CN114477937A - 低碱度固化剂和边坡生态修复的植生基材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及边坡生态修复技术领域，尤其涉及一种低碱度固化剂和边坡生态修复的植生基材及其制备方法。所述低碱度固化剂的组分包括：以重量份数计，活化铝基矿物粉：50～70份，石膏调节剂：20～30份，石灰石粉：10～20份和缓凝剂：0.05～0.15份，具有早强、pH值低、耐久性好的优点，低碱度固化剂养护7d的pH为8.3‑9.6，养护28d强度为38.2‑45.5MPa和抗冻融循环次数大于120次。所述植生基材主要由干沙土、土壤调节剂、低碱度固化剂、植物纤维、保水剂、粘结剂、水和引气剂组成；具有良好的强度和抗冻融性能，同时pH值较低、孔隙率高、抗环境侵蚀能力强，保水保肥性能显著。
Description
技术领域
本申请涉及边坡生态修复技术领域，尤其涉及一种低碱度固化剂和边坡生态修复的植生基材及其制备方法。
背景技术
我国是世界上主要的干旱国家之一，干旱区的面积约为280万平方公里，半干旱和半湿润易旱区的面积约为213万平方公里，总面积约占全国面积的一半以上。这些地区全年降雨量极少，蒸发量较大，导致土地荒漠化、盐碱化严重，优质黏土资源严重匮乏，对当地的矿山边坡的生态修复工作带来了严峻的技术考验。传统矿山生态修复方法一般直接采用铺设一定厚度的黏土层，然后进行植物种植，或者以黏土为主要材料制作基质土，然后进行喷播施工。由于黏土吸水性好、阳离子吸附能力强，因此具有良好的保水保肥效果，是用于生态护坡的首选材料。然而对于干旱或半干旱地区，矿山生态修复工程时常面临“缺水少土”的窘境。
传统植生基材，一般采用硅酸盐水泥进行固稳(如公开号：CN201310469088.7、CN201410687098.2、CN201610305696.8、CN201810482330.7、CN202110271198.7等)，其水化过程中会生成大量的游离氢氧化钙，导致基材的pH值较高(＞12)，不利于植物生长。工程中通常采用酸中和技术或封碱技术来降低基材的pH值，但利用酸中技术会影响植生基材内部水化产物的微观结构，最终导致其强度和耐久性的下降，而利用聚合物封碱技术不仅造价较高，而且环境辐射会破坏用于封碱的高分子物质，导致后期碱性物质溶出，因此这两种降碱方式后期效果皆不理想。此外，硅酸盐水泥的抗冻融性能较差，无法完全适应于我国北方寒旱地区的气候环境。因此，开发出以沙土为基础抗冻融性能强的植生土用于矿山边坡生态修复具有十分广阔的应用前景。
发明内容
本申请提供了一种低碱度固化剂和边坡生态修复的植生基材及其制备方法，以解决现有值生基材碱度高的技术问题。
第一方面，本申请提供了一种低碱度固化剂，所述低碱度固化剂的组分包括：以重量份数计，活化铝基矿物粉：50～70份，石膏调节剂：20～30份，石灰石粉：10～20份和缓凝剂：0.05～0.15份。
可选的，所述活化铝基矿物粉包括硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥和铝酸盐水泥中的至少一种。
可选的，所述石膏调节剂包括硬石膏、半水石膏、二水石膏、脱硫石膏和磷石膏中的至少一种。
可选的，所述缓凝剂包括所述缓凝剂包括柠檬酸、柠檬酸钠和多聚磷酸钠中任意一种。
第二方面，本申请提供了一种边坡生态修复的植生基材，所述生态基材的组分包括：以重量份数计，干沙土：600～640份，土壤调节剂：80～120份，植物纤维：3～5份，保水剂：1～2份，粘结剂：1～2份，水：200～230份和第一方面所述的低碱度固化剂：50～60份，引气剂：0.01～0.015份。
可选的，所述干沙土粒径包括：以质量分数计，≤2mm的干沙土占所述干沙土的85％以上，所述干沙土中黏土的含量＜10％。
