專利名稱：一種可部分降解固土植被復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可部分降解固土植被復(fù)合材料，特別涉及一種用于易侵蝕地區(qū)表 層土壤治理的固土復(fù)合材料，屬于復(fù)合材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
黃土高原地區(qū)是我國生態(tài)環(huán)境破壞最嚴(yán)重的地區(qū)之一，其水土流失面積達(dá)到45. 3 萬km2，由于水、土、肥的流失，使黃土高原北部地區(qū)的植被銳減，所造成的土地嚴(yán)重退化和 沙化現(xiàn)象加速了該區(qū)域荒漠化和沙漠化趨勢(shì)。為了抵御黃土高原地區(qū)風(fēng)力、水力、重力等侵 蝕應(yīng)力對(duì)地表土壤的侵蝕，并有針對(duì)性地開展黃土高原地區(qū)水土流失治理和植被體系恢復(fù) 工作，通常需要在土壤表面噴施或加固某些化學(xué)土壤固化材料。目前使用的表層土壤固化材料，按成分可以分為無機(jī)類、有機(jī)聚合類、有機(jī)無機(jī)復(fù) 合類和生物酶類。無機(jī)類土壤固化材料的主固化劑包括粉煤灰、礦渣、煤矸石、水泥、沸石、 石灰等，激發(fā)劑主要包括各種硫酸鹽、各種酸和其他無機(jī)鹽，也包含少量的表面活性劑等其 他有機(jī)材料；有機(jī)聚合類土壤固化材料一般呈液態(tài)，主要有浙青、焦油、聚合物如樹脂，糖醛 苯胺，丙烯酸鈣，聚丙烯苯胺，羧甲基纖維素等；有機(jī)無機(jī)復(fù)合類土壤固化材料包括固體和 液體兩種形態(tài)，是由兩種或兩種以上的無機(jī)材料和有機(jī)材料按一定比例配合而成的土壤固 化材料；生物類土壤固化材料是以菌類、昆蟲等生物仿生技術(shù)為基礎(chǔ)生產(chǎn)出來的新型土壤 固化材料。目前已有的土壤固化材料在應(yīng)用于黃土高原風(fēng)力、水力雙重侵蝕區(qū)地區(qū)時(shí)，都不 同程度地存在強(qiáng)度低、耐水性差、植生性差、不宜降解、具有污染性等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)以上應(yīng)用在黃土高原風(fēng)力、水力雙重侵蝕區(qū)的土壤固化材料的問題，本發(fā)明 人經(jīng)過了大量的實(shí)驗(yàn)研究工作，開發(fā)了一種可解決上述問題的可部分降解固土植被復(fù)合材 料，本發(fā)明材料強(qiáng)度高、吸水保水性能良好、耐沖蝕性能強(qiáng)、植生相容性好、降解性能優(yōu)良。本發(fā)明可部分降解固土植被復(fù)合材料由下述質(zhì)量比的組分組成無機(jī)膠凝材料 10份、水6 9份、非離子型聚丙烯酰胺0. 02 0. 3份、聚丙烯酸鈉高吸水樹脂0. 05 0. 3 份、改性麥秸纖維0.1 0.5份。所述的無機(jī)膠凝材料通過如下方法獲得按質(zhì)量取高鋁水泥1 1. 5份、普通硅酸 鹽水泥熟料2. 5 3. 5份、粉煤灰4. 0 6. 0份、石膏1 1. 5份、石灰0. 35-0. 55份和粉 煤灰活性激化劑0. 05 0. 15份，混合均勻磨細(xì)至0. 08mm方格篩篩余<10%即得；
所述的粉煤灰激化劑是按 NaOH =Na2SiO3 NaSO4 =Na2CO3=O. 5 1. 0 1 2. 5 1 1. 5 0 1. 5所示的質(zhì)量比取各物質(zhì)，混合均勻得到。所述的改性麥秸纖維是將普通麥秸在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的NaOH溶液中浸泡12 小時(shí)后，以粉碎機(jī)粉碎至寬度為0. 15 1. 25mm、長寬比為2 5的麥秸纖維。為了獲得更好的效果，優(yōu)選，非離子型聚丙烯酰胺為固體顆粒且粒徑為0.5 1mm，相對(duì)分子量為400萬。優(yōu)選，聚丙烯酸鈉高吸水保水樹脂為固體顆粒，粒徑0. 2 0. 5謹(jǐn)，分子量800 1000萬，Nei2O彡24. 5%, pH為12時(shí)，吸水倍率大于200g/g，在60°C環(huán) 境下，12小時(shí)的保水率大于60%。 