、烘干后粉碎至100～200目，然后与N，N-二亚甲基甲酰胺混合后以40kHz、300W的超声预处理，然后加入植酸和尿素升温到50～90℃反应2～6h，将反应后的产物冷却至室温经过滤后于温度为45～55℃下烘干；
c.将步骤b中所得产物加热至温度为75～85℃糊化30～40min，然后降温至55～65℃与步骤a中的产物混合，然后加入浓度为20％的(NH4)2S2O8-NaHSO3聚合反应2～3h后将聚合物凝胶倒用乙醇沉淀，洗涤2～3次后于温度为40～60℃下干燥，然后用粉碎机粉碎，用丙酮在索氏抽提器中抽提分离8～16小时，去除均聚物后于温度为50～70℃下干燥，粉碎；
进一步，普通硅酸盐水泥55份、粘土35份、棉籽壳10份、黄砂7份、玉米秸秆10份、陶粒6份、浮石6份、聚苯颗粒6份、活性碳粉6份、纳米铁7份、改性中药渣8份；
进一步，所述玉米秸秆粒径为20-30mm；
进一步，所述改性中药渣经过下述方式制备：
d.将麦冬、甘草和板蓝根的混合药渣洗净、烘干、粉碎至粒径为80-100目，然后加入活化剂，按一定的固液比充分搅拌混匀，于室温下静置24h；
e.将浸渍好的料液于温度为80-90℃下干燥，烘干至含水率＜15％，然后将其放入通有氮气的管式炉中，从室温以10℃/min的升温速率升至活化温度500-600℃，然后恒温1-1.5小时；
f.将活化好的样品冷却后，用浓度为3mol/L的HCl溶液酸洗，浸泡30-40min后，用温度为70℃～80℃的蒸馏水反复洗涤，直至p H值在中性范围；
g.将洗涤好的样品放入干燥箱中，于温度为110-120℃下烘干后冷却并研磨粉碎至粒径为200-250目。
本发明的有益效果：本发明的边坡防护材料，所采用的玉米秸秆可以有效地改善边坡土壤的持水性能，提高土壤的持水量以及降低土壤中水分的蒸还可以减少肥料养分的流失，提高土壤中肥料的含量；陶粒、浮石、聚苯颗粒、活性碳粉和纳米铁等颗粒材料的复配提高净水能力和植物的形容性，形成三维多孔孔隙，同时又可去除重金属，改性中药渣起到修复土壤给植被提供营养基质的目的，各组分相互协同作用形成的防护材料，具有与土壤相似的功能结构、物质基础和环境条件，存在大量贯通的微裂缝和非毛管孔隙，在颗粒或微团聚体间也含有大量的毛管孔隙因而具有持水力强和通气性好的特点，可与土壤相互作用，提供水、气、肥、热等植被生长要素的存储和迁移途径，有利于植被的生长发育，可有效提高边坡土壤的水土保持，防止或减缓边坡侵蚀。经生态防护处理的边坡土壤不会出现湿胀跨落、剥落、植被短期退化等现象。
具体实施方式
实施例一
本实施例的边坡防护材料，所述防护材料原料按重量份包括以下组分：普通硅酸盐水泥50份、粘土30份、棉籽壳5份、黄砂5份、玉米秸秆5份、陶粒1份、浮石1份、聚苯颗粒1份、活性碳粉4份、纳米铁5份、改性中药渣6份，所述玉米秸秆通过下述方式处理：
a.将衣康酸溶于去离子水配制成浓度为20％的衣康酸水溶液，然后缓慢滴加浓度为20％的NaOH溶液得到中和度为55％的衣康酸溶液后加入丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和N，N-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌至完全溶解；
b.将玉米秸秆用去离子水洗涤、烘干后粉碎至100目，然后与N，N-二亚甲基甲酰胺混合后以40kHz、300W的超声预处理，然后加入植酸和尿素升温到50℃反应2h，将反应后的产物冷却至室温经过滤后于温度为45℃下烘干；