可选的，所述土壤调节剂的组分包括：以重量份数计，活化煤矸石粉：60～70份，膨润土：15～20份和腐殖材料：15～20份。
可选的，所述植物纤维包括：以质量分数计，植物纤维丝：50～60份和植物纤维颗粒：40～50份。
可选的，所述保水剂包括丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物和淀粉接枝丙烯酸盐共聚交联物的任意一种。
第三方面，本申请提供了第二方面所述的植生基材的制备方法，所述方法包括以下步骤：
将干沙土、土壤调节剂、植物纤维和保水剂进行混合，得到混合干料A；
将低碱度固化剂中的缓凝剂与预定量水混合，后依次加入石膏调节剂、活化铝基矿物粉与石灰石粉，得到混合浆料B，其中，混合浆料B的水灰重量比为0.4～0.6:1；
将剩余部分水、粘结剂和引气剂混合并搅拌，得到混合浆液C；
将所述混合浆料B和所述混合浆液C分别加入到所述混合干料A中，进行搅拌，得到植生基材。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本申请实施例提供低碱度固化剂，低碱度固化剂的组分包括活化铝基矿物粉，活化铝基矿物粉的主要成分包括无水硫(铁)铝酸钙、铝酸钙和硅酸二钙，在水化过程中，无水硫铝酸钙会与石膏调节剂反应，生成钙矾石(AFt)和铝胶(AH)，铝胶(AH)几乎不溶于水，很难电离出OH-，故此反应下溶液pH值接近中性；硅酸二钙水化反应时会生成水化硅酸钙(C-S-H)和部分氢氧化钙(CH)，CH使溶液呈碱性；生成的CH会快速地进一步和AH及石膏调节剂反应，再次生成AFt，此时氢氧化钙被大量消耗，溶液碱度迅速降低。剩余的少许CH会进一步与石灰石粉及无水硫铝酸钙反应，再次生成了大量钙矾石、水化碳铝酸钙和铝胶，此时溶液的pH值再度降低，接近中性，低碱度固化剂养护7d的pH为8.3-9.6，养护28d强度为38.2-45.5MPa和抗冻融循环次数大于120次。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种植生基材的制备方法的流程示意图；
图2为本申请实施例2提供的寒旱地区矿山边坡生态修复的植生基材制备流程图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
第一方面，本申请提供了一种低碱度固化剂，所述低碱度固化剂的组分包括：以重量份数计，活化铝基矿物粉：50～70份，石膏调节剂：20～30份，石灰石粉：10～20份和缓凝剂：0.05～0.15份。
本申请实施例中，低碱度固化剂具有早强、pH值低、耐久性好的优点。
活化铝基矿物粉包含硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥和铝酸盐水泥中的至少一种，以铝酸盐水泥熟料为例，其主要成分为无水硫铝酸钙(55％～75％)和硅酸二钙(8％～37％)，在水化过程中，无水硫铝酸钙会分别与二水石膏和硬石膏反应，生成钙矾石(AFt)和铝胶(AH)，如式(1)和(2)所示，由于AH几乎不溶于水，很难电离出OH-，故此反应下溶液pH值接近中性。硅酸二钙水化反应时会生成水化硅酸钙(C-S-H)和部分氢氧化钙(CH)，如公式(3)所示，此反应下溶液呈碱性。但，式(3)生成的CH会快速地进一步和AH及石膏反应，再次生成AFt，如公式(4)所示，此时氢氧化钙被大量消耗，溶液碱度迅速降低。剩余的少许CH会进一步与石灰石粉及无水硫铝酸钙反应，如公式(5)所示，再次生成了大量钙矾石、水化碳铝酸钙和铝胶，此时溶液的pH值再度降低，接近中性。综上可知，本申请中所述的低碱度固化剂主要水化产物为钙矾石和铝胶，分别具有良好的填充和胶结作用，且pH值低，性能稳定，强度和抗冻融能力较强。
反应公式如下：
