CN110122270B - 一种北方地区高陡边坡喷播基质及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种北方地区高陡边坡喷播基质，包括底层、种植层和表层，所述底层由以下质量份数的原料组成：水泥5~6份、改性木纤维6~8份、轻质陶粒8~11份、土壤40~50份、甲醇0.5~1份、石膏2~3份、干化沼渣20~30份，所述种植层由以下质量份数的原料组成：改性聚丙烯酰胺0.6~1份、改性木纤维4~6份、轻质陶粒8~11份、土壤40~50份、干化沼渣30~40份、复合肥2~3份、植物种子0.5~0.7份，所述表层由以下质量份数的原料组成：稻草秸秆50~60份、干化污泥20~30份、粉煤灰10~15份、高炉渣粉5~10份。本发明基质保水性好，养分高，且养护成本低，植物的成活率高。
Description
技术领域
本发明涉及边坡修复技术领域，具体是一种北方地区高陡边坡喷播基质及其应用方法。
背景技术
矿产资源的开采一方面为社会提供了必要的资源，另一方面也会不同程度地造成生态环境破坏，矿坑严重破坏了原有的地貌结构，造成土地荒漠化，水土流失，极大地影响了自然生态。
传统喷播技术在我国南、北方不同地区的工程效果有较大的差异。一般说来，南方地区边坡植被恢复效果较好，且相对稳定，而在北方地区尽管初期效果较好，但后期工程质量显著下降，甚至失败。北方地区气候干操寒冷，特别是在半干旱地区，冬春季节的干早往往会持续几个月，长时间无有效降水会使得基质严重失水甚至完全失水，由此造成有机质层干裂、甚至脱落。
传统高陡边坡绿化主要是采用挂网客土喷播，这种方法在边坡坡度小于60度的情况下可以取得比较理想的绿化效果，坡度大于60度，尤其当边坡大于70度时，由于喷播基质难以抵抗雨水冲刷，植被难以生长，且由于基质的自重，常常造成坡面下部基质层较厚，坡面顶部基质层较薄，坡面上下植被覆盖参差不齐。
发明内容
本发明的目的在于提供一种北方地区高陡边坡喷播基质及其应用方法，以解决上述背景技术中存在的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种北方地区高陡边坡喷播基质，包括底层、种植层和表层，所述底层由以下质量份数的原料组成：水泥5~6份、改性木纤维6~8份、轻质陶粒8~11份、土壤40~50份、甲醇0.5~1份、石膏2~3份、干化沼渣20~30份，所述种植层由以下质量份数的原料组成：改性聚丙烯酰胺0.6~1份、改性木纤维4~6份、轻质陶粒8~11份、土壤40~50份、干化沼渣30~40份、复合肥2~3份、植物种子0.5~0.7份，所述表层由以下质量份数的原料组成：稻草秸秆50~60份、干化污泥20~30份、粉煤灰10~15份、高炉渣粉5~10份。
进一步地，所述改性木纤维长度为2~3cm。
进一步地，所述植物种子为波斯菊、黑麦草、高羊茅、臭椿、胡枝子、紫穗槐、火炬和白榆。
进一步地，所述改性木纤维由以下方法制备：
A.将竹柳枝桠粉碎，经磨浆机疏解、分丝加工成木纤维；
B.将步骤A木纤维经无水乙醇浸泡24h，然后抽滤、室温风干；
C.将步骤B风干后的木纤维浸泡在氢氧化钠溶液内48h，然后漂洗至中性，过滤、烘干备用；
D.将乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷按质量份数1:1混合均匀，溶于醋酸调节后的无水乙醇内，得到质量浓度3~5%硅烷溶液；
E.将步骤C烘干后的木纤维加入到混合机内，喷洒硅烷溶液，搅拌20~30min，然后室温风干至无水乙醇和醋酸挥发完全。
进一步地，所述步骤C烘干的温度为80~95℃。
进一步地，所述步骤D无水乙醇PH为3~4。
进一步地，所述步骤E喷洒硅烷溶液的量为0.2~0.3L/m3木纤维。
进一步地，所述改性聚丙烯酰胺由以下方法制备：
a.将氢氧化钠粉末溶于清水中，配制质量浓度10%的氢氧化钠溶液；
b.将草酸粉末溶于无水乙醇中，配制成0.2 mol/L的草酸乙醇溶液；