c.将步骤b中所得产物加热至温度为75℃糊化30min，然后降温至55℃与步骤a中的产物混合，然后加入浓度为20％的(NH4)2S2O8-NaHSO3聚合反应2h后将聚合物凝胶倒用乙醇沉淀，洗涤2次后于温度为40℃下干燥，然后用粉碎机粉碎，用丙酮在索氏抽提器中抽提分离8小时，去除均聚物后于温度为50℃下干燥，粉碎；
所述改性中药渣经过下述方式制备：
d.将麦冬、甘草和板蓝根的混合药渣洗净、烘干、粉碎至粒径为80目，然后加入活化剂，按一定的固液比充分搅拌混匀，于室温下静置24h；
e.将浸渍好的料液于温度为80℃下干燥，烘干至含水率＜15％，然后将其放入通有氮气的管式炉中，从室温以10℃/min的升温速率升至活化温度500℃，然后恒温1小时；
f.将活化好的样品冷却后，用浓度为3mol/L的HCl溶液酸洗，浸泡30min后，用温度为70℃的蒸馏水反复洗涤，直至p H值在中性范围；
g.将洗涤好的样品放入干燥箱中，于温度为110℃下烘干后冷却并研磨粉碎至粒径为200目。
所述玉米秸秆粒径为20mm。
实施例二
本实施例的边坡防护材料，所述防护材料原料按重量份包括以下组分：普通硅酸盐水泥60份、粘土40份、棉籽壳15份、黄砂10份、玉米秸秆5-15份、陶粒10份、浮石10份、聚苯颗粒10份、活性碳粉8份、纳米铁10份、改性中药渣12份，所述玉米秸秆通过下述方式处理：
a.将衣康酸溶于去离子水配制成浓度为20％的衣康酸水溶液，然后缓慢滴加浓度为20％的NaOH溶液得到中和度为75％的衣康酸溶液后加入丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和N，N-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌至完全溶解；
b.将玉米秸秆用去离子水洗涤、烘干后粉碎至200目，然后与N，N-二亚甲基甲酰胺混合后以40kHz、300W的超声预处理，然后加入植酸和尿素升温到90℃反应6h，将反应后的产物冷却至室温经过滤后于温度为55℃下烘干；
c.将步骤b中所得产物加热至温度为85℃糊化40min，然后降温至65℃与步骤a中的产物混合，然后加入浓度为20％的(NH4)2S2O8-NaHSO3聚合反应3h后将聚合物凝胶倒用乙醇沉淀，洗涤3次后于温度为60℃下干燥，然后用粉碎机粉碎，用丙酮在索氏抽提器中抽提分离16小时，去除均聚物后于温度为70℃下干燥，粉碎；
所述改性中药渣经过下述方式制备：
d.将麦冬、甘草和板蓝根的混合药渣洗净、烘干、粉碎至粒径为100目，然后加入活化剂，按一定的固液比充分搅拌混匀，于室温下静置24h；
e.将浸渍好的料液于温度为90℃下干燥，烘干至含水率＜15％，然后将其放入通有氮气的管式炉中，从室温以10℃/min的升温速率升至活化温度600℃，然后恒温1.5小时；
f.将活化好的样品冷却后，用浓度为3mol/L的HCl溶液酸洗，浸泡40min后，用温度为80℃的蒸馏水反复洗涤，直至p H值在中性范围；
g.将洗涤好的样品放入干燥箱中，于温度为120℃下烘干后冷却并研磨粉碎至粒径为200目。
所述玉米秸秆粒径为30mm。
实施例三
本实施例的边坡防护材料，所述防护材料原料按重量份包括以下组分：普通硅酸盐水泥50份、粘土40份、棉籽壳5份、黄砂10份、玉米秸秆5-15份、陶粒1份、浮石10份、聚苯颗粒1份、活性碳粉8份、纳米铁5份、改性中药渣6份，所述玉米秸秆通过下述方式处理：
a.将衣康酸溶于去离子水配制成浓度为20％的衣康酸水溶液，然后缓慢滴加浓度为20％的NaOH溶液得到中和度为55％的衣康酸溶液后加入丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和N，N-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌至完全溶解；