優(yōu)選，制備粉煤灰激化劑的Na2SiO3為模數(shù)η含2，易溶于水。 優(yōu)選，制備無機(jī)膠凝材料的粉煤灰符合一級(jí)粉煤灰灰國家標(biāo)準(zhǔn)，含碳量小于5%。制備本發(fā)明材料不需要特殊條件，按行業(yè)常規(guī)制備方法即可。本發(fā)明材料使用方法簡(jiǎn)單易行，噴施在易侵蝕土壤表層即可。在使用期間植物能 夠通過復(fù)合材料內(nèi)部孔隙順利生長；在使用后期，本發(fā)明材料有部分降解的性能。本發(fā)明材料的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)
1.施用后形成的固化層強(qiáng)度高、吸水保水性能良好、耐沖蝕性能強(qiáng)、植生相容性好。在 黃土高原風(fēng)力、水力雙重侵蝕區(qū)施用，優(yōu)點(diǎn)更加突出。2.本發(fā)明材料降解性能優(yōu)良；在施用后經(jīng)過一段時(shí)間會(huì)自然降解或裂解。3.本發(fā)明材料利用工農(nóng)業(yè)固體廢棄物為主要原料制備，原料來源廣泛，成本低廉。4.無毒無污染 5.施用工藝簡(jiǎn)單。
具體實(shí)施例方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面通過實(shí)施例做進(jìn)一步說明，但并不限制本發(fā)明。在以下實(shí)施例中所用聚丙烯酸鈉為固體顆粒，粒徑0. 2 0. 5mm,分子量800 1000萬，Na2O彡24. 5%，pH為12時(shí)，吸水倍率大于200g/g，在60°C環(huán)境下，12小時(shí)的保水 率大于60%。聚丙烯酰胺為非離子型，固體顆粒，粒徑為0. 5 1mm，相對(duì)分子量為400萬。實(shí)施例1 制備無機(jī)膠凝材料
取 NaOH 1 份、Nii2SiO3 1. 5 份、NaSO4 1 份、Na2CO3 0. 5 份，混合均勻 得粉煤灰活性激化劑。所取Na2SiO3為模數(shù)η ^ 2，易溶于水。按質(zhì)量取高鋁水泥1份、普通硅酸鹽水泥熟料3份、粉煤灰4. 5份、石膏1份、石灰 0. 4
份、粉煤灰活性激化劑0. 1份，經(jīng)混拌磨細(xì)至0. 08mm方格篩篩余<10%，得無機(jī)膠凝材 料。所取粉煤灰符合一級(jí)粉煤灰灰國家標(biāo)準(zhǔn)，含碳量小于5%。實(shí)施例2 制備改性麥秸纖維
按質(zhì)量取普通麥秸，置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的NaOH溶液中浸泡12小時(shí)，用粉碎機(jī)粉碎， 寬度為0. 15 1. 25mm，長寬比為2 5。測(cè)得其極限拉伸強(qiáng)度為63. 9 MPa,斷裂伸長率為2. 5%。實(shí)施例3
按質(zhì)量取實(shí)施例1所得無機(jī)膠凝材料10份、水7份、聚丙烯酰胺0. 1份、 聚丙烯酸鈉0. 05份、實(shí)施例2所得改性麥秸纖維0. 3份，混合，攪拌均勻，然后噴施在 黃土高原易侵蝕土壤表層，噴施土壤固化層厚度為0. 5cm。所得可部分降解固土植被復(fù)合材料經(jīng)測(cè)量孔隙孔徑為0. 21 3. 15 mm,斷面孔隙 率為 2. 37 4. 78%ο對(duì)所形成的固化層測(cè)試結(jié)果為 天抗壓強(qiáng)度為1. 70 MPa,吸水率為40%，耐徑流 強(qiáng)度為2L · miiT1沖蝕時(shí)間大于120min。
實(shí)施例4
按質(zhì)量取實(shí)施例1所得無機(jī)膠凝材料1份、水0. 7份、聚丙烯酰 胺0. 01份、聚丙烯酸鈉0. 01份、實(shí)施例2所得改性麥秸纖維0. 03份，混合，攪拌均勻， 然后噴施在黃土高原易侵蝕土壤表層，噴施土壤固化層厚度為0. 5cm。對(duì)所形成的固化層測(cè)試結(jié)果為 天抗壓強(qiáng)度為1. 55 MPa,吸水率為97%，耐徑流 強(qiáng)
度為2L · rnirT1沖蝕時(shí)間大于120min。實(shí)施例5