c.将步骤a氢氧化钠溶液放置在恒温水浴内升至90℃~95℃，加入与步骤a氢氧化钠等质量的分子量为1800万~2000万聚丙烯酰胺，搅拌溶解，并在90℃~95℃恒温水浴中反应3~3.2h，自然冷却至室温；
d.将步骤b草酸乙醇溶液加入到步骤c冷却后的溶液内至溶液PH6~6.5；
e.将无水乙醇加入步骤d溶液内至固体全部溶出；
f.将步骤e溶出固体过滤、室温风干，得到改性聚丙烯酰胺。
一种北方地区高陡边坡喷播基质的应用方法，包括如下步骤：
（1）坡体整理
自上而下，清理较大的浮石，加固不稳定坡体；
（2）挂金属网
自上而下铺设金属网，金属网用锚固件固定在边坡表面；
（3）底层喷播
将底层的原料按照以下质量份数的原料组成：水泥5~6份、改性木纤维6~8份、轻质陶粒8~11份、土壤40~50份、甲醇0.5~1份、石膏2~3份、干化沼渣20~30份混匀置于喷播机中，添加底层原料总质量的20~25%清水充分搅拌均匀，喷播在裸露边坡表面，养护3~5h，底层喷播厚度为4~6cm；
（4）种植层喷播
将种植层的原料按照以下质量份数的原料组成：改性聚丙烯酰胺0.6~1份、改性木纤维4~6份、轻质陶粒8~11份、土壤40~50份、干化沼渣30~40份、复合肥2~3份、植物种子0.5~0.7份混匀置于喷播机中，添加种植层原料总质量的25~27%清水充分搅拌均匀，喷播在底层表面，种植层喷播厚度为2~3cm；
（5）表层喷播
将表层的原料按照以下质量份数的原料组成：稻草秸秆50~60份、干化污泥20~30份、粉煤灰10~15份、高炉渣粉5~10份混匀置于喷播机中，添加表层原料总质量的25~27%清水充分搅拌均匀，喷播在种植层表面，表层喷播厚度为0.7~0.9cm；
（6）养护管理
采用自动化滴灌设施进行喷洒水分养护，20~30天浇水一次，每次水量为8m³/亩。
进一步地，所述步骤（2）金属网与边坡表面之间距离为0.6-1.0cm。
本发明的有益效果为：
本发明采用三层喷播工艺，并在底层原料中添加改性木纤维，改性后木纤维韧性强，表面极性键羟基减少，且表面粗糙，可以与底层原料更好的结合，提高底层基质的粘结性，也可以避免底层基质开裂，同时在底层喷播后进行短暂养护，提高底层早期强度，避免底层脱落，同时避免底层基质由于自重原因向下滑落，造成边坡下部厚、上部薄的现象出现，另外本发明在种植层内添加改性聚丙烯酰胺，提高了种植层的团粒化结构，并在种植层表面喷播表层，可以更好的耐受风蚀雨水冲刷。
本发明的喷播基质可用于喷播坡度超过70度的边坡，基质保水性好，养分高，且养护成本低，可长效且稳定的为植物提供养分，植物的成活率高。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述地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
本实施例提供了一种北方地区高陡边坡喷播基质，包括底层、种植层和表层，所述底层由以下质量份数的原料组成：水泥5份、改性木纤维8份、轻质陶粒8份、土壤40份、甲醇1份、石膏2份、干化沼渣30份，所述种植层由以下质量份数的原料组成：改性聚丙烯酰胺0.6份、改性木纤维6份、轻质陶粒8份、土壤40份、干化沼渣40份、复合肥2份、植物种子0.5份，所述表层由以下质量份数的原料组成：稻草秸秆50份、干化污泥30份、粉煤灰15份、高炉渣粉5份。
一种北方地区高陡边坡喷播基质的应用方法，包括如下步骤：
（1）坡体整理
自上而下，清理较大的浮石，加固不稳定坡体；
（2）挂金属网
自上而下铺设金属网，金属网用锚固件固定在边坡表面，金属网与边坡表面之间距离为0.6cm；
（3）底层喷播
将底层的原料按照以下质量份数的原料组成：水泥5份、改性木纤维8份、轻质陶粒8份、土壤40份、甲醇1份、石膏2份、干化沼渣30份混匀置于喷播机中，添加底层原料总质量的20%清水充分搅拌均匀，喷播在裸露边坡表面，养护3h，底层喷播厚度为4cm；
（4）种植层喷播
