CN111484306B - 一种砂岩岩石边坡绿化基质及其制备方法和使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种砂岩岩石边坡绿化基质及其制备方法和使用方法,属于绿化基质技术领域,由以下重量份数的原料制成:黄粘土40~55份、炉渣30~40份、粉煤灰20~30份、羟丙基甲基纤维素0.5~2份、硅酸钠2~5份、磷酸二氢钾20~30份、磷酸氢二胺10~15份、硫酸铜2~5份、硫酸锌5~8份、硫酸亚铁4~9份、秸秆5~10份、交联木粉10~15份、聚丙烯酰胺9~12份;本发明针对砂岩岩石边坡特点,针对性调配基质成分,各成分协同作用,解决了砂岩边坡土壤附着能力差、保水性差以及营养含量低的问题,为植被生长提供了充足的条件。

Description

一种砂岩岩石边坡绿化基质及其制备方法和使用方法
技术领域
本发明属于绿化基质技术领域,具体涉及一种砂岩岩石边坡绿化基质及其制备方法和使用方法。
背景技术
边坡指的是为保证路基稳定,在路基两侧做成的具有一定坡度的坡面,按地层岩性分类:可分为土质边坡和岩质边坡,砂岩岩石边坡属于岩质边坡中的一种,砂岩是源区岩石经风化、剥蚀、搬运堆积形成,主要集中在我国西北地区和华北地区内蒙古西部;与石灰岩不同,砂岩的形成过程首先是砂粒一层层地沉积,然后在压力的作用下,被从上面淋滤下的碳酸钙或硅质胶结到一起,因此砂岩主要由各种砂粒胶结而成的,通常呈淡褐色或红色,主要含硅、钙、粘土和氧化铁,颗粒直径在0.05-2mm,其中砂粒含量大于50%,结构稳定,质地较硬,保水能力差,贫瘠,营养成分含量少,植被很难在砂岩边坡内吸收养分,因此砂岩岩石边坡往往不适合植被生长;想要对砂岩岩石边坡进行绿化,首先需要对砂岩边坡进行土壤改造,因此研究一种适合砂岩岩石边坡的基质是非常有必要的。
发明内容
本发明提供了一种砂岩岩石边坡绿化基质及其制备方法和使用方法,解决了上述问题,本发明是通过如下技术方案来实现的。
本发明的第一个目的是提供一种砂岩岩石边坡绿化基质,由以下重量份数的原料制成:黄粘土40~55份、炉渣30~40份、粉煤灰20~30份、羟丙基甲基纤维素0.5~2份、硅酸钠2~5份、磷酸二氢钾20~30份、磷酸氢二胺10~15份、硫酸铜2~5份、硫酸锌5~8份、硫酸亚铁4~9份、秸秆5~10份、交联木粉10~15份、聚丙烯酰胺9~12份。
优选地,所述黄粘土的塑性指数≥18,粘粒含量为30~50%。
优选地,所述炉渣的粒径为6~12mm。
优选地,所述秸秆长度为2~5cm。
本发明的第二个目的是提供上述砂岩岩石边坡绿化基质的制备方法,包括以下步骤:
S1、以羧甲基木粉、丙烯酸和过硫酸钾为原料,在碱性条件下发生交联反应,制得交联木粉;
通过筛选、粉碎,制得粒径为6~12mm的炉渣;
将秸秆粉碎成长度为2~5cm的秸秆碎料;
筛选塑性指数≥18、粘粒含量为30~50%的黄粘土;
S2、分别称取以下重量百分数的原料:黄粘土40~55份、S1制得的炉渣30~40份、粉煤灰20~30份、羟丙基甲基纤维素0.5~2份、硅酸钠2~5份、磷酸二氢钾20~30份、磷酸氢二胺10~15份、硫酸铜2~5份、硫酸锌5~8份、硫酸亚铁4~9份、S1制得的秸秆碎料5~10份,S1制得的交联木粉10~15份、聚丙烯酰胺9~12份;
S3、将S2称取的原料混合均匀即可。
优选地,S1中,交联木粉的制备步骤为:
S11、将羧甲基木粉溶于水,搅拌条件下,依次加入丙烯酸、过硫酸钾和氢氧化钠,制得混合液;
所述羧甲基木粉:丙烯酸:过硫酸钾的摩尔比为1:8~12:0.1~0.3,所述羧甲基木粉:氢氧化钠的摩尔比为1:0.3~0.5,所述羧甲基木粉:水的用量比为1g:8~12mL;
S12、在氮气气氛下,将所述混合液在40~50℃反应2~4h后,干燥,粉碎,制得交联木粉。
本发明的第三个目的是提供上述砂岩岩石边坡绿化基质的使用方法,包括以下步骤:
a、在砂岩周边设置防护网,在防护网内的砂岩表面平铺第一层基质,在第一层基质上平铺一层加固网;
b、在步骤a中的加固网上再平铺第二层基质即可。
优选地,所述第一层基质的厚度为4~6cm。
优选地,所述加固网中每个网格的面积为80~150cm2
优选地,所述第二层基质的厚度为4~7cm。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果:
本发明针对砂岩岩石边坡特点,针对性调配基质成分,各成分协同作用,具体体现为:聚丙烯酰胺起到粘结作用,不规则聚丙烯酰胺链段在土壤中上下纵横交错,有助于提高土壤与边坡之间的粘结附着力;黄粘土中添加羟丙基甲基纤维素以及硅酸钠,提高了粘土的可塑性和粘附性,适用于边坡种植,进一步提高基质在边坡上附着稳定性,在黄粘土中添加炉渣和粉煤灰,能够提高基质的透气性,防止土壤板结,交联木粉具有保水性,能够提高砂岩边坡的保水能力,秸秆为基质的加筋成分,提高了基质材料的机械性能;利用农业废弃物木粉、秸秆、炉渣和粉煤灰,废物利用,节能环保;另外还添加了植被生长所需的无机营养元素,保证植被营养需求;使用时采用防护网设计,能够进一步提高基质的稳定性;本发明针对砂岩岩石边坡特点,解决了砂岩边坡土壤附着能力差、保水性差以及营养含量低的问题,为植被生长提供了充足的条件。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施,下面结合具体实施例和数据对本发明作进一步说明,但所举实施例不作为对本发明的限定。
下述实施例中所述的检测方法,如无特殊说明,均为常规方法;所述试剂和材料,如无特殊说明,均可在市场上购买得到。
实施例1
一种砂岩岩石边坡绿化基质,由以下原料制成:黄粘土47kg、炉渣37kg、粉煤灰25kg、羟丙基甲基纤维素0.5kg、硅酸钠2kg、磷酸二氢钾25kg、磷酸氢二胺13kg、硫酸铜3kg、硫酸锌6kg、硫酸亚铁7kg、秸秆10kg,交联木粉14kg、聚丙烯酰胺9kg。
上述砂岩岩石边坡绿化基质的制备方法,包括以下步骤:
S1:将羧甲基木粉溶于水,搅拌条件下,依次加入丙烯酸、过硫酸钾和氢氧化钠,制得混合液;所述羧甲基木粉:丙烯酸:过硫酸钾的摩尔比为1:8:0.1,所述羧甲基木粉:氢氧化钠的摩尔比为1:0.3,所述羧甲基木粉:水的用量比为1g:8mL;在氮气气氛下,将所述混合液在40℃反应2h后,干燥,粉碎,制得交联木粉;
通过筛选、粉碎,制得粒径为6mm的炉渣;将秸秆粉碎成长度为2cm的秸秆碎料;筛选塑性指数为22,粘粒含量为30%的黄粘土;
S2:分别称取以下原料:黄粘土47kg、炉渣37kg、粉煤灰25kg、羟丙基甲基纤维素0.5kg、硅酸钠2kg、磷酸二氢钾25kg、磷酸氢二胺13kg、硫酸铜3kg、硫酸锌6kg、硫酸亚铁7kg、秸秆10kg、交联木粉14kg、聚丙烯酰胺9kg;将称取的原料混合均匀即可。
