CN111303891A - 一种农田改造材料及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种有效的减少或避免礓石层渗水漏水现象的、对礓石层进行结构改造的材料及使用方法，经本发明注浆后的礓石层渗水淋水现象显著减少甚至被避免，不仅达到了提高土壤保墒能力目的，而且实现了旱田改造成水田目的，本发明采用能就地取材的材料作为原材料，充分利用原材料的物理化学特性，将材料的施工技术成功性地应用到农业活动当中，具有原材料易得、经济廉价、方法简便可行的优点。

Description

一种农田改造材料及使用方法

技术领域

本发明属于农业技术领域，尤其是一种农田改造材料及使用方法。

背景技术

中国黄淮流域的耕种土壤层以下，多数是主要成分为碳酸钙的礓石层构造，这种礓石层渗水漏水性强，古往今来积累下来防止土壤层渗漏的保墒农业耕作技术，受无法有效的减少或避免耕犁层下的礓石层渗水漏水现象的限制，时常需进行抗旱等农事活动，无法经济、实惠地进行水田种植，因此，若能发明一种对农田下的礓层进行结构改造的材料和方法，有效的减少或避免礓石层渗水漏水现象，不仅能提高土壤保墒能力，而且能将因存在土壤渗水漏水而无法进行水田耕种的旱田改造成水田，对农业增产、增收、提高经济效益有积极意义。

发明内容

本发明的目的是：针对上述情况及现有技术之缺陷，提供一种对耕种土壤层以下渗水、漏水的礓石层构造进行改造达到提高田地保墒能力，且能将（因存在田地下的礓石层渗水漏水而无法进行水田耕种的）旱田改造成水田的农田改造材料和使用方法。

本发明的技术方案为：提供了一种农田改造材料，该材料是由重量份数为50～85份的礓石粉和重量份数为15～50份的粘土粉均质混合制成的粉状农田改造材料。

所述的礓石粉的粒度不大于0. 15mm，粘土粉的粒度不大于0.075mm。

提供了使用该农田改造材料的方法和步骤：

步骤一：粉状的农田改造材料与递质剂水混合均匀制成粘礓石浆。

步骤二：粘礓石浆经压注设备分层、分次压注到耕土与礓石之间的过渡层以下、厚度在100mm—500mm范围内的礓石层内。

步骤三：每次压注到礓石层内的粘礓石浆，粘礓石浆保持静置的渗水、凝固的时间不少于24小时。

本发明的有益效果是：本发明采用能就地取材的礓石和粘土作为原材料来制取农田改造材料，采用向礓石层注浆的方法达到了显著减少甚至被避免礓石层的渗水、淋水现象的效果，提高了土壤的保墒能力，克服了这种旱田保墒性弱且无法进行水田耕种的天然缺陷，本发明实现了旱田改造成水田的目的，对农业增产、增收、提高效益有积极意义，具有原材料易得、成本低的优点。

附图说明

图1为被改造田地的土层构造示意图。

图2为本发明向田地的礓石层首次压注粘礓石浆示意图。

图3为本发明向田地的礓石层补充压注粘礓石浆示意图

其中：1耕土层；2 耕土与礓石之间的过渡层；3礓石层及礓石层内的孔隙；4 首次压注粘礓石浆填充的礓石层；5 补充压注后粘礓石浆填充的礓石层；6 压注导管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1~图3给出一种农田改造材料，该材料是由重量份数为50～85份的礓石粉和重量份数为15～50份的粘土粉均质混合制成的粉状农田改造材料。

所述的礓石粉的粒度不大于0. 15mm，粘土粉的粒度不大于0.075mm。

提供了使用该农田改造材料的方法和步骤：

步骤一：粉状的农田改造材料与递质剂水混合均匀制成粘礓石浆。

步骤二：粘礓石浆经压注设备分层、分次压注到耕土与礓石之间的过渡层以下、厚度在100mm—500mm范围内的礓石层内。

步骤三：每次压注到礓石层内的粘礓石浆，粘礓石浆保持静置的渗水、凝固的时间不少于24小时。

实施本发明前，应对平整度能达到水田种植要求的旱田进行勘探和测量判断土层构造（图1），测得耕土层的厚度，钻探取样测定礓石层的孔隙率为及其它土壤力学特性的参数，估算并确定注浆量、注浆管插入深度（图1、图2、图3）以及注浆机工作参数等等。

