CN110590261A - 一种用于坡面生态修复的椰丝免烧基材砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于坡面生态修复的椰丝免烧基材砖及其制备方法，该椰丝免烧基材砖包括砖体，该砖体由塘泥(或污泥)、植物纤维、胶结材料以及表土胶结，通过制砖机压制后结阴干而成；砖体的上表面设置有预设厚度的草籽层。本发明的椰丝免烧基材砖在边坡生态防护初期，利用该椰丝免烧基材砖自身的抗压、抗剪切性能，增强坡面的抗冲刷性，起到护坡和固土的作用；其强吸水性可明显保持水土，保证植物正常出苗和生长；随着时间的推移，基材砖中养分的不断释放保证了植被的可持续生长，同时植物根系又进一步增强了坡面的稳定性；基材砖在植物根系和土壤微生物作用下，不断分解、降解，最终形成与原始坡面稳定边坡土壤‑植被生态修复体系。

Description

一种用于坡面生态修复的椰丝免烧基材砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及边坡生态修复技术领域，特别是指一种用于坡面生态修复的椰丝免烧基材砖及其制备方法。

背景技术

边坡按组成物质可分为岩质边坡、土质边坡和岩土混合边坡。而随着山区经济的飞速发展，各种工程建设项目不断推进，山区高速公路、水利水电工程、市政建设形成了大量的岩质边坡及岩土混合边坡；此类边坡和土质边坡有较大的差异。由于岩体自身物理力学性质的缘故，岩质边坡保水性差且相对贫瘠，难以提供植被生长必备的基质条件。而岩体长期裸露会面临强烈的风化作用，进而引发局部或者大面积的边坡失稳问题。此外，高速公路边坡生态修复中常见三大问题仍没有得到系统有效的解决，一是固土难，边坡土壤生态修复不被重视；二是保水难，边坡保水排水系统不健全；三是植被生长困难，即边坡植被群落构建、可持续演替难。且边坡生态修复中的土、水问题是植被恢复的前提和基础。

因此，有必要对此类边坡进行生态修复，而边坡生态修复技术可分为两大块，即土壤恢复技术和植被恢复技术。其中，良好的土壤恢复是进行后续植被恢复的基础，也即为了实现边坡生态修复，首先需要解决边坡土壤恢复问题。

而目前针对边坡生态修复的技术虽然很多，但是能够既能针对土质边坡又能针对岩质边坡进行生态修复的边坡复绿技术还很不成熟，难以推广应用。如浆砌石挡墙、混凝土护坡等方式存在着造价成本高、生态环境景观不协调、植被恢复困难等一系列问题；因此，现有技术难以有效解决边坡土壤恢复问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于坡面生态修复的椰丝免烧基材砖及其制备方法，以解决现有边坡生态修复技术造价成本高、生态环境景观不协调、植被恢复困难，不能有效实现边坡土壤恢复的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于坡面生态修复的椰丝免烧基材砖及其制备方法，在边坡防护初期，利用基材砖自身的抗压、抗剪切性能增强坡面的抗冲刷性，保持水土，保证植物正常生长，同时基材砖的硬度不影响植物根系穿插生长，起到护坡和土壤稳固作用，而随着时间的推移，基材砖不断风化、降解，形成有利于植物生长的疏松土壤，达到边坡土壤恢复的目的。

本发明运用椰丝形成砖体的框架结构，形成拉筋作用，并运用污泥、塘泥、锯沫、土壤、种子等按一定配比，形成一种椰丝免烧空心基材砖，保证固土保水护坡的同时，还能改良土壤，同时由于基材砖中的各种成分均来自自然，经恢复几年后能与坡面土壤有机结合，形成一个整体，保证了边坡土壤生态系统的持续稳定良性发展。

具体地，所述椰丝免烧基材砖包括砖体，该砖体的组分包括：塘泥或污泥、椰丝、胶结材料和表土；其中，各组分质量配比为：塘泥或污泥11-43％，椰丝30-50％，胶结材料2-4％，表土25-45％；各组分质量百分比总和满足100％；所述砖体的上表面设置有预设厚度的草籽层，所述草籽层嵌入砖体的上表面。