上述砂岩岩石边坡绿化基质的使用方法,包括以下步骤:
在砂岩周边设置防护网,在防护网内的砂岩表面平铺第一层基质,在第一层基质上平铺一层加固网;第一层基质的厚度为4cm,加固网中每个网格的面积为80cm2;在加固网上再平铺第二层基质即可,第二层基质的厚度为4cm。
实施例2
一种砂岩岩石边坡绿化基质,由以下原料制成:黄粘土40kg、炉渣30kg、粉煤灰20kg、羟丙基甲基纤维素2kg、硅酸钠5kg、磷酸二氢钾20kg、磷酸氢二胺10kg、硫酸铜2kg、硫酸锌5kg、硫酸亚铁4kg、秸秆5kg,交联木粉10kg、聚丙烯酰胺12kg。
上述砂岩岩石边坡绿化基质的制备方法,包括以下步骤:
S1:将羧甲基木粉溶于水,搅拌条件下,依次加入丙烯酸、过硫酸钾和氢氧化钠,制得混合液;所述羧甲基木粉:丙烯酸:过硫酸钾的摩尔比为1:12:0.3,所述羧甲基木粉:氢氧化钠的摩尔比为1:0.5,所述羧甲基木粉:水的用量比为1g:12mL;在氮气气氛下,将所述混合液在50℃反应4h后,干燥,粉碎,制得交联木粉;
通过筛选、粉碎,制得粒径为12mm的炉渣;将秸秆粉碎成长度为5cm的秸秆碎料;筛选塑性指数为20,粘粒含量为50%的黄粘土;
S2:分别称取以下原料:黄粘土40kg、炉渣30kg、粉煤灰20kg、羟丙基甲基纤维素2kg、硅酸钠5kg、磷酸二氢钾20kg、磷酸氢二胺10kg、硫酸铜2kg、硫酸锌5kg、硫酸亚铁4kg、秸秆5kg、交联木粉10kg、聚丙烯酰胺12kg;将称取的原料混合均匀即可。
上述砂岩岩石边坡绿化基质的使用方法,包括以下步骤:
在砂岩周边设置防护网,在防护网内的砂岩表面平铺第一层基质,在第一层基质上平铺一层加固网;第一层基质的厚度6cm,加固网中每个网格的面积为150cm2;在加固网上再平铺第二层基质即可,第二层基质的厚度为7cm。
实施例3
一种砂岩岩石边坡绿化基质,由以下原料制成:黄粘土55kg、炉渣40kg、粉煤灰30kg、羟丙基甲基纤维素2kg、硅酸钠5kg、磷酸二氢钾30kg、磷酸氢二胺15kg、硫酸铜5kg、硫酸锌8kg、硫酸亚铁9kg、秸秆8kg、交联木粉15kg、聚丙烯酰胺10kg。
上述砂岩岩石边坡绿化基质的制备方法,包括以下步骤:
S1:将羧甲基木粉溶于水,搅拌条件下,依次加入丙烯酸、过硫酸钾和氢氧化钠,制得混合液;所述羧甲基木粉:丙烯酸:过硫酸钾的摩尔比为1:10:0.2,所述羧甲基木粉:氢氧化钠的摩尔比为1:0.4,所述羧甲基木粉:水的用量比为1g:10mL;在氮气气氛下,将所述混合液在45℃反应3h后,干燥,粉碎,制得交联木粉;
通过筛选、粉碎,制得粒径为10mm的炉渣;将秸秆粉碎成长度为4cm的秸秆碎料;筛选塑性指数为19,粘粒含量为40%的黄粘土;
S2:分别称取以下原料:黄粘土55kg、炉渣40kg、粉煤灰30kg、羟丙基甲基纤维素2kg、硅酸钠5kg、磷酸二氢钾30kg、磷酸氢二胺15kg、硫酸铜5kg、硫酸锌8kg、硫酸亚铁9kg、秸秆8kg、交联木粉15kg、聚丙烯酰胺10kg;将称取的原料混合均匀即可。
上述砂岩岩石边坡绿化基质的使用方法,包括以下步骤:
在砂岩周边设置防护网,在防护网内的砂岩表面平铺第一层基质,在第一层基质上平铺一层加固网;第一层基质的厚度为5cm,加固网中每个网格的面积为120cm2;在加固网上再平铺第二层基质即可,第二层基质的厚度为5cm。
实施例4