将种植层的原料按照以下质量份数的原料组成：改性聚丙烯酰胺0.6份、改性木纤维6份、轻质陶粒8份、土壤40份、干化沼渣40份、复合肥2份、植物种子0.5份混匀置于喷播机中，添加种植层原料总质量的25%清水充分搅拌均匀，喷播在底层表面，种植层喷播厚度为2cm；
（5）表层喷播
将表层的原料按照以下质量份数的原料组成：稻草秸秆50份、干化污泥30份、粉煤灰15份、高炉渣粉5份混匀置于喷播机中，添加表层原料总质量的25%清水充分搅拌均匀，喷播在种植层表面，表层喷播厚度为0.7cm；
（6）养护管理
采用自动化滴灌设施进行喷洒水分养护，20天浇水一次，每次水量为8m³/亩。
所述改性木纤维由以下方法制备：
A.将竹柳枝桠粉碎，经磨浆机疏解、分丝加工成木纤维；
B.将步骤A木纤维经无水乙醇浸泡24h，然后抽滤、室温风干；
C.将步骤B风干后的木纤维浸泡在氢氧化钠溶液内48h，然后漂洗至中性，过滤、烘干备用，烘干温度为80℃；
D.将乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷按质量份数1:1混合均匀，溶于醋酸调节后的PH为3的无水乙醇内，得到质量浓度3%硅烷溶液；
E.将步骤C烘干后的木纤维加入到混合机内，喷洒硅烷溶液，搅拌20min，然后室温风干至无水乙醇和醋酸挥发完全。
所述改性聚丙烯酰胺由以下方法制备：
a.将氢氧化钠粉末溶于清水中，配制质量浓度10%的氢氧化钠溶液；
b.将草酸粉末溶于无水乙醇中，配制成0.2 mol/L的草酸乙醇溶液；
c.将步骤a氢氧化钠溶液放置在恒温水浴内升至90℃，加入与步骤a氢氧化钠等质量的分子量为1800万~2000万聚丙烯酰胺，搅拌溶解，并在90℃恒温水浴中反应3.2h，自然冷却至室温；
d.将步骤b草酸乙醇溶液加入到步骤c冷却后的溶液内至溶液PH6；
e.将无水乙醇加入步骤d溶液内至固体全部溶出；
f.将步骤e溶出固体过滤、室温风干，得到改性聚丙烯酰胺。
实施例2
本实施例提供了一种北方地区高陡边坡喷播基质，包括底层、种植层和表层，所述底层由以下质量份数的原料组成：水泥5.5份、改性木纤维7份、轻质陶粒9份、土壤45份、甲醇0.8份、石膏2.5份、干化沼渣25份，所述种植层由以下质量份数的原料组成：改性聚丙烯酰胺0.8份、改性木纤维5份、轻质陶粒10份、土壤45份、干化沼渣35份、复合肥2.5份、植物种子0.8份，所述表层由以下质量份数的原料组成：稻草秸秆55份、干化污泥25份、粉煤灰12份、高炉渣粉7份。
一种北方地区高陡边坡喷播基质的应用方法，包括如下步骤：
（1）坡体整理
自上而下，清理较大的浮石，加固不稳定坡体；
（2）挂金属网
自上而下铺设金属网，金属网用锚固件固定在边坡表面，金属网与边坡表面之间距离为0.8cm；
（3）底层喷播
将底层的原料按照以下质量份数的原料组成：水泥5.5份、改性木纤维7份、轻质陶粒9份、土壤45份、甲醇0.8份、石膏2.5份、干化沼渣25份混匀置于喷播机中，添加底层原料总质量的22%清水充分搅拌均匀，喷播在裸露边坡表面，养护4h，底层喷播厚度为5cm；
（4）种植层喷播
将种植层的原料按照以下质量份数的原料组成：改性聚丙烯酰胺0.8份、改性木纤维5份、轻质陶粒10份、土壤45份、干化沼渣35份、复合肥2.5份、植物种子0.6份混匀置于喷播机中，添加种植层原料总质量的26%清水充分搅拌均匀，喷播在底层表面，种植层喷播厚度为2.5cm；
（5）表层喷播
将表层的原料按照以下质量份数的原料组成：稻草秸秆55份、干化污泥25份、粉煤灰12份、高炉渣粉7份混匀置于喷播机中，添加表层原料总质量的26%清水充分搅拌均匀，喷播在种植层表面，表层喷播厚度为0.8cm；
（6）养护管理
采用自动化滴灌设施进行喷洒水分养护，25天浇水一次，每次水量为8m³/亩。
所述改性木纤维由以下方法制备：
A.将竹柳枝桠粉碎，经磨浆机疏解、分丝加工成木纤维；
B.将步骤A木纤维经无水乙醇浸泡24h，然后抽滤、室温风干；
C.将步骤B风干后的木纤维浸泡在氢氧化钠溶液内48h，然后漂洗至中性，过滤、烘干备用，烘干温度为90℃；