按質(zhì)量取實(shí)施例1所得無機(jī)膠凝材料1份、水0.6、聚丙烯酰胺0.01、聚丙烯酸鈉 0. 015、實(shí)施例2所得改性麥秸纖維0. 03，混合，攪拌均勻，然后噴施在黃土高原易侵蝕土壤 表層，噴施土壤固化層厚度為0. Scm0對(duì)所形成的固化層測(cè)試結(jié)果為 天抗壓強(qiáng)度為1. 67 MPa,吸水率為94%，耐徑流 強(qiáng)度為2L · rnirT1沖蝕時(shí)間大于MOmin。
權(quán)利要求
1.一種可部分降解固土植被復(fù)合材料，其特征在于質(zhì)量組成為無機(jī)膠凝材料10份、 水6 9份、非離子型聚丙烯酰胺0. 02 0. 3份、聚丙烯酸鈉高吸水樹脂0. 05 0. 3份、 改性麥秸纖維0. 1 0. 5份；所述的無機(jī)膠凝材料通過如下方法獲得按質(zhì)量取高鋁水泥1 1. 5份、普通硅酸鹽水 泥熟料2. 5 3. 5份、粉煤灰4. 0 6. 0份、石膏1 1. 5份、石灰0. 35-0. 55份和粉煤灰 活性激化劑0. 05 0. 15份，混合均勻磨細(xì)至0. 08mm方格篩篩余<10%即得；所述的粉煤灰激化劑是按 NaOH =Na2SiO3 NaSO4 =Na2CO3=O. 5 1. 0 1 2. 5 1 1. 5 0 1. 5所示的質(zhì)量比取各物質(zhì)，混合均勻得到；所述的改性麥秸纖維是將普通麥秸在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的NaOH溶液中浸泡12 小時(shí)后，以粉碎機(jī)粉碎至寬度為0. 15 1. 25mm、長寬比為2 5的麥秸纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可部分降解固土植被復(fù)合材料，其特征在于非離子型 聚丙烯酰胺為固體顆粒，粒徑為0. 5 1mm，相對(duì)分子量為400萬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可部分降解固土植被復(fù)合材料，其特征在于 聚丙烯酸鈉高吸水保水樹脂為固體顆粒，粒徑0. 2 0. 5mm,分子量800 1000萬，Na2O彡24. 5%，pH為12時(shí)，吸水倍率大于200g/g，在60°C環(huán)境下，12小時(shí)的保水率大于 60%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可部分降解固土植被復(fù)合材料，其特征在于制備粉煤灰 激化劑的Na2SiO3為模數(shù)η = 2，易溶于水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可部分降解固土植被復(fù)合材料，其特征在于制備無機(jī)膠 凝材料的粉煤灰符合一級(jí)粉煤灰灰國家標(biāo)準(zhǔn)，其中含碳量小于5%。
6.一種可部分降解固土植被復(fù)合材料的使用方法，其特征在于將可部分降解固土植被 復(fù)合材料噴施在黃土高原易侵蝕土壤表層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可部分降解固土植被復(fù)合材料，本發(fā)明材料的質(zhì)量組成為無機(jī)膠凝材料10份、水6～9份、非離子型聚丙烯酰胺0.02～0.3份、聚丙烯酸鈉高吸水樹脂0.05～0.3份、改性麥秸纖維0.1～0.5份；本發(fā)明材料噴施后噴施層為微孔結(jié)構(gòu)，便于雨水下滲，有著較高的強(qiáng)度、較強(qiáng)的吸水保水性、較強(qiáng)的耐沖蝕特性、較好的植生相容性和降解性能，且原料來源廣泛、成本低廉、無毒無污染；使用時(shí)施工工藝簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)C09K17/44GK102093900SQ20111000451
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2011年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月11日
發(fā)明者嚴(yán)亮, 周愛華, 張磊, 楊久俊, 羅忠濤 申請(qǐng)人:天津城市建設(shè)學(xué)院