实施例一：

本发明实施前的准备：

（A）选取平整度达到水稻种植要求的旱田（或对被改造的旱田进行平整，使平整度达到水稻种植要求），进行勘探和测量判断土层构造（图1）：测得耕土层与礓石层之间过渡层的底部离地表面的深度在400mm～500mm的范围之内，过渡层的平均厚度为70mm，最厚处不大于100mm，礓石层上表面在耕地表面下深度平均为470mm最深处500mm。

（B）钻探取样测定礓石层的孔隙率及土壤的抗压特性：得到礓石层的孔隙率为8%（注：孔隙率与礓石层的堆积状态有关，并以此孔隙率此为依据理论计算单位土地面积的粘礓石浆用量，土壤力学性质与礓石层的结构有关，以此为依据通过理论分析，可估算并确定粘礓石浆的压注压强以及每排及每列压注管之间的距离）。

（C）准备原材料：

备取粒度不大于0.074mm的粘土粉3000千克，在农田改造所在地备取适量的礓石并制备成粒度不大于0.15mm的礓石粉7000千克。

完成上述准备后本实施例按下述步骤实施：

步骤一：将7000千克粒度不大于0.15mm的礓石粉以及3000千克粒度不大于0.074mm的粘土粉（即粘土粉与礓石粉的重量份数为30：70）加入到间歇式滚筒混料机内混合均匀，得到粉状的粘礓石农田改造材料约10000千克，然后向滚筒式混料机加入2400千克的递质剂水，继续搅拌混匀直至变成稀稠均匀的、流动性适当的粘礓石浆（总重计约12400千克）。

步骤二：将带有四个水平出浆口的压注管插入到礓石层内（图2），基于准备步骤（A）、（B）的测量数据，确定首次压注粘礓石浆的注浆导管插入深度600mm（保证注浆出口在过渡层以下的礓石层内）。粘礓石浆的压注压强为30MPa，压注管共两排八列，压注管排与排、列于列之间的距离相等均为0.5m，将每个压注管进浆口与装有粘礓石浆的压注机出料箱连接好，启动压注机，并将压注机的压注压强调到适当值后开始压注，并依据压注压强、注浆时间、注浆量等，结束压注粘礓石浆作业，压注作业停止后，将压注管内的粘礓石浆排空，在此过程中，礓石粉在递质剂水的带动下充填到礓石层内的孔隙或裂隙中，注浆作业停止后，粘礓石浆内的递质剂水在静置状态时向下渗出，最终礓石粉以（湿）固态形式残留在礓石层内的孔隙或裂隙内，留在礓石层孔隙或裂隙中的礓石粉不仅堵塞了礓石层内的渗水（或淋水）通道，而且增加了礓石层的物料间的内摩擦力，利于实施后续压注的填充效果。首次压注粘礓石结束后，为保证粘礓石浆内的递质剂水渗出充分，静置渗水时间超过24小时后方可再次实施压注粘礓石浆作业，本例静置渗水时间达到26小时后，将压注管的插入深度增加到700mm（注：为离地表面的距离），再次按前述作业过程进行压注作业，压注作业结束，排空压注管，静置渗水时间达到24小时后，再次将压注管的插入深度增加到800mm（注：为离地表面的距离），并按前述作业过程进行压注作业。

