CN112250402A - 集边坡防护及植被恢复于一体的石膏基泡沫材料制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集边坡防护及植被恢复于一体的石膏基泡沫材料制备方法，涉及工业固废资源化利用、泡沫材料制备及植被恢复技术领域，本发明以石膏为主要原料，水泥熟料作胶结料，泥炭土、植物纤维等作植物营养基质，枸溶性肥作营养体，加水及发泡剂后通过搅拌发泡，搅拌结束前30秒加植物种子，直接通过螺杆泵喷涂于边坡挂网上，即完成集防护和植被恢复泡沫材料的制备。该方法制备的泡沫材料具有良好的保水性和透气性，同时具备植物生长条件和一定稳定强度，可广泛用于公路、采矿等边坡的防护和植物恢复材料。
Description
技术领域
本发明属于新型建筑材料及工业固废资源化利用技术领域，具体涉及一种集边坡防护及植被恢复于一体的石膏基泡沫材料制备方法。
背景技术
边坡【side slope】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。按成因分类：可分为人工边坡和自然边坡；按使用年限分类：可分为永久性边坡和临时性边坡。无论是何种边坡，为了保证安全，其都需要采取防护措施，现有的边坡防护措施主要有植物保护、柔性保护和综合防护三种，其中，植物保护是通过在边坡上种草、铺草皮或植树以加固路基与防护河岸、降低水流速从而形成对边坡的保护。柔性保护是通过各种形式的防护网对边坡进行覆盖，从而防止边坡方式塌方或者滑坡。综合防护的核心是采用绿化喷播技术，在岩质坡面营造一个既能让植物生长发育而种植基质又不被冲刷的多孔稳定结构。它利用特制喷混机械将土壤、肥料、有机质、保水材料、植物种子、水泥等混合干料加水后喷射到岩面上，由于水泥的粘结作用，上述混合物可在岩石表面形成一层具有连续空隙的硬化体。一定程度的硬化使种植免遭冲蚀，而空隙内填有种子、土壤、保水材料等，空隙既是种植基质的填充空间，又是植物根系的生长空间。
石膏是一种用途广泛的工业材料和建筑材料。石膏在建筑行业中的应用中多以石膏板的形式出现，如纸面石膏板、纤维石膏板、装饰石膏板，石膏空心条板和石膏砌板等，如何将石膏应用于边坡的防护，从而使得石膏起到恢复植被的作用，现有技术中尚未发现此类报道。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种将石膏应用于边坡防护中的集边坡防护及植被恢复于一体的石膏基泡沫材料制备方法。
本发明是通过如下技术方案来实现的，
一种集边坡防护及植被恢复于一体的石膏基泡沫材料制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
（1）主材料选择，选择石膏、水泥熟料和营养基质作为主材料，三者质量比为70-80：5-20：10-25，其中，石膏为主料，水泥熟料为胶结料，石膏和水泥共同构成主体材；
（2）添加剂选择，选择发泡剂、稳泡剂和枸溶性肥料作为添加剂；
（3）预混合，将石膏、水泥熟料、营养基质和枸溶性肥料置于搅拌槽中并混合均匀；
（4）发泡，向搅拌槽中依次加入水、发泡剂和稳泡剂，控制搅拌速度为61-70r/min搅拌35-40秒，待混合物料具有揉性后提高搅拌速度至550-600r/min并控制搅拌时间为3.5-4分钟，然后向搅拌槽中加入植物种子，控制搅拌速度为20-35r/min搅拌20-30秒，得到发泡混合物；
（5）泵送，将步骤（4）中所得到的发泡混合物用螺杆泵输送到施工现场；
（6）喷挂，将输送到施工现场的发泡混合物喷涂于边坡挂网上，即得到集边坡防护及植被恢复于一体的石膏基泡沫材料。
优选的，所述的石膏为脱硫石膏、磷石膏、氟石膏中的的任一种。
优选的，所述的石膏由二水石膏和β半水石膏组成，二水石膏和β半水石膏的质量比为90-95：5-10。
所述的营养基质为泥炭土、腐植土、植物纤维中的至少一种；所述的植物纤维的长度≤10mm，长径比＞10。
优选的，所述的发泡剂为水泥通用型发泡剂，添加量为主体材质量的0.3-0.8‰。
所述的稳泡剂为羧甲基淀粉、羧甲基纤维素和羧丙基纤维素中的任一种，添加量为主体材质量的0.7-1.0‰。