可选地，所述砖体的中部开设有通孔，使得所述砖体为空心结构。

可选地，所述砖体为空心六边形砖体或空心缺角四边形砖体。

可选地，所述空心六边形砖体的边长为20厘米，厚度为10厘米。

可选地，所述空心缺角四边形砖体的边长为25厘米，厚度为10厘米。

可选地，所述草籽层的厚度为1至2厘米。

可选地，所述椰丝在所述砖体内部纵横交错，呈立体网状分布。

相应地，上述用于坡面生态修复的椰丝免烧基材砖的制备方法，包括：

将塘泥或污泥进行发酵处理后进行风干，将风干后的塘泥或污泥加水，并向其中添加表土和胶结材料，然后搅拌均匀制成混合料；

在预先选好的模具的内部穿插椰丝，使得椰丝在所述模具内部纵横交错，呈立体网状分布；

将搅拌好的混合料装入布置好椰丝的模具中，并在表面撒草籽；

对撒完草籽的混合料用制砖机进行振动，并在振动后置于遮阴网下脱模阴干。

可选地，在所述将塘泥或污泥进行发酵处理后进行风干，将风干后的塘泥或污泥加水，并向其中添加表土和胶结材料后，所述方法还包括：

向混合料中添加锯末、糖渣、椰丝中的任意一种或多种的组合。

可选地，振动后的混合料在遮阴网下脱模阴干的时间为一周。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

本发明的椰丝免烧基材砖是一种新型绿色免烧基材砖，以塘泥和椰丝为主原料，不经烧制而制得，可有效降低成本；基材砖里既有植物生长所需要的养分，又能保水，同时可降解，其中的空心部分能够有效储蓄水分，保水；由于基材砖表面平整，不论是土质边坡还是土石混合边坡均可适用，可广泛应用于公路、铁路、矿山、水利、城市建设等相关领域的边坡生态修复工程；

在边坡防护初期，该椰丝免烧基材砖可利用自身的抗压、抗剪切性能增强坡面的抗冲刷性，保持水土，保证植物正常生长，起到护坡和土壤稳固作用，同时平整的基材砖可保证出苗的整齐美观，而随着时间的推移，基材砖不断风化、降解，形成有利于植物生长的疏松土壤，达到边坡土壤恢复的目的，为后期植被恢复提供基础，对高速公路边坡防护具有重要意义。

附图说明

图1为本发明的椰丝免烧基材砖的结构示意图；

图2为六边形砖体的剖视图；

图3为六边形砖体的俯视图；

图4为中空缺角四边形砖体的剖视图；

图5为空缺角四边形砖体的俯视图。

[附图标记说明]

1、砖体；

2、通孔；

3、草籽层；

4、椰丝。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本实施例针对现有边坡生态修复技术造价成本高、生态环境景观不协调、植被恢复困难，不能有效实现边坡土壤恢复的问题，提供一种用于坡面生态修复的椰丝免烧基材砖，在边坡防护初期，利用基材砖自身的抗压、抗剪切性能增强坡面的抗冲刷性，保持水土，保证植物正常生长，同时基材砖的硬度不影响植物根系穿插生长，起到护坡和土壤稳固作用，而随着时间的推移，基材砖不断风化、降解，形成有利于植物生长的疏松土壤，达到边坡土壤恢复的目的。

其中，免烧砖是指不经高温煅烧而制造的一种新型基材砖，而塘泥作为一种已知材料，其中含有大量的有机质，既可作为免烧砖的材料，也可为植物生长提供养分，同时可降解，本实施例就是利用塘泥这种已知材料的这种性质，结合砖体外形结构的设计，提供一种可降解的免烧基材砖。

具体地，请参阅图1至图5，本实施例的椰丝免烧基材砖包括砖体1，该砖体1可以为任意形状的砖体，例如为如图2、3所示的六边形砖体，或如图4、5所示的缺角四边形砖体。当然可以理解的是，本实施例并不对该砖体1的形状作具体限定。该砖体1由塘泥或污泥、表土、胶结材料和椰丝4胶结而成，其中，椰丝4被包覆在砖体1内部，椰丝4的作用主要是利用自身的抗拉特性提高砖体1的抗拉性能；当然可以理解的是，也可以根据实际条件，向其中添加其他成分，如红土、锯末等。