一种砂岩岩石边坡绿化基质,由以下原料制成:黄粘土45kg、炉渣35kg、粉煤灰24kg、羟丙基甲基纤维素2kg、硅酸钠5kg、磷酸二氢钾22kg、磷酸氢二胺12kg、硫酸铜2kg、硫酸锌5kg、硫酸亚铁5kg、秸秆10kg、交联木粉13kg、聚丙烯酰胺12kg。
上述砂岩岩石边坡绿化基质的制备方法,包括以下步骤:
S1:将羧甲基木粉溶于水,搅拌条件下,依次加入丙烯酸、过硫酸钾和氢氧化钠,制得混合液;所述羧甲基木粉:丙烯酸:过硫酸钾的摩尔比为1:8:0.3,所述羧甲基木粉:氢氧化钠的摩尔比为1:0.3,所述羧甲基木粉:水的用量比为1g:12mL;在氮气气氛下,将所述混合液在50℃反应3h后,干燥,粉碎,制得交联木粉;
通过筛选、粉碎,制得粒径为12mm的炉渣;将秸秆粉碎成长度为5cm的秸秆碎料;筛选塑性指数为19,粘粒含量为40%的黄粘土;
S2:分别称取以下原料:黄粘土45kg、炉渣35kg、粉煤灰24kg、羟丙基甲基纤维素2kg、硅酸钠5kg、磷酸二氢钾22kg、磷酸氢二胺12kg、硫酸铜2kg、硫酸锌5kg、硫酸亚铁5kg、秸秆10kg,交联木粉13kg,聚丙烯酰胺12kg;将称取的原料混合均匀即可。
上述砂岩岩石边坡绿化基质的使用方法,包括以下步骤:
在砂岩周边设置防护网,在防护网内的砂岩表面平铺第一层基质,在第一层基质上平铺一层加固网;第一层基质的厚度为6cm,加固网中每个网格的面积为150cm2;在加固网上再平铺第二层基质即可,第二层基质的厚度为7cm。
实施例5
一种砂岩岩石边坡绿化基质,由以下原料制成:黄粘土50kg、炉渣39kg、粉煤灰27kg、羟丙基甲基纤维素2kg、硅酸钠5kg、磷酸二氢钾27kg、磷酸氢二胺14kg、硫酸铜4kg、硫酸锌7kg、硫酸亚铁8kg、秸秆6kg、交联木粉15kg、聚丙烯酰胺11kg。
上述砂岩岩石边坡绿化基质的制备方法,包括以下步骤:
S1:将羧甲基木粉溶于水,搅拌条件下,依次加入丙烯酸、过硫酸钾和氢氧化钠,制得混合液;所述羧甲基木粉:丙烯酸:过硫酸钾的摩尔比为1:8:0.3,所述羧甲基木粉:氢氧化钠的摩尔比为1:0.3,所述羧甲基木粉:水的用量比为1g:12mL;在氮气气氛下,将所述混合液在50℃反应2h后,干燥,粉碎,制得交联木粉;
通过筛选、粉碎,制得粒径为6mm的炉渣;将秸秆粉碎成长度为2cm的秸秆碎料;筛选塑性指数为23,粘粒含量为50%的黄粘土;
S2:分别称取以下原料:黄粘土50kg、炉渣39kg、粉煤灰27kg、羟丙基甲基纤维素2kg、硅酸钠5kg、磷酸二氢钾27kg、磷酸氢二胺14kg、硫酸铜4kg、硫酸锌7kg、硫酸亚铁8kg、秸秆6kg、交联木粉15kg、聚丙烯酰胺11kg;将称取的原料混合均匀即可。
上述砂岩岩石边坡绿化基质的使用方法,包括以下步骤:
在砂岩周边设置防护网,在防护网内的砂岩表面平铺第一层基质,在第一层基质上平铺一层加固网;第一层基质的厚度为6cm,加固网中每个网格的面积为150cm2;在加固网上再平铺第二层基质即可,第二层基质的厚度为7cm。
对比例1
一种砂岩岩石边坡绿化基质,成分组成同实施例1,不同之处在于,不含有交联木粉。
上述砂岩岩石边坡绿化基质的制备方法和使用方法均同实施例1。
对比例2
一种砂岩岩石边坡绿化基质,成分组成同实施例1,不同之处在于,不含有聚丙烯酰胺。
上述砂岩岩石边坡绿化基质的制备方法和使用方法均同实施例1。
对比例3
一种砂岩岩石边坡绿化基质,成分组成同实施例1,不同之处在于,不含有粘土。