2CaO·SiO2+nH2O→xCaO·SiO2·yH2O(AFt)+(2-x)Ca(OH)2(CH) (3)
Al2O3·3H2O+3Ca(OH)2+3CaSO4+26H2O→3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O(AFt) (4)
在一些实施方式中，所述活化铝基矿物粉包括硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥和铝酸盐水泥中的至少一种。
具体地，硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥和铝酸盐水泥的主要成分包括：无水硫(铁)铝酸钙、铝酸钙和硅酸二钙。硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥和铝酸盐水泥的凝结硬化速度快、强度高强，可以用于边坡加固，同时其水化热大，且放热量集中，在水化过程中内部温度上升较高，即使在低温环境下，上述水泥也能很快凝结硬化，可用于冬季施工的工程。
在一些实施方式中，所述石膏调节剂包括硬石膏、半水石膏、二水石膏、脱硫石膏和磷石膏中的至少一种。
本申请实施例中，硬石膏、半水石膏、二水石膏、脱硫石膏和磷石膏这类石膏调节剂可以与硫(铁)铝酸钙或铝酸钙反应，生成钙矾石(AFt)和铝胶(AH)，从而降低固化剂的碱度。
在一些实施方式中，所述缓凝剂包括所述缓凝剂包括柠檬酸、柠檬酸钠和多聚磷酸钠中任意一种。
本申请实施例中，所述缓凝剂还可以用蛋白类石膏专用缓凝剂。缓凝剂，是一种降低水泥或石膏水化速度和水化热、延长凝结时间的添加剂，可以用于降低活化铝基矿物粉和石膏与水的反应速度，延长凝结时间，从而便于施工。
第二方面，本申请提供了一种边坡生态修复的植生基材，所述生态基材的组分包括：以重量份数计，干沙土：600～640份，土壤调节剂：80～120份，植物纤维：3～5份，保水剂：1～2份，粘结剂：1～2份，水：200～230份和第一方面所述的低碱度固化剂：50～60份，引气剂：0.01～0.015份。
本申请以沙土作为植生基材的主要原材料，基于沙土混合改性调节技术，极大提高基材的保水保肥性能。由于沙土的主要成分为石英，非层状结构，且颗粒表面缺乏极性官能团，呈惰性性质，很难与水和其他营养元素结合，因此不具有保水保肥性能；通过加入粘结剂和固化剂的方式，提高沙土颗粒之间的键合力，使基材的整体性较好，并具有一定的强度值；通过加入保水剂，提高基材的储水和保水性能；通过加入土壤调节剂，可连续释放营养元素，供植物生长
本申请实施例中，所述粘结剂包括生物合成胶、离子型纤维素胶、建筑胶粉中的任意一种。粘结剂主要为生态胶，可以提高基材的整体性和对边坡岩体的黏着力，同时提高其保水性能；引气剂可以为不同离子型的憎水表面活性剂，大多为阴离子型表面活性剂，如脂肪酸盐、磺酸盐、硫酸酯盐和磷酸酯盐，可以在搅拌过程中使基材内形成很多微纳米气泡，增大基材的孔隙率，通过加入引气剂，基材内产生了大量的微纳米级气泡孔隙，从而显著提高了基材的孔隙率，更利于植物生长。
本申请实施例中，得到的植生基材孔隙率高、抗侵蚀能力强，保水保肥性能显著，且成本低廉、操作性强，可以实现对寒旱地区矿山边坡生态修复；植生基材喷播后在服役过程中起着稳固边坡和美化环境的双重作用，具有如下性能要求：强度高(＞0.5MPa)、pH适中(6.0～8.5)、渗水透气且保水保肥。与我国干旱、半干旱区如西北地区的气候相适应，气候特点包括：干旱少雨，冬季气温较低，冰冻灾害严重，因此对植生基材的抗冻融性能要求较高。而普通硅酸盐水泥的抗冻融和抗硫酸盐侵蚀效果较差，不完全适用于寒旱地区的气候环境。本申请的植生基材的抗冻融循环次数大于80，植物成活率高于90％。