b.将玉米秸秆用去离子水洗涤、烘干后粉碎至200目，然后与N，N-二亚甲基甲酰胺混合后以40kHz、300W的超声预处理，然后加入植酸和尿素升温到50℃反应6h，将反应后的产物冷却至室温经过滤后于温度为45℃下烘干；
c.将步骤b中所得产物加热至温度为85℃糊化30min，然后降温至65℃与步骤a中的产物混合，然后加入浓度为20％的(NH4)2S2O8-NaHSO3聚合反应2h后将聚合物凝胶倒用乙醇沉淀，洗涤2次后于温度为60℃下干燥，然后用粉碎机粉碎，用丙酮在索氏抽提器中抽提分离8小时，去除均聚物后于温度为70℃下干燥，粉碎；
所述改性中药渣经过下述方式制备：
d.将麦冬、甘草和板蓝根的混合药渣洗净、烘干、粉碎至粒径为100目，然后加入活化剂，按一定的固液比充分搅拌混匀，于室温下静置24h；
e.将浸渍好的料液于温度为80℃下干燥，烘干至含水率＜15％，然后将其放入通有氮气的管式炉中，从室温以10℃/min的升温速率升至活化温度600℃，然后恒温1小时；
f.将活化好的样品冷却后，用浓度为3mol/L的HCl溶液酸洗，浸泡40min后，用温度为70℃的蒸馏水反复洗涤，直至p H值在中性范围；
g.将洗涤好的样品放入干燥箱中，于温度为120℃下烘干后冷却并研磨粉碎至粒径为200目。
所述玉米秸秆粒径为20mm。
实施例四
本实施例的边坡防护材料，所述防护材料原料按重量份包括以下组分：普通硅酸盐水泥60份、粘土30份、棉籽壳10份、黄砂10份、玉米秸秆5-15份、陶粒10份、浮石1份、聚苯颗粒3份、活性碳粉8份、纳米铁5份、改性中药渣12份，所述玉米秸秆通过下述方式处理：
a.将衣康酸溶于去离子水配制成浓度为20％的衣康酸水溶液，然后缓慢滴加浓度为20％的NaOH溶液得到中和度为75％的衣康酸溶液后加入丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和N，N-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌至完全溶解；
b.将玉米秸秆用去离子水洗涤、烘干后粉碎至100目，然后与N，N-二亚甲基甲酰胺混合后以40kHz、300W的超声预处理，然后加入植酸55℃下烘干；
c.将步骤b中所得产物加热至温度为75℃糊化40min，然后降温至55℃与步骤a中的产物混合，然后加入浓度为20％的(NH4)2S2O8-NaHSO3聚合反应3h后将聚合物凝胶倒用乙醇沉淀，洗涤2次后于温度为60℃下干燥，然后用粉碎机粉碎，用丙酮在索氏抽提器中抽提分离8小时，去除均聚物后于温度为70℃下干燥，粉碎；
所述改性中药渣经过下述方式制备：
d.将麦冬、甘草和板蓝根的混合药渣洗净、烘干、粉碎至粒径为95目，然后加入活化剂，按一定的固液(固液比为1：5)比充分搅拌混匀，于室温下静置24h；
e.将浸渍好的料液于温度为85下干燥，烘干至含水率＜15％，然后将其放入通有氮气的管式炉中，从室温以10℃/min的升温速率升至活化温度510℃，然后恒温1.2小时；
f.将活化好的样品冷却后，用浓度为3mol/L的HCl溶液酸洗，浸泡30min后，用温度为80℃的蒸馏水反复洗涤，直至p H值在中性范围；
g.将洗涤好的样品放入干燥箱中，于温度为115℃下烘干后冷却并研磨粉碎至粒径240目。
所述玉米秸秆粒径为25mm。
实施例五
本实施例的边坡防护材料，所述防护材料原料按重量份包括以下组分：普通硅酸盐水泥50份、粘土40份、棉籽壳8份、黄砂5份、玉米秸秆5-15份、陶粒1份、浮石10份、聚苯颗粒2份、活性碳粉7份、纳米铁7份、改性中药渣12份，所述玉米秸秆通过下述方式处理：