上述砂岩岩石边坡绿化基质的制备方法和使用方法均同实施例1。
对比例4
一种砂岩岩石边坡绿化基质,成分组成同实施例1,不同之处在于,不含有粘土和聚丙烯酰胺。
上述砂岩岩石边坡绿化基质的制备方法和使用方法均同实施例1。
首先,对实施例1~5和对比例1~4所制得的砂岩岩石边坡绿化基质进行检测,并播种二月兰种子,1个月后检测土壤保水能力(以保水率来表示)和株高(温度为20~25℃,相对湿度为40~50%),土壤保水能力测试方法:将1个月时的土壤充分吸水后,用环刀取土样品,并称重为m,再用烘箱烘干土壤,此时重量为n,通过测量烘干前后的重量变化,减少的质量就是含水量,保水率(%)计算如下:
保水率(%)=(m-n)/m*100%
结果如表1所示:
表1各组砂岩岩石边坡绿化基质性能检测结果
Figure BDA0002479068360000101
由表1结果可知,与对比例1~4相比,本发明实施例1~5基质保水性较好,特别是对比例1不含交联木粉,其保水性最差,这说明本发明基质能够保证水分供应且提供植物生长所需营养物质,促进植物生长,可用于砂岩岩石边坡绿化。
另外,为了检测本发明基质在砂岩岩石表面的附着能力,2018年3月-2019年3月在西北某砂岩区,选择不同坡度(45°和60°)的砂岩边坡,将实施例1(实施例2~5与实施例1近似,仅以实施例1为例)以及对比例2~4制得的基质分别涂覆于上述边坡表面,具体实施方法如上述实施例所述,每个实施例选用的边坡面积为100m2,分别选取不同方位的20个检测区块(15cm*15cm),并标记,测定随着时间的延长,各检测区厚度(cm)的变化,并计算平均值,脱落率计算方式如式(Ⅰ)所示:
脱落率(%)=(Y0-Yx)/Y0*100 (Ⅰ)
其中,Y0为初始厚度,Yx为第x天时的厚度。
结果如表2~3所示:
表2各组基质在角度为45°的边坡脱落率(%)结果
Figure BDA0002479068360000111
表3各组基质在角度为60°的边坡脱落率(%)结果
Figure BDA0002479068360000112
Figure BDA0002479068360000121
由表2和表3结果可知,与对比例2~4相比,本发明实施例1制得的基质的脱落率较小(坡度45°时为9.2%,坡度60°时为12.4%),在砂岩边坡表面的附着能力较好,且由对比例2~4可得,基质中不含有粘土或聚丙烯酰胺时,基质在边坡表面附着能力均有所降低,且当基质中同时不存在粘土和聚丙烯酰胺时,基质的脱落率最高,这说明粘土和聚丙烯酰胺均有助于防止基质的脱落,这主要是由于不规则聚丙烯酰胺链段在土壤中上下纵横交错,能够使得基质形成团粒结构,且由于砂岩成分中多为沙粒,含有丰富的硅、钙元素,能够与聚丙烯酰胺发生相互作用,有助于提高土壤与边坡之间的粘结附着力;另外粘土不仅能提高土壤的粘附力,且粒径较小,有助于与边坡沙粒渗透混溶,提高基质与边坡的相互作用,进一步提高基质在边坡上附着稳定性。综上所述,本发明针对砂岩岩石边坡特点,针对性调配基质成分,各成分协同作用,解决了砂岩边坡土壤附着能力差、保水性差以及营养含量低的问题,为植被生长提供了充足的条件,有助于改善砂岩岩石边坡的植被覆盖情况。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种砂岩岩石边坡绿化基质,其特征在于,由以下重量份数的原料制成:黄粘土40~55份、炉渣30~40份、粉煤灰20~30份、羟丙基甲基纤维素0.5~2份、硅酸钠2~5份、磷酸二氢钾20~30份、磷酸氢二胺10~15份、硫酸铜2~5份、硫酸锌5~8份、硫酸亚铁4~9份、秸秆5~10份、交联木粉10~15份、聚丙烯酰胺9~12份;