在一些实施方式中，所述干沙土粒径包括：以质量分数计，≤2mm的干沙土占所述干沙土的85％以上，所述干沙土中黏土的含量＜10％。
本申请实施例中，≤2mm的干沙土占所述干沙土的85％以上，所述干沙土中黏土的含量＜10％，使改善这种沙土的难度增强，常规的植生基材只能用少量沙土进行配比制得，本申请改善的这种沙土粒径大多≤2mm，且黏土的含量低，只有通过本申请的方法，才能使沙土被改造成植生基材，具有强度高和孔隙率高的积极效果。
在一些实施方式中，所述土壤调节剂的组分包括：以重量份数计，活化煤矸石粉：60～70份，膨润土：15～20份和腐殖材料：15～20份。
本申请实施例中，所述活化煤矸石粉粒径小于60目，活化方法包括：化学活化和微生物活化；所述腐殖材料包括：泥炭土、风化褐煤、草木灰土、糠醛渣、黄腐酸钾渣中的至少一种；土壤调节剂可以提高基材的肥力，提升沙土的保肥性能。
土壤调节剂的主要功能原理如下：煤矸石是矿山堆填场中常见的固废材料，其内部不仅含有大量的腐殖酸和其他有机质，同时含有微量元素，有利于植物生长。本申请通过对煤矸石粉进行微生物和化学活化，使其内部含有的腐植酸等营养成分更容易释放，有益于微生物活动，且可作为有机肥的载体，从而促进植物根系在基材中发育。与此同时，加入了膨润土成分，可通过键合、包裹、吸附等方式与腐殖材料、活化煤矸石粉和沙土颗粒进行结合，进一步提高基材的保水保肥性能，从而更适应干旱地区高蒸发量的气候特征。经试验验证，本试验材料的保水性能要明显优于普通工程黏土，降雨条件下基材内的营养元素几乎不存在流失现象。
在一些实施方式中，所述植物纤维包括：以质量分数计，植物纤维丝：50～60份和植物纤维颗粒：40～50份。
本申请实施例中，植物纤维丝包括：黄麻纤维、棕榈纤维、棉纤维中的至少一种，长度控制为1.5～3.5cm；所述植物纤维碎、粉末或颗粒包括：玉米秸秆/芯碎、稻壳、木屑，糟粕中的至少一种，粒径均小于3mm。
本申请实施例中，通过在基材中加入植物纤维和粘结剂，提高了基材施工时的整体性和对岩质边坡的粘着力，便于喷播施工。且加入的植物纤维能一方面显著提高基材的抗冲刷和抗风蚀性能，同时能提高基材的吸水性能和透气性。
在一些实施方式中，所述保水剂包括丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物和淀粉接枝丙烯酸盐共聚交联物的任意一种。
本申请实施例中，保水剂使用的是高吸水性树脂，吸水能力强的；无毒无害，反复释水、吸水。同时，它还能吸收肥料和腐殖材料中的养分，并缓慢释放，增加肥效。
第三方面，本申请提供了第二方面所述的植生基材的制备方法，如图1所示，所述方法包括以下步骤：
S1.将干沙土、土壤调节剂、植物纤维和保水剂进行混合，得到混合干料A；
S2.将低碱度固化剂中的缓凝剂与预定量水混合，后依次加入石膏调节剂、活化铝基矿物粉与石灰石粉，得到混合浆料B，其中，混合浆料B的水灰重量比为0.4～0.6:1；
具体地，从计算所得的总需水量中取一部分用于配制固化剂浆液，调配时先将缓凝剂加入所取水中，混合均匀，再加入石膏调节剂并搅拌30s，最后加入活化铝基矿物粉和石灰石粉，充分搅拌1min后形成混合浆料B。
S3.将剩余部分水、粘结剂和引气剂混合并搅拌，得到混合浆液C；
S4.将所述混合浆料B和所述混合浆液C分别加入到所述混合干料A中，进行搅拌，得到植生基材。
本申请实施例中，缓凝剂和引气剂分别可以采用外加的方式，对混合干料A、混合浆料B和混合浆液C的制备顺序不作限定，只需使用时配置好即可，同时，将沙土、土壤调节剂、植物纤维和保水剂干料混合在一起，到混合干料A，具有操作简单、便于施工的积极效果；将低碱度固化剂与预定量水混合，并控制水灰重量比为0.4～0.6:1，具有有效控制材料的凝结时间，提高材料强度，且材料流动度适宜于泵送的积极效果。
下面将结合实施例、对比例及实验数据对本发明的方法进行详细说明。