a.将衣康酸溶于去离子水配制成浓度为20％的衣康酸水溶液，然后缓慢滴加浓度为20％的NaOH溶液得到中和度为60％的衣康酸溶液后加入丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和N，N-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌至完全溶解；
b.将玉米秸秆用去离子水洗涤、烘干后粉碎至150目，然后与N，N-二亚甲基甲酰胺(DMF)混合后以40kHz、300W的超声预处理，然后加入植酸和尿素升温到60℃反应4h，将反应后的产物冷却至室温经过滤后于温度为48℃下烘干；
c.将步骤b中所得产物加热至温度为78℃糊化35min，然后降温至65℃与步骤a中的产物混合，然后加入浓度为20％的(NH4)2S2O8-NaHSO3聚合反应2h后将聚合物凝胶倒用乙醇沉淀，洗涤2次后于温度为55℃下干燥，然后用粉碎机粉碎，用丙酮在索氏抽提器中抽提分离10小时，去除均聚物后于温度为65℃下干燥，粉碎；
所述改性中药渣经过下述方式制备：
d.将麦冬、甘草和板蓝根的混合药渣洗净、烘干、粉碎至粒径为80目，然后加入活化剂，按一定的固液比(1：10)充分搅拌混匀，于室温下静置24h；
e.将浸渍好的料液于温度为80-90℃下干燥，烘干至含水率＜15％，然后将其放入通有氮气的管式炉中，从室温以10℃/min的升温速率升至活化温度500℃，然后恒温1.2小时；
f.将活化好的样品冷却后，用浓度为3mol/L的HCl溶液酸洗，浸泡35min后，用温度为75℃的蒸馏水反复洗涤，直至p H值在中性范围；
g.将洗涤好的样品放入干燥箱中，于温度为120℃下烘干后冷却并研磨粉碎至粒径为200目。
所述玉米秸秆粒径为28mm。
实施例六
本实施例的边坡防护材料，所述防护材料原料按重量份包括以下组分：普通硅酸盐水泥55份、粘土35份、棉籽壳10份、黄砂7份、玉米秸秆5-15份、陶粒6份、浮石6份、聚苯颗粒6份、活性碳粉6份、纳米铁7份、改性中药渣8份；
所述玉米秸秆通过下述方式处理：
a.将衣康酸溶于去离子水配制成浓度为20％的衣康酸水溶液，然后缓慢滴加浓度为20％的NaOH溶液得到中和度为60％的衣康酸溶液后加入丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和N，N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)，搅拌至完全溶解；
b.将玉米秸秆用去离子水洗涤、烘干后粉碎至150目，然后与N，N-二亚甲基甲酰胺(DMF)混合后以40kHz、300W的超声预处理，然后加入植酸和尿素升温到70℃反应4h，将反应后的产物冷却至室温经过滤后于温度为50℃下烘干；
c.将步骤b中所得产物加热至温度为80℃糊化35min，然后降温至60℃与步骤a中的产物混合，然后加入浓度为20％的(NH4)2S2O8-NaHSO3聚合反应2.5h后将聚合物凝胶倒用乙醇沉淀，洗涤3次后于温度为50℃下干燥，然后用粉碎机粉碎，用丙酮在索氏抽提器中抽提分离12小时，去除均聚物后于温度为60℃下干燥，粉碎；
所述改性中药渣经过下述方式制备：
d.将麦冬、甘草和板蓝根的混合药渣洗净、烘干、粉碎至粒径为90目，然后加入活化剂，按一定的固液比(1:8)充分搅拌混匀，于室温下静置24h；
e.将浸渍好的料液于温度为85℃下干燥，烘干至含水率＜15％，然后将其放入通有氮气的管式炉中，从室温以10℃/min的升温速率升至活化温度550℃，然后恒温1.2小时；