步骤三；将压注管拔出，静置渗水时间达到28小时，改造过的田地可正常进行农事活动如翻耕等。

在静置渗水及其之后的时间内，压注到礓石层孔隙内的粘礓石浆在静置状态下发生缓慢的凝胶析出、凝结固化反应，一是粘土中的可溶性铝酸盐中的离子如Al (0H)³⁺和Al(OH）^4－与礓石粉中的碳酸钙一起发生胶凝材料的初凝固化反应，二是随着时间的延长来自耕土层的、含有腐殖酸等等酸根的土壤溶液，使礓石中的碳酸钙发生碳酸钙CaCO₃向碳酸氢钙Ca(HCO₃)₂的转变，Ca(HCO₃)₂与粘土粉中的胶体状的SiO₂或Al₂O₃反应、与粘土粉中的水溶性硅酸盐离子如SiO₂ ^4－以及铝酸盐中的离子如[Al（OH）₄（H₂O）₂]反应释放出CO₂并形成不溶性的硅（铝 ）酸钙矿物，这些逐日逐年缓缓地反应生成的、不溶于水的硅铝钙矿化物固化在礓石层中，起到持续增加注浆层强度和致密性的作用，最终粘礓石浆以凝固态形式留在礓石层的孔隙或裂隙内，凝固的粘礓石浆堵塞了礓石层内的渗水（或淋水）通道，而且增加了礓石层的抗压强度，可避免农事活动造成改造层的破裂现象（避免渗水）。

上述两排八列（4平方米）的田地面积三层、三次压注过程结束，将注浆管排整体移位，并重复上述过程，改造田地约600平方米，消耗粉状农田改造材料约10000千克，压注土粘礓石浆结束静置渗水时间达到28小时后，粘礓石浆填充在距在耕土层与礓石层过渡层以下，厚度在200mm的范围内，在本例改造过的旱田上缓缓浇灌至田地表面上的水深达到120mm，在春夏之交时节的中国黄淮流域的某地，静置15天左右水面降到田地表面（注：即蒸发和渗漏满足种植水稻田地的蓄水要求），同样的气候条件未实施本发明旱田上缓缓浇灌至水在田地表面的深度达到80mm，静置20小时左右水面就降到田地表面以下（因耕土层下礓石层渗水现象造成）。

实施例二：

与实施例一相同的农田改造材料及田地条件，粘礓石浆的压注压强为35MPa，压注管的数量，带有四个水平出浆口的压注管的排列方式和间距与实施例一相同，首次压注粘礓石浆的注浆导管插入深度为850mm（注：为离地表面的距离，并保证注浆出口在过渡层以下的礓石层内），插入深度850mm压注并静置渗水时间达到26小时后，将压注管的向上抽至深度为750mm后再次压注作业静置渗水时间达到24小时后，再将压注管向上抽至深度为700mm后再次压注作业静置渗水时间达到24小时，将压注管向上抽至深度为600mm（注：为离地表面的距离）再次压注作业静置渗水时间达到28小时后，拔出压注管并开始农事活动如翻耕等。上述两排八列（4平方米）的田地面积三次压注完成后，将注浆管整排移位，并重复上述过程，改造田地约600平方米，消耗粘礓石农田改造材料约11000千克，本例改造过的旱田上缓缓浇水，使水田地表面上的深达115mm，在春夏之交的中国中部某地，水面静静的降到田地表面的时间为18天左右（注：即蒸发和渗漏满足种植水稻的田地蓄水要求），而未实施本发明的田地，同样的气候条件下水面90mm深，18小时内就降到田地表面（因耕土层下礓石层渗水现象造成）。

本发明采用能就地取材的礓石和粘土作为原材料，充分利用原材料的物理化学特性，将材料工程及技术成功地应用到农业活动当中，注浆后的礓石层渗水、淋水现象显著减少甚至被避免，使田地满足水田耕种的要求，不仅达到了提高土壤保墒能力的效果，而且实现了（礓石层渗水漏水而无法进行水田耕种的）旱田改造成水田的目的，对农田增产、增收、提高经济效益有积极意义。

Claims (3)

1.一种农田改造材料，其特征在于：该材料是由重量份数为50～85份的礓石粉和重量份数为15～50份的粘土粉均质混合制成的粉状农田改造材料。

2.根据权利要求1所述的一种农田改造材料，其特征在于：所述的礓石粉的粒度不大于0. 15mm，粘土粉的粒度不大于0.075mm。

3.使用根据权利要求1～2的所述的农田改造材料的方法，其特征在于：

步骤一：粉状的农田改造材料与递质剂水混合均匀制成粘礓石浆。

步骤二：粘礓石浆经压注设备分层、分次压注到耕土与礓石之间的过渡层以下、厚度在100mm—500mm范围内的礓石层内。

步骤三：每次压注到礓石层内的粘礓石浆，粘礓石浆保持静置的渗水、凝固的时间不少于24小时。

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