实施例1
本申请提供了一种低碱度固化剂，所述低碱度固化剂的组分包括：以重量份数计，硫铝酸盐水泥：60份，脱硫石膏粉：30份，石灰石粉：10份和外加柠檬酸钠缓凝剂：0.1份。
对低碱度固化剂的性能进行检测，得到低碱度固化剂7d的pH为8.82，3d、7d和28d的强度分别为28.3MPa、34.6MPa和42.2MPa，和抗冻融循环次数为125次。
实施例2
本实施例提供的一种用于寒旱地区矿山边坡生态修复的植生基材，包括下述重量份材料：干沙土620份，土壤调节剂100份，实施例1制得的低碱度固化剂52份，植物纤维4份，保水剂2份，粘结剂2份，水220份，外加引气剂0.012份；其中保水剂选用超吸水树脂，为聚丙烯酸盐，粘结剂选用黄原胶，引气剂选用阴离子表面活性剂，为烷基苯磺酸盐。如图2所示，植生基材的制备过程如下：
1、沙土预制：选取内蒙古乌海湖段黄河底泥为基材原材料，烘干后过2mm筛备用，经测试分析其黏土成分含量为5.8％。
2、土壤调节剂预制：将煤矸石烘干粉磨后过60目筛，然后放入复合菌液中发酵28天，菌液剂量控制为煤矸石质量的10％，发酵温度控制为35℃，发酵完成后再加入一定量的钙基膨润土和泥炭土，混合均匀后静置2d，再进行干燥，即可得到土壤调节剂。本实例土壤调节剂中煤矸石粉、膨润土和泥炭土的质量比控制为60:20:20。
3、本实施例中低碱度固化剂包括下述重量份材料：硫铝酸盐水泥熟料60份，脱硫石膏粉30份，石灰石粉10份，外加缓凝剂选用柠檬酸钠，质量为0.1份；
4、植物纤维预制：取质量为60份的黄麻纤维丝和40份的木屑混合均匀即可得到植物纤维，其中黄麻纤维丝的长度为2.5cm，木屑过3mm筛。
5、所述植生基材制备的具体步骤如下：
1)混合干料A制备：将上述质量比的干沙土、土壤调节剂、植物纤维、保水剂混合均匀，即可得到混合干料A；
2)混合浆料B制备：单独称取质量26份的水，将称取好的柠檬酸钠加入水中，搅拌均匀，再加入称量好的脱硫石膏粉并搅拌30s，最后加入称量好的硫铝酸盐水泥熟和石灰石粉，充分搅拌1min后形成混合浆料B；
3)根据上述质量比向剩余部分水中加入黄原胶和阴离子表面活性剂，充分搅拌3min后形成混合浆液C；
4)将所述混合浆料B和混合浆液C分别加入到混合干料A中，充分搅拌，即可得到一种用于寒旱地区矿山边坡生态修复的低碱度植生基材。
实施例3
本实施例提供的一种用于寒旱地区矿山边坡生态修复的植生基材及其制备方法，包括下述重量份材料：干沙土600份，土壤调节剂120份，低碱度固化剂52份，植物纤维4份，保水剂2份，粘结剂2份，水220份，外加引气剂0.012份；保水剂选用超吸水树脂，为聚丙烯酸盐，粘结剂选用黄原胶，引气剂选用阴离子表面活性剂，为烷基苯磺酸盐；植生基材的制备过程如下：
1、沙土预制：选取内蒙古乌海湖段黄河底泥为基材原材料，烘干后过2mm筛备用，经测试分析其黏土成分含量为5.8％。
2、土壤调节剂预制：将煤矸石烘干粉磨后过60目筛，然后放入复合菌液中发酵28天，菌液剂量控制为煤矸石质量的10％，发酵温度控制为35℃，发酵完成后再加入一定量的钙基膨润土和泥炭土，混合均匀后静置2d，再进行干燥，即可得到土壤调节剂。本实例土壤调节剂中煤矸石粉、膨润土和泥炭土的质量比控制为60:20:20。
3、本实施例中低碱度固化剂包括下述重量份材料：硫铝酸盐水泥熟料60份，脱硫石膏粉30份，石灰石粉10份，外加缓凝剂选用柠檬酸钠，质量为0.1份；
4、植物纤维预制：取质量为60份的黄麻纤维丝和40份的木屑混合均匀即可得到植物纤维，其中黄麻纤维丝的长度为2.5cm，木屑过3mm筛。
5、所述植生基材制备的具体步骤如下：
1)混合干料A制备：将上述质量比的干沙土、土壤调节剂、植物纤维、保水剂混合均匀，即可得到混合干料A；