f.将活化好的样品冷却后，用浓度为3mol/L的HCl溶液酸洗，浸泡35min后，用温度为75℃的蒸馏水反复洗涤，直至p H值在中性范围；
g.将洗涤好的样品放入干燥箱中，于温度为115℃下烘干后冷却并研磨粉碎至粒径为230目。
所述玉米秸秆粒径为20-30mm。
上述实施例中，衣康酸与N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)的质量比为7：3。
将上述实施例的防护材料与草种和植物纤维等通过搅拌机加水均匀混合，输送至高压喷射机向边坡喷射，然后洒水养护，养护后的边坡可抵御降雨量大于700mm的暴雨长时间冲刷，在播种50d后坡面植被覆盖率达到80％以上，70天后坡面基本被植被覆盖，可实现绿化和护坡的一次性完成。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种边坡防护材料，其特征在于：所述防护材料原料按重量份包括以下组分：普通硅酸盐水泥50-60份、粘土30-40份、棉籽壳5-15份、黄砂5-10份、玉米秸秆5-15份、陶粒1-10份、浮石1-10份、聚苯颗粒1-10份、活性碳粉4-8份、纳米铁5-10份、改性中药渣6-12份，所述玉米秸秆通过下述方式处理：
a.将衣康酸溶于去离子水配制成浓度为20％的衣康酸水溶液，然后缓慢滴加浓度为20％的NaOH溶液得到中和度为55％～75％的衣康酸溶液后加入丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和N，N-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌至完全溶解；
b.将玉米秸秆用去离子水洗涤、烘干后粉碎至100～200目，然后与N，N-二亚甲基甲酰胺混合后以40kHz、300W的超声预处理，然后加入植酸和尿素升温到50～90℃反应2～6h，将反应后的产物冷却至室温经过滤后于温度为45～55℃下烘干；
c.将步骤b中所得产物加热至温度为75～85℃糊化30～40min，然后降温至55～65℃与步骤a中的产物混合，然后加入浓度为20％的(NH4)2S2O8-NaHSO3聚合反应2～3h后将聚合物凝胶倒用乙醇沉淀，洗涤2～3次后于温度为40～60℃下干燥，然后用粉碎机粉碎，用丙酮在索氏抽提器中抽提分离8～16小时，去除均聚物后于温度为50～70℃下干燥，粉碎。
2.根据权利要求1所述的边坡防护材料，其特征在于：普通硅酸盐水泥55份、粘土35份、棉籽壳10份、黄砂7份、玉米秸秆10份、陶粒6份、浮石6份、聚苯颗粒6份、活性碳粉6份、纳米铁7份、改性中药渣8份。
3.根据权利要求1所述的边坡防护材料，其特征在于：所述玉米秸秆粒径为20-30mm。
4.根据权利要求3所述的边坡防护材料，其特征在于：所述改性中药渣经过下述方式制备：
d.将麦冬、甘草和板蓝根的混合药渣洗净、烘干、粉碎至粒径为80-100目，然后加入活化剂，按一定的固液比充分搅拌混匀，于室温下静置24h；
e.将浸渍好的料液于温度为80-90℃下干燥，烘干至含水率＜15％，然后将其放入通有氮气的管式炉中，从室温以10℃/min的升温速率升至活化温度500-600℃，然后恒温1-1.5小时；
f.将活化好的样品冷却后，用浓度为3mol/L的HCl溶液酸洗，浸泡30-40min后，用温度为70℃～80℃的蒸馏水反复洗涤，直至p H值在中性范围；
g.将洗涤好的样品放入干燥箱中，于温度为110-120℃下烘干后冷却并研磨粉碎至粒径为200-250目。
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