D.将乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷按质量份数1:1混合均匀，溶于醋酸调节后的PH为3.5的无水乙醇内，得到质量浓度4%硅烷溶液；
E.将步骤C烘干后的木纤维加入到混合机内，喷洒硅烷溶液，搅拌25min，然后室温风干至无水乙醇和醋酸挥发完全。
所述改性聚丙烯酰胺由以下方法制备：
a.将氢氧化钠粉末溶于清水中，配制质量浓度10%的氢氧化钠溶液；
b.将草酸粉末溶于无水乙醇中，配制成0.2 mol/L的草酸乙醇溶液；
c.将步骤a氢氧化钠溶液放置在恒温水浴内升至93℃，加入与步骤a氢氧化钠等质量的分子量为1800万~2000万聚丙烯酰胺，搅拌溶解，并在93℃恒温水浴中反应3.1h，自然冷却至室温；
d.将步骤b草酸乙醇溶液加入到步骤c冷却后的溶液内至溶液PH6.2；
e.将无水乙醇加入步骤d溶液内至固体全部溶出；
f.将步骤e溶出固体过滤、室温风干，得到改性聚丙烯酰胺。
实施例3
本实施例提供了一种北方地区高陡边坡喷播基质，包括底层、种植层和表层，所述底层由以下质量份数的原料组成：水泥6份、改性木纤6份、轻质陶粒11份、土壤50份、甲醇0.5份、石膏3份、干化沼渣20份，所述种植层由以下质量份数的原料组成：改性聚丙烯酰胺1份、改性木纤维4份、轻质陶粒11份、土壤50份、干化沼渣30份、复合肥3份、植物种子0.7份，所述表层由以下质量份数的原料组成：稻草秸秆60份、干化污泥20份、粉煤灰10份、高炉渣粉10份。
一种北方地区高陡边坡喷播基质的应用方法，包括如下步骤：
（1）坡体整理
自上而下，清理较大的浮石，加固不稳定坡体；
（2）挂金属网
自上而下铺设金属网，金属网用锚固件固定在边坡表面，金属网与边坡表面之间距离为1cm；
（3）底层喷播
将底层的原料按照以下质量份数的原料组成：水泥6份、改性木纤6份、轻质陶粒11份、土壤50份、甲醇0.5份、石膏3份、干化沼渣20份混匀置于喷播机中，添加底层原料总质量的25%清水充分搅拌均匀，喷播在裸露边坡表面，养护5h，底层喷播厚度为6cm；
（4）种植层喷播
将种植层的原料按照以下质量份数的原料组成：改性聚丙烯酰胺1份、改性木纤维4份、轻质陶粒11份、土壤50份、干化沼渣30份、复合肥3份、植物种子0.7份混匀置于喷播机中，添加种植层原料总质量的27%清水充分搅拌均匀，喷播在底层表面，种植层喷播厚度为3cm；
（5）表层喷播
将表层的原料按照以下质量份数的原料组成：稻草秸秆60份、干化污泥20份、粉煤灰10份、高炉渣粉10份混匀置于喷播机中，添加表层原料总质量的27%清水充分搅拌均匀，喷播在种植层表面，表层喷播厚度为0.9cm；
（6）养护管理
采用自动化滴灌设施进行喷洒水分养护，30天浇水一次，每次水量为8m³/亩。
所述改性木纤维由以下方法制备：
A.将竹柳枝桠粉碎，经磨浆机疏解、分丝加工成木纤维；
B.将步骤A木纤维经无水乙醇浸泡24h，然后抽滤、室温风干；
C.将步骤B风干后的木纤维浸泡在氢氧化钠溶液内48h，然后漂洗至中性，过滤、烘干备用，烘干温度为95℃；
D.将乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷按质量份数1:1混合均匀，溶于醋酸调节后的PH为4的无水乙醇内，得到质量浓度5%硅烷溶液；
E.将步骤C烘干后的木纤维加入到混合机内，喷洒硅烷溶液，搅拌30min，然后室温风干至无水乙醇和醋酸挥发完全。
所述改性聚丙烯酰胺由以下方法制备：
a.将氢氧化钠粉末溶于清水中，配制质量浓度10%的氢氧化钠溶液；
b.将草酸粉末溶于无水乙醇中，配制成0.2 mol/L的草酸乙醇溶液；
c.将步骤a氢氧化钠溶液放置在恒温水浴内升至95℃，加入与步骤a氢氧化钠等质量的分子量为1800万~2000万聚丙烯酰胺，搅拌溶解，并在95℃恒温水浴中反应3h，自然冷却至室温；
d.将步骤b草酸乙醇溶液加入到步骤c冷却后的溶液内至溶液PH6.5；
e.将无水乙醇加入步骤d溶液内至固体全部溶出；