2)混合浆料B制备：单独称取质量26份的水，将称取好的柠檬酸钠加入水中，搅拌均匀，再加入称量好的脱硫石膏粉并搅拌30s，最后加入称量好的硫铝酸盐水泥熟和石灰石粉，充分搅拌1min后形成混合浆料B；
3)根据上述质量比向剩余部分水中加入黄原胶和阴离子表面活性剂，充分搅拌3min后形成混合浆液C；
4)将所述混合浆料B和混合浆液C分别加入混合干料A中，充分搅拌，即可得到一种用于寒旱地区矿山边坡生态修复的低碱度植生基材。
实施例4
本实施例提供的一种用于寒旱地区矿山边坡生态修复的植生基材，包括下述重量份材料：干沙土600份，土壤调节剂120份，低碱度固保水剂选用超吸水树脂，为聚丙烯酸盐，粘结剂选用黄原胶，引气剂选用阴离子表面活性剂，为脂肪醇硫酸钠化合物；植生基材的制备过程如下：
1、沙土预制：选取内蒙古乌海湖段黄河底泥为基材原材料，烘干后过2mm筛备用，经测试分析其黏土成分含量为5.8％。
2、土壤调节剂预制：将煤矸石烘干粉磨后过60目筛，然后放入复合菌液中发酵28天，菌液剂量控制为煤矸石质量的10％，发酵温度控制为35℃，发酵完成后再加入一定量的钙基膨润土和泥炭土，混合均匀后静置2d，再进行干燥，即可得到土壤调节剂。本实例土壤调节剂中煤矸石粉、膨润土和泥炭土的质量比控制为60:20:20。
3、本实施例中低碱度固化剂包括下述重量份材料：硫铝酸盐水泥熟料60份，脱硫石膏粉30份，石灰石粉10份，外加缓凝剂选用柠檬酸钠，质量为0.1份；
4、植物纤维预制：取质量为60份的黄麻纤维丝和40份的木屑混合均匀即可得到植物纤维，其中黄麻纤维丝的长度为2.5cm，木屑过3mm筛。
5、所述植生基材制备的具体步骤如下：
1)混合干料A制备：将上述质量比的干沙土、土壤调节剂、植物纤维、保水剂混合均匀，即可得到混合干料A；
2)混合浆料B制备：单独称取质量29份的水，将称取好的柠檬酸钠加入水中，搅拌均匀，再加入称量好的脱硫石膏粉并搅拌30s，最后加入称量好的硫铝酸盐水泥熟和石灰石粉，充分搅拌1min后形成混合浆料B；
3)根据上述质量比向剩余部分水中加入黄原胶和阴离子表面活性剂，充分搅拌3min后形成混合浆液C；
4)将所述混合浆料B和混合浆液C分别加入混合干料A中，充分搅拌，即可得到一种用于寒旱地区矿山边坡生态修复的低碱度植生基材。
对比例1
本申请与实施例2的不同之处在于：没有使用实施例的低碱度固化剂，添加了常规的固化剂，为市售，主要成分为硫铝酸盐水泥熟料，养护7d后的pH为11.38。
对比例2
本申请与实施例2的不同之处在于：没有使用实施例的低碱度固化剂，添加了常规的硅酸盐水泥熟料，养护7d的pH为12.13
实施效果
将实施例2-4的植生基材养护3d、7d、28d后，对上述三组实施案例所得植生基材的pH值和无侧限抗压强度进行测试。并对养护28d后基材的孔隙率、容重和饱和含水率进行测试分析。同时进行冻融循环试验，冻融循环试验的具体测试标准为GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》，评价基材的耐久性。此外，进行种植试验，测试狗牙根10d的生长率，测试结果如下表所示：
可知，上述三组实施例所得的植生基材比对比例相比，具有良好的强度性能(＞0.5MPa)，养护28天后且pH值较低，为(6.0～8.5)；孔隙率较大，为32％以上；抗冻融循环次数大于80，植物成活率高于90％；容重即密度＞1.3g·cm-1；满足植物的发芽和生长需求，可应用于寒旱地区矿山边坡生态修复工程中。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：