具体地，本实施例中的砖体1的组分包括：塘泥或污泥、椰丝4、胶结材料和表土；其中，各组分质量配比为：塘泥或污泥11-43％，椰丝30-50％，胶结材料2-4％，表土25-45％；且各组分质量百分比总和满足100％。

上述砖体1的中部开设有圆形的通孔2，从而形成空心六边形砖体或空心缺角四边形砖体；砖体1的空心部分能够有效储蓄水分，保水。此外，在该砖体1的上表面还设置有草籽层3，该草籽层3是在制砖过程中加入的，其嵌入砖体1中，且该草籽层3的厚度可以根据实际需求设定，本实施例中，该草籽层3的厚度为1至2厘米。

具体地，在本实施例中，该砖体1的具体尺寸为：空心六边形砖体的边长为20厘米，厚度为10厘米，通孔2的直径为20厘米；空心缺角四边形砖体的边长为20厘米，厚度为10厘米，通孔2的直径为20厘米。

进一步地，本实施例中的椰丝免烧基材砖的制备过程如下：

首先将塘泥或污泥进行发酵处理后风干，将风干后的塘泥或污泥加水搅拌均匀制成泥浆，此过程中可加入表土、胶结材料、锯末、糖渣、椰丝等可选材料；

在预先选好的模具的内部穿插植物纤维(椰丝)，使得植物纤维(椰丝)在所述模具内部纵横交错，呈立体网状分布；

将搅拌好的混合料装入准备好的模具中，并在表面撒预设厚度的草籽；

对撒完草籽的泥浆用制砖机进行振动，并在振动后在遮阴网脱模阴干。

具体地，上述模具可以是边长20cm，高度10cm的空心六角模具，也可以是边长为25cm，高度10cm的空心缺角四边形模具，模具空心部分的直径为20cm，且模具底部每一边预留有两个孔径1mm的孔。其中，空心六角模具在一侧边距上边沿分别4cm处预留两个孔径1mm的孔，相邻边距上边沿分别7cm处预留两个孔径1mm的孔；空心缺角四边形模具在四条边中间距上边距4cm处预留一个孔径1mm的孔，在缺角的弧形中间距上边沿7cm处预留一个孔径1mm的孔。装入泥浆前首先从模具的底部孔内穿入椰丝，从侧边孔上也穿入椰丝，形成一个立体网状结构，然后把搅拌好的混合材料装模，并在表面撒1-2厘米厚的草籽，然后振动。振动后，在遮阴网下放置一周脱模阴干。

本实施例的椰丝免烧基材砖主要适用于石质和土石混合边坡，和其它类型的材砖一样，既可在较缓的边坡上垒砌，也可在框格梁、拱形格等边坡工程防护结构内垒砌，可广泛应用于公路、铁路、矿山、水利、城市建设等相关领域的边坡生态修复工程。且由于基材砖表面平整，不论是土质边坡还是土石混合边坡均可适用，但要求坡面必须平整，才能收到较好的恢复效果。

下面通过试验的方式测试本实施例的用于坡面生态修复的椰丝免烧基材砖的性能指标；本试验的试验材料包括：污泥、塘泥、糖渣、椰丝、胶结材料、有机肥料等。试验设计如下表一和表二：

表一因素与水平

表二正交试验设计(％/总质量)

检测指标包括：基材砖的孔隙度、容重、抗压强度、抗冲刷、养分释放、风化程度等，以及植被生长情况等。试验中的胶结材料为水泥。试验时间：2016年11月-2016年12月。

根据上述的试验设计，经初步筛选、初试，最终进行了如下表三中的试验：

表三试验内容及时间

通过对22种配比进行试验研究，结果发现，长方形空心砖抗压强度较小，主要是因为空心砖的壁太薄所致。同时发现30％椰丝的基材砖质轻、结构疏松，因此椰丝太多会导致砖的紧实度更差。同时纤维比例越小，砖体越重，坚实度较好，但极易断裂。以抗折抗压性为依据，经人工初步筛选，第6、8、15、17的试验方案的砖体相对结实，每个样本取10块砖，并对其抗压强度进行检测，检测时间2017年2月。