所述的水为普通水，可以选用自来水、雨水、河水和水库水，其加入量与主材料的质量比为0.35-0.4。
优选的，所述的枸溶性肥料也称为枸溶肥，所述的枸溶性肥料为钙镁磷肥，其加入量与主体材的质量比为0.4-0.7‰。
经进一步测定可知，步骤（6）中所得到的石膏基泡沫材料自然养护28天后，抗压强度为2.0-3.5 MPa，干密度为0.7-0.9g/cm3，吸水率为90-120%，软化系数＞55%。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明将石膏应用于建筑行业的边坡防护中，扩展了石膏的使用范围，为石膏的应用提出了新思路。
2、本发明通过合理的调配，使得所得到的石膏基泡沫材料不但具有能够满足边坡防护的强度，同时还具有能够满足植物生长对基质，从而使其不但能保证边坡表面的强度，同时还能够恢复边坡上的植物体系。
3、本发明在现有的边坡综合防护的基础上进一步发展，引入了成本较低的石膏作为主体材，进一步降低了边坡防护的成本。
4、本发明通过发泡处理，使得所制得的石膏基泡沫材料的干密度为0.7-0.9g/cm3，吸水率为90-120%，较低的干密度确保了泡沫材料具有较大的孔隙率，能够满足植物根系生长的需要，较高的吸水率确保了边坡内部的湿润，能够为植物生长提供充足的水分。
5、本发明的方法制备的石膏基泡沫材料具有良好的保水性和透气性，同时具备植物生长条件和一定稳定强度，可广泛用于公路、采矿等边坡的防护和植物恢复材料。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述，但本发明的保护范围不受实施例所限制。
实施例1
按表1中的原料配比称取各个组分，其中石膏为脱硫石膏，营养基质为泥炭土和腐植土的混合物，稳泡剂为羧甲基淀粉。
表1、实施例1原料组分表
将脱硫石膏、水泥熟料、泥炭土、腐殖土和钙镁磷肥置于搅拌槽中并混合均匀；向搅拌槽中依次加入自来水、水泥通用型发泡剂和羧甲基淀粉，控制搅拌速度为61r/min搅拌40秒，待混合物料具有揉性后提高搅拌速度至550r/min并控制搅拌时间为4分钟，然后向搅拌槽中加入植物种子，控制搅拌速度为35r/min搅拌20秒，得到发泡混合物；将得到的发泡混合物用螺杆泵输送到施工现场并喷涂于边坡挂网上，即得到集边坡防护及植被恢复于一体的石膏基泡沫材料。经进一步测定可知，所得到的石膏基泡沫材料自然养护28天后，抗压强度为2.0 MPa，干密度为0.9g/cm3，吸水率为120%，软化系数为68%。
实施例2
按表2中的原料配比称取各个组分，其中石膏为磷石膏，营养基质为泥炭土和植物纤维的混合物，植物纤维的长度为10mm，长径比为13，稳泡剂为羧甲基纤维素。
表2、实施例2原料组分表
将磷石膏、水泥熟料、泥炭土、植物纤维和钙镁磷肥置于搅拌槽中并混合均匀；向搅拌槽中依次加入自来水、水泥通用型发泡剂和羧甲基纤维素，控制搅拌速度为70r/min搅拌35秒，待混合物料具有揉性后提高搅拌速度至600r/min并控制搅拌时间为3.5分钟，然后向搅拌槽中加入植物种子，控制搅拌速度为20r/min搅拌30秒，得到发泡混合物；将得到的发泡混合物用螺杆泵输送到施工现场并喷涂于边坡挂网上，即得到集边坡防护及植被恢复于一体的石膏基泡沫材料。经进一步测定可知，所得到的石膏基泡沫材料自然养护28天后，抗压强度为3.2MPa，干密度为0.79g/cm3，吸水率为82%，软化系数为73%。
实施例3
按表3中的原料配比称取各个组分，其中石膏为氟石膏，营养基质为腐殖土和植物纤维的混合物，植物纤维的长度为6mm，长径比为16，稳泡剂为羧丙基纤维素。
表3、实施例3原料组分表
将氟石膏、水泥熟料、腐殖土、植物纤维和钙镁磷肥置于搅拌槽中并混合均匀；向搅拌槽中依次加入自来水、水泥通用型发泡剂和羧丙基纤维素，控制搅拌速度为65r/min搅拌38秒，待混合物料具有揉性后提高搅拌速度至579r/min并控制搅拌时间为3.7分钟，然后向搅拌槽中加入植物种子，控制搅拌速度为24r/min搅拌26秒，得到发泡混合物；将得到的发泡混合物用螺杆泵输送到施工现场并喷涂于边坡挂网上，即得到集边坡防护及植被恢复于一体的石膏基泡沫材料。经进一步测定可知，所得到的石膏基泡沫材料自然养护28天后，抗压强度为3.5MPa，干密度为0.7g/cm3，吸水率为90%，软化系数为56%。