(1)本申请的植生基材充分利用沙土作为植生基材的主要原材料，基于沙土混合改性调节技术，解决干旱地区可利用的黏土资源匮乏的难题；(2)本申请的植生基材充分利用固废材料，如煤矸石，研发低碱度固化剂，解决现阶段硅酸盐水泥基植生基材碱度大、成本高、抗冻融循环能力差的问题；(3)本申请的植生基材结合植物纤维加筋和生态胶增强技术，解决传统植生基材普遍存在的整体性差和对岩质边坡粘着力低的难题；(4)本申请的植生基材基于浆液微纳米气泡引发技术，解决传统植生基材渗水透气性差的问题。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性地包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者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，或者还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。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、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种低碱度固化剂，其特征在于，所述低碱度固化剂的组分包括：以重量份数计，活化铝基矿物粉：50～70份，石膏调节剂：20～30份，石灰石粉：10～20份和缓凝剂：0.05～0.15份。
2.根据权利要求1所述的低碱度固化剂，其特征在于，所述活化铝基矿物粉包括硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥和铝酸盐水泥中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的低碱度固化剂，其特征在于，所述石膏调节剂包括硬石膏、半水石膏、二水石膏、脱硫石膏和磷石膏中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的低碱度固化剂，其特征在于，所述缓凝剂包括柠檬酸、柠檬酸钠和多聚磷酸钠中任意一种。
5.一种边坡生态修复的植生基材，其特征在于，所述生态基材的组分包括：以重量份数计，干沙土：600～640份，土壤调节剂：80～120份，植物纤维：3～5份，保水剂：1～2份，粘结剂：1～2份，水：200～230份，权利要求1-4任意一项所述的低碱度固化剂：50～60份和引气剂：0.01～0.015份。
6.根据权利要求5所述的植生基材，其特征在于，所述干沙土粒径包括：以质量分数计，≤2mm的干沙土占所述干沙土的85％以上，所述干沙土中黏土的含量＜10％。
7.根据权利要求5所述的植生基材，其特征在于，所述土壤调节剂的组分包括：以重量份数计，活化煤矸石粉：60～70份，膨润土：15～20份和腐殖材料：15～20份。
8.根据权利要求5所述的植生基材，其特征在于，所述植物纤维包括：以质量分数计，植物纤维丝：50～60份和植物纤维颗粒：40～50份。
9.根据权利要求5所述的植生基材，其特征在于，所述保水剂包括丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物和淀粉接枝丙烯酸盐共聚交联物的任意一种。
10.一种如权利要求5-9任意一项所述的植生基材的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将干沙土、土壤调节剂、植物纤维和保水剂进行混合，得到混合干料A；
将低碱度固化剂中的缓凝剂与预定量水混合，后依次加入石膏调节剂、活化铝基矿物粉与石灰石粉，得到混合浆料B，其中，混合浆料B的水灰重量比为0.4～0.6∶1；
将剩余部分水、粘结剂和引气剂混合并搅拌，得到混合浆液C；
将所述混合浆料B和所述混合浆液C分别加入到所述混合干料A中，进行搅拌，得到植生基材。
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