总结，经检测，81号样本的密度最小，最轻，干燥收缩率最小，而孔隙度、耐水性、抗压、抗折最大，其主要成分的配比如下：

表四第二次基材砖试验(体积(％))

表五第二次基材砖试验

本实施例的椰丝免烧基材砖是一种新型绿色免烧基材砖，以塘泥为主原料，不经烧制而制得，可有效降低成本；基材砖里既有植物生长所需要的养分，又能保水，同时可降解，其中的空心部分能够有效储蓄水分，保水；由于基材砖表面平整，不论是土质边坡还是土石混合边坡均可适用，可广泛应用于公路、铁路、矿山、水利、城市建设等相关领域的边坡生态修复工程；

在边坡防护初期，该椰丝免烧基材砖可利用自身的抗压、抗剪切性能增强坡面的抗冲刷性，保持水土，保证植物正常生长，起到护坡和土壤稳固作用，同时平整的基材砖可保证出苗的整齐美观，而随着时间的推移，基材砖不断风化、降解，形成有利于植物生长的疏松土壤，达到边坡土壤恢复的目的，为后期植被恢复提供基础，对高速公路边坡防护具有重要意义。

此外，需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

还需说明的是，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于坡面生态修复的椰丝免烧基材砖，所述椰丝免烧基材砖包括砖体，其特征在于，所述砖体的组分包括：塘泥或污泥、椰丝、胶结材料和表土；其中，各组分质量配比为：塘泥或污泥11-43％，椰丝30-50％，胶结材料2-4％，表土25-45％；各组分质量百分比总和满足100％；所述砖体的上表面设置有预设厚度的草籽层，所述草籽层嵌入所述砖体的上表面。

2.如权利要求1所述的用于坡面生态修复的椰丝免烧基材砖，其特征在于，所述砖体的中部开设有通孔，使得所述砖体为空心结构。

3.如权利要求2所述的用于坡面生态修复的椰丝免烧基材砖，其特征在于，所述砖体为空心六边形砖体或空心缺角四边形砖体。

4.如权利要求3所述的用于坡面生态修复的椰丝免烧基材砖，其特征在于，所述空心六边形砖体的边长为20厘米，厚度为10厘米。

5.如权利要求3所述的用于坡面生态修复的椰丝免烧基材砖，其特征在于，所述空心缺角四边形砖体的边长为25厘米，厚度为10厘米。

6.如权利要求1所述的用于坡面生态修复的椰丝免烧基材砖，其特征在于，所述草籽层的厚度为1至2厘米。

7.如权利要求1所述的用于坡面生态修复的椰丝免烧基材砖，其特征在于，所述椰丝在所述砖体内部纵横交错，呈立体网状分布。

8.一种如权利要求1-7中任一项所述的用于坡面生态修复的椰丝免烧基材砖的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

将塘泥或污泥进行发酵处理后进行风干，将风干后的塘泥或污泥加水，并向其中添加表土和胶结材料，然后搅拌均匀制成混合料；

在预先选好的模具的内部穿插椰丝，使得椰丝在所述模具内部纵横交错，呈立体网状分布；

将搅拌好的混合料装入布置好椰丝的模具中，并在表面撒草籽；

对撒完草籽的混合料用制砖机进行振动，并在振动后置于遮阴网下脱模阴干。

9.如权利要求8所述的用于坡面生态修复的椰丝免烧基材砖的制备方法，其特征在于，在所述将塘泥或污泥进行发酵处理后进行风干，将风干后的塘泥或污泥加水，并向其中添加表土和胶结材料后，所述方法还包括：

向混合料中添加锯末、糖渣和椰丝中的任意一种或多种的组合。

10.如权利要求8所述的用于坡面生态修复的椰丝免烧基材砖的制备方法，其特征在于，振动后的混合料在遮阴网下脱模阴干的时间为一周。