专利名称：：一种集雨面增效层及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种集雨面增效层及其制备方法。
背景技术：
：21世纪人类面临的一大难题——缺水，如我国旱地占总耕地面积的60%。在旱地中，不灌溉的旱作农田占总耕地面积的49.1%，主要依靠天然降水维护农作物生产，严重制约当地农业生产的发展。实践证明，采取制作集雨面与水窖(窑、池)相结合方式收集、储存雨季雨水径流加以利用是缓解干旱缺水地区水资源紧缺的有效措施，促进了旱区农业生产的发展。坡地夯实土集雨面是旱区常见的一种集雨面类型，其特点是制作成本低、技术简单易行，但集雨效率不高(约55%左右)，无法高效聚集雨水，不能充分满足实际需要。因此，采用新材料和技术提高其集雨效率十分必要。
发明内容本发明的目的是提供一种能提高集雨面集雨效率的集雨面增效层及其制备方法。本发明所提供的集雨面增效层，是由普通硅酸盐水泥、煅烧明矾石粉、半水石膏粉和土料制得的，其中，普通硅酸盐水泥、煅烧明矾石粉、半水石膏粉和土料的重量比为1:0.5—0.6:0.4—0.5:9—12。该集雨面增效层的制备方法，是先将普通硅酸盐水泥、煅烧明矾石粉、半水石膏粉和土料加水混合，搅拌成均匀的浆体；然后将浆体抹到集雨面上，经养护得到所述集雨面增效层。其中，普通硅酸盐水泥、煅烧明矾石粉、半水石膏粉、土料与水的重量比为l:0.5—0.6:0.4—0.5:9—12:3—5。本发明集雨面面层，集雨效率可达80—86%。若在使用一定年限后需退耕，可将其用水浸泡后铁锤击碎，因其主要组成材料为土料，即可耕种农作物，对土壤、环境无污染。图1为本发明各种组分加水后的水化反应及作用图。具体实施例方式本发明采用普通硅酸盐水泥、煅烧明矾石粉、半水石膏粉以及除去杂草和杂物的土料作为增效层的制备原料，具体工艺如下首先在干密度大于1.5g/cm3、厚度大于5cm的坡地夯实土集雨面上洒水润湿其表面。然后将称量好的普通硅酸盐水泥与煅烧明矾石粉(用量为普通硅酸盐水泥质量的50%—60%)、半水石膏粉(用量为普通硅酸盐水泥质量的50%—40%)混合并搅拌均匀，再与一定量除去杂草和杂物的土料混合均匀后，加入适量水拌和成粘稠的浆体，普通硅酸盐水泥、水与土料的质量比例为l:3—5:9—12，优选为1:3:9。最后将水拌和好的浆体放到经润湿的坡地夯实土集雨面上，人工用镘刀压抹成2cm厚面层，表面平整光滑。待面层表面凝固后，覆盖稻草或麦草或草袋或塑料布，24h后在覆盖物上洒水养护(覆盖塑料布者不用洒水养护，面层可保持自身水分)，以后每间隔24h洒水一次，14d后可不再洒水，使用时除去覆盖物后即可。本发明的增效面层材料，自加水拌和后的主要水化反应及其作用如图l所示，所形成的3CaOA12033CaS0432H20为稳定晶体结构(文献Taylor,H.F.W.，Cementchemistry.ACADEMICPRESSLIMITED,1990.178-180)，形成前后的体积变化情况如表1所示(计算所用数据引自文献Lea，F.M.,TheChemistryofCementandConcrete,ThirdEdition.Glasgow:EdwardArnoldLimited,1970.145，222，348)。表l3CaOA12033CaS0432H20形成前后的体积变化情况反应式3CaO+AI203.3H20+3CaS04+29H2O3CaO.Al2033CaS04.32H20质量(g)1681564085221225密度(g/cm3)3.322.402.321.001.73体积(cm3)5165176522725反应前水化系统的体积(cm3)814反应后水化系统的体积(cm3)725反应前的固相体积(cm3)292反应后的固相体积(cm3)725水化系统的体积变化率(％)-10.9固相体积变化率(％)148反应所需的相对水量0.713普通硅酸盐水泥的掺入提高了面层土料的强度，3Ca0Al2033CaS0432H20形成后的固相体积增加了1.48倍(见表l)，可抑制面层湿土料干縮裂缝的产生。实践也证明，如果不采用本发明的材料组成及其施工方法，只用普通硅酸盐水泥和土料两种材料，加水拌和并压抹成2cm厚面层，在其水分大量蒸发后，集雨面层会因干縮而产生贯穿性裂缝，反而会降低其集雨效率。