Claims (9)
1.集边坡防护及植被恢复于一体的石膏基泡沫材料制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
（1）主材料选择，选择石膏、水泥熟料和营养基质作为主材料，三者质量比为70-80：5-20：10-25，其中，石膏为主料，水泥熟料为胶结料，石膏和水泥共同构成主体材；
（2）添加剂选择，选择发泡剂、稳泡剂和枸溶性肥料作为添加剂；
（3）预混合，将石膏、水泥熟料、营养基质和枸溶性肥料置于搅拌槽中并混合均匀；
（4）发泡，向搅拌槽中依次加入水、发泡剂和稳泡剂，控制搅拌速度为61-70r/min搅拌35-40秒，待混合物料具有揉性后提高搅拌速度至550-600r/min并控制搅拌时间为3.5-4分钟，然后向搅拌槽中加入植物种子，控制搅拌速度为20-35r/min搅拌20-30秒，得到发泡混合物；
（5）泵送，将步骤（4）中所得到的发泡混合物用螺杆泵输送到施工现场；
（6）喷挂，将输送到施工现场的发泡混合物喷涂于边坡挂网上，即得到集边坡防护及植被恢复于一体的石膏基泡沫材料。
2.根据权利要求1所述的集边坡防护及植被恢复于一体的石膏基泡沫材料制备方法，其特征在于，所述的石膏为脱硫石膏、磷石膏、氟石膏中的的任一种。
3.根据权利要求1或2中所述的集边坡防护及植被恢复于一体的石膏基泡沫材料制备方法，其特征在于，所述的石膏由二水石膏和β半水石膏组成，二水石膏和β半水石膏的质量比为90-95：5-10。
4.根据权利要求1所述的集边坡防护及植被恢复于一体的石膏基泡沫材料制备方法，其特征在于，所述的营养基质为泥炭土、腐植土、植物纤维中的至少一种；所述的植物纤维的长度≤10mm，长径比＞10。
5.根据权利要求1所述的集边坡防护及植被恢复于一体的石膏基泡沫材料制备方法，其特征在于，所述的发泡剂为水泥通用型发泡剂，添加量为主体材质量的0.3-0.8‰。
6.根据权利要求1所述的集边坡防护及植被恢复于一体的石膏基泡沫材料制备方法，其特征在于，所述的稳泡剂为羧甲基淀粉、羧甲基纤维素和羧丙基纤维素中的任一种，添加量为主体材质量的0.7-1.0‰。
7.根据权利要求1所述的集边坡防护及植被恢复于一体的石膏基泡沫材料制备方法，其特征在于，所述的水为普通水，其加入量与主材料的质量比为0.35-0.4。
8.根据权利要求1所述的集边坡防护及植被恢复于一体的石膏基泡沫材料制备方法，其特征在于，所述的枸溶性肥料为钙镁磷肥，其加入量与主体材的质量比为0.4-0.7‰。
9.根据权利要求1所述的集边坡防护及植被恢复于一体的石膏基泡沫材料制备方法，其特征在于，步骤（6）中所得到的石膏基泡沫材料自然养护28天后，抗压强度为2.0-3.5MPa，干密度为0.7-0.9g/cm3，吸水率为90-120%，软化系数＞55%。
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Citations (3)
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| CN1545837A (zh) * | 2003-12-11 | 2004-11-17 | 重庆大学 | 石膏土植被建筑材料及施工方法 |
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| CN113812283B (zh) * | 2021-09-28 | 2023-02-24 | 重庆交通大学 | 一种岩石边坡绿化植生系统 |
| CN114303768A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-04-12 | 四川大学 | 一种渣场植被恢复用种植基材及其植被恢复施工方法 |
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