f.将步骤e溶出固体过滤、室温风干，得到改性聚丙烯酰胺。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种北方地区高陡边坡喷播基质，包括底层、种植层和表层，所述底层由以下质量份数的原料组成：水泥5~6份、改性木纤维6~8份、轻质陶粒8~11份、土壤40~50份、甲醇0.5~1份、石膏2~3份、干化沼渣20~30份，所述种植层由以下质量份数的原料组成：改性聚丙烯酰胺0.6~1份、改性木纤维4~6份、轻质陶粒8~11份、土壤40~50份、干化沼渣30~40份、复合肥2~3份、植物种子0.5~0.7份，所述表层由以下质量份数的原料组成：稻草秸秆50~60份、干化污泥20~30份、粉煤灰10~15份、高炉渣粉5~10份；
所述改性木纤维由以下方法制备：
A.将竹柳枝桠粉碎，经磨浆机疏解、分丝加工成木纤维；
B.将步骤A木纤维经无水乙醇浸泡24h，然后抽滤、室温风干；
C.将步骤B风干后的木纤维浸泡在氢氧化钠溶液内48h，然后漂洗至中性，过滤、烘干备用，烘干温度为80~95℃；
D.将乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷按质量份数1:1混合均匀，溶于醋酸调节后的无水乙醇内，得到质量浓度3~5%硅烷溶液，所述无水乙醇PH为3~4；
E.将步骤C烘干后的木纤维加入到混合机内，喷洒硅烷溶液，搅拌20~30min，然后室温风干至无水乙醇和醋酸挥发完全，所述喷洒硅烷溶液的量为0.2~0.3L/m3木纤维；
所述改性聚丙烯酰胺由以下方法制备：
a.将氢氧化钠粉末溶于清水中，配制质量浓度10%的氢氧化钠溶液；
b.将草酸粉末溶于无水乙醇中，配制成0.2 mol/L的草酸乙醇溶液；
c.将步骤a氢氧化钠溶液放置在恒温水浴内升至90℃~95℃，加入与步骤a氢氧化钠等质量的分子量为1800万~2000万聚丙烯酰胺，搅拌溶解，并在90℃~95℃恒温水浴中反应3~3.2h，自然冷却至室温；
d.将步骤b草酸乙醇溶液加入到步骤c冷却后的溶液内至溶液PH6~6.5；
e.将无水乙醇加入步骤d溶液内至固体全部溶出；
f.将步骤e溶出固体过滤、室温风干，得到改性聚丙烯酰胺。
2.根据权利要求1所述的一种北方地区高陡边坡喷播基质，其特征在于，所述改性木纤维长度为2~3cm。
3.根据权利要求1所述的一种北方地区高陡边坡喷播基质，其特征在于，所述植物种子为波斯菊、黑麦草、高羊茅、臭椿、胡枝子、紫穗槐、火炬和白榆。
4.根据权利要求1所述的一种北方地区高陡边坡喷播基质，其特征在于，应用方法包括如下步骤：
（1）坡体整理
自上而下，清理较大的浮石，加固不稳定坡体；
（2）挂金属网
自上而下铺设金属网，金属网用锚固件固定在边坡表面，所述金属网与边坡表面之间距离为0.6-1.0cm；
（3）底层喷播
将底层的原料按照以下质量份数的原料组成：水泥5~6份、改性木纤维6~8份、轻质陶粒8~11份、土壤40~50份、甲醇0.5~1份、石膏2~3份、干化沼渣20~30份混匀置于喷播机中，添加底层原料总质量的20~25%清水充分搅拌均匀，喷播在裸露边坡表面，养护3~5h，底层喷播厚度为4~6cm；
（4）种植层喷播
将种植层的原料按照以下质量份数的原料组成：改性聚丙烯酰胺0.6~1份、改性木纤维4~6份、轻质陶粒8~11份、土壤40~50份、干化沼渣30~40份、复合肥2~3份、植物种子0.5~0.7份混匀置于喷播机中，添加种植层原料总质量的25~27%清水充分搅拌均匀，喷播在底层表面，种植层喷播厚度为2~3cm；
（5）表层喷播
将表层的原料按照以下质量份数的原料组成：稻草秸秆50~60份、干化污泥20~30份、粉煤灰10~15份、高炉渣粉5~10份混匀置于喷播机中，添加表层原料总质量的25~27%清水充分搅拌均匀，喷播在种植层表面，表层喷播厚度为 0.7~0.9cm；
（6）养护管理
采用自动化滴灌设施进行喷洒水分养护，20~30天浇水一次，每次水量为8m³/亩。
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