所述黄粘土的塑性指数≥18,粘粒含量为30~50%;
所述炉渣的粒径为6~12mm;
所述砂岩岩石边坡绿化基质的制备方法,包括以下步骤:
S1、以羧甲基木粉、丙烯酸和过硫酸钾为原料,在碱性条件下发生交联反应,制得交联木粉;
通过筛选、粉碎,制得粒径为6~12mm的炉渣;
秸秆粉碎成长度为2~5cm的秸秆碎料;
筛选塑性指数≥18、粘粒含量为30~50%的黄粘土;
S2、分别称取以下重量百分数的原料:S1中黄粘土40~55份、S1制得的炉渣30~40份、粉煤灰20~30份、羟丙基甲基纤维素0.5~2份、硅酸钠2~5份、磷酸二氢钾20~30份、磷酸氢二胺10~15份、硫酸铜2~5份、硫酸锌5~8份、硫酸亚铁4~9份、S1制得的秸秆碎料5~10份,S1制得的交联木粉10~15份、聚丙烯酰胺9~12份;
S3、将S2称取的原料混合均匀即可。
2.根据权利要求1所述的砂岩岩石边坡绿化基质的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、以羧甲基木粉、丙烯酸和过硫酸钾为原料,在碱性条件下发生交联反应,制得交联木粉;
通过筛选、粉碎,制得粒径为6~12mm的炉渣;
秸秆粉碎成长度为2~5cm的秸秆碎料;
筛选塑性指数≥18、粘粒含量为30~50%的黄粘土;
S2、分别称取以下重量百分数的原料:S1中黄粘土40~55份、S1制得的炉渣30~40份、粉煤灰20~30份、羟丙基甲基纤维素0.5~2份、硅酸钠2~5份、磷酸二氢钾20~30份、磷酸氢二胺10~15份、硫酸铜2~5份、硫酸锌5~8份、硫酸亚铁4~9份、S1制得的秸秆碎料5~10份,S1制得的交联木粉10~15份、聚丙烯酰胺9~12份;
S3、将S2称取的原料混合均匀即可。
3.根据权利要求2所述的砂岩岩石边坡绿化基质的制备方法,其特征在于,S1中,交联木粉的制备步骤为:
S11、将羧甲基木粉溶于水,搅拌条件下,依次加入丙烯酸、过硫酸钾和氢氧化钠,制得混合液;
所述羧甲基木粉:丙烯酸:过硫酸钾的摩尔比为1:8~12:0.1~0.3,所述羧甲基木粉:氢氧化钠的摩尔比为1:0.3~0.5,所述羧甲基木粉:水的用量比为1g:8~12mL;
S12、在氮气气氛下,将所述混合液在40~50℃反应2~4h后,干燥,粉碎,制得交联木粉。
4.根据权利要求1所述的砂岩岩石边坡绿化基质的使用方法,其特征在于,包括以下步骤:
a、在砂岩周边设置防护网,在防护网内的砂岩表面平铺第一层基质,在第一层基质上平铺一层加固网;
b、在步骤a中的加固网上再平铺第二层基质即可。
5.根据权利要求4所述的砂岩岩石边坡绿化基质的使用方法,其特征在于,所述第一层基质的厚度为4~6cm。
6.根据权利要求4所述的砂岩岩石边坡绿化基质的使用方法,其特征在于,所述加固网中每个网格的面积为80~150cm2
7.根据权利要求4所述的砂岩岩石边坡绿化基质的使用方法,其特征在于,所述第二层基质的厚度为4~7cm。
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