采用本发明建造的集雨面增效层，集雨效率可达80—86%。若在使用一定年限后需退耕，可将其用水浸泡后铁锤击碎，因其主要组成材料为土料，即可耕种农作物。以下结合发明人按上述方案给出的实施例对本发明作进一步的详细描述。需要说明的是，这些实施例只是发明人给出的较优的例子，本发明并不局限于这些实施例。实施例l:坡地夯实土集雨面增效面层包括以下步骤1)确定坡地夯实土集雨面的干密度大于1.5g/cm3、厚度大于5cm后，在其表面洒水润湿。2)按质量比例为1:3:9,称取普通硅酸盐水泥、水与土料；按普通硅酸盐水泥质量的60%、40%分别称取煅烧明矾石粉和半水石膏粉，所用土料应除去杂草和杂物。3)将称量好经煅烧明矾石粉、半水石膏粉与普通硅酸盐水泥搅拌均匀，再与土料混合均匀后，最后加入适量水拌和成粘稠的浆体。4)将水拌和好的浆体放到经润湿的坡地夯实土集雨面上，人工用镘刀压抹成2cm厚面层，表面平整光滑。5)待面层表面凝固后，覆盖稻草或麦草或草袋或塑料布，24h后在覆盖物上洒水养护(注覆盖塑料布下面层的水分不易散失，不必洒水养护)，以后每间隔24h撒水一次，14d后可不再洒水，使用时除去覆盖物后即可。为检验实例l发明的集雨效果，采用实验室内人工模拟降雨。所用土料颗粒组成如表2:表2土料的颗粒组成/%细砂粗粉粒中粉粒细粉粒粘粒苏制土壤质地粒径/mm0.25~0.050.05~0.010.01~0.0050.005~0.001<0.001土料比例(％)345111229重壤土按实例1发明的方法制作坡地夯实土集雨面增效面层，与夯实土集雨面的集雨效率检测实验结果如表3所示。表3人工模拟降雨实验结果坡度雨强降雨历时集雨效率集雨材料广/mmmin—1/min/%坡地夯实土集雨面增效面层100.0836083.00夯实土集雨面100.2114329.13由表3可知，坡地夯实土集雨面增效面层的效果明显。实施例2:坡地夯实土集雨面增效面层包括以下步骤1)确定坡地夯实土集雨面的干密度大于1.5g/cm3、厚度大于5cm后，在其表面洒水润湿。2)按质量比例为1:3:9，称取普通硅酸盐水泥、水与土料；按普通硅酸盐水泥质量的55%、45%分别称取煅烧明砜石粉和半水石膏粉，所用土料应除去杂草和杂物。3)将称量好经煅烧明矾石粉、半水石膏粉与普通硅酸盐水泥搅拌均匀，再与土料混合均匀后，最后加入适量水拌和成粘稠的浆体。4)将水拌和好的浆体放到经润湿的坡地夯实土集雨面上，人工用镘刀压抹成2cm厚面层，表面平整光滑。5)待面层表面凝固后，覆盖稻草或麦草或草袋或塑料布，24h后在覆盖物上洒水养护(注覆盖塑料布下面层的水分不易散失，不必洒水养护)，以后每间隔24h撒水一次，14d后可不再洒水，使用时除去覆盖物后即可。为检验实例2发明的集雨效果，采用实验室内人工模拟降雨。所用土料颗粒组成如表4:<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>权利要求1、一种集雨面增效层，是由普通硅酸盐水泥、煅烧明矾石粉、半水石膏粉和土料制得的，其中，普通硅酸盐水泥、煅烧明矾石粉、半水石膏粉和土料的重量比为1∶0.5-0.6∶0.4-0.5∶9-12。2、权利要求1所述集雨面增效层的制备方法，先将普通硅酸盐水泥、煅烧明矾石粉、半水石膏粉和土料加水混合，搅拌成均匀的浆体；然后将浆体抹到集雨面上，经养护得到所述集雨面增效层。3、根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于普通硅酸盐水泥、煅烧明矾石粉、半水石膏粉、土料与水的重量比为l:0.5—0.6:0.4—0.5:9—12:3—5。全文摘要本发明公开了一种集雨面增效层及其制备方法。本发明所提供的集雨面增效层，是由普通硅酸盐水泥、煅烧明矾石粉、半水石膏粉和土料制得的，其中，普通硅酸盐水泥、煅烧明矾石粉、半水石膏粉和土料的重量比为1∶0.5-0.6∶0.4-0.5∶9-12。本发明集雨面面层，集雨效率可达80-86％。若在使用一定年限后需退耕，可将其用水浸泡后铁锤击碎，因其主要组成材料为土料，即可耕种农作物，对土壤、环境无污染。文档编号C04B28/04GK101182176SQ200710177400公开日2008年5月21日申请日期2007年11月16日优先权日2007年11月16日发明者刘晓飞,张心平,彭红涛,苏海涛,莫永京申请人:中国农业大学