专利名称：一种用于收集降水的集雨面及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于收集降水的集雨面及其制作方法，属于旱区农村生产、生活与生态环境建设所需雨水集蓄工程技术领域。
背景技术：
我国旱区降水量有限，水资源数量少，作物水分亏缺量较大，严重制约当地农业生产的发展，也严重影响旱区居民生活与生态环境建设。采取制作集流面与水窖(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， 可促进旱区农业生产的发展和生态环境建设，改善旱区居民生活条件。一些掺固化剂夯实土集雨、素土夯实集雨面、夯实水泥土集雨面均是旱区常见的集雨面类型。其特点是制作成本较低、技术简单易行，但因集雨效率不高，小降水量时在集流面上形成的径流相对较少， 甚至不能形成径流，无法充分满足集蓄雨水的要求。因此，采用新技术提高集雨效率十分必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种集雨效率较高的用于收集降水的集雨面及其制作方法。本发明所提供的一种用于收集降水的集雨面，由夯实素土基层和铺设于该夯实素土基层上的面层组成；所述夯实素土基层由素土经夯实得到的；所述面层由煅烧石灰岩粉、天然明矾石粉、天然硬石膏粉、普通硅酸盐水泥、土料和水组成，所述煅烧石灰岩粉、天然明矾石粉、天然硬石膏粉、普通硅酸盐水泥、土料和水的质量份数比为(O. 2 O. 3) (O. 3 O. 4) (O. 4 O. 5) (8 12) (70 90) (10 30)，具体可为 O. 25 O. 33 0.42 10 77 14,0. 3 0.4 O. 5 12 : 90 : 30 或 O. 2 : O. 3 : 0.4 : 8 : 70 : 10。所述集雨面的纵向坡度为O. 033 O. I，具体可为O. 033,0. 06或O. 07，横向坡度为O. 02 O. 05，具体可为O. 02或O. 04。上述的集雨面中，所述煅烧石灰岩粉是由石灰岩经煅烧后磨细得到的；所述煅烧石灰岩粉的有效韩含量不小于85%,如85. 5%、86%或87%。上述的集雨面中，所述煅烧的温度可为1200°C 1600°C，具体可为1260°C、 1200。。或16000C ;所述煅烧的时间为O. 5h I. 2h，具体可为O. 8h、lh或I. 2h。上述的集雨面中，所述煅烧石灰岩粉、天然明矾石粉和天然硬石膏粉的细度均为 在筛孔尺寸为I. 18mm方孔筛上的筛余不大于O. 5%，如O. 45%、0. 48%或O. 49%。上述的集雨面中，所述素土由所述土料过15_方孔筛得到的。上述的集雨面中，所述夯实素土层的干密度为I. 5t/m3 I. 6t/m3，如I. 5t/m3、
I.54t/m3 或 I. 6t/m3。上述的集雨面中，所述夯实素土层的厚度为IOcm Ilcm,具体可为IOcm或Ilcm ；
3所述面层的厚度为2. 5cm 3. 5cm,具体可为3. Ocm或3. 5cm。上述的集雨面中，所述土料的颗粒组成具体可为颗粒粒径为O. 5mm I. Omm的土壤颗粒质量百分含量为0% 8%，颗粒粒径为O. 25mm O. 5mm的土壤颗粒质量百分含量为O % 15 %，颗粒粒径O. 05mm O. 25mm的土壤颗粒质量百分含量是I % 50 %，颗粒粒径为O. 01 O. 05mm的土壤颗粒质量百分含量为2% 70%，颗粒粒径为O. 01 O. OOlmm 的土壤颗粒质量百分含量为2% 75%，颗粒粒径小于O. OOlmm的土壤颗粒质量百分含量为1% 37%。本发明上述集雨面的制作方法，包括如下步骤(I)将所述素土铺摊至地表上并进行夯实得到所述夯实素土层；所述地表的纵向坡度为O. I O. 33，横向坡度为O. 02 O. 05 ;(2)按照所述质量份数比，先将所述煅烧石灰岩粉、天然明矾石粉和天然硬石膏粉搅拌均匀，再与所述普通硅酸盐水泥、土料和水搅拌成均匀的浆体，将所述浆体抹到所述夯实素土层上即得由夯实素土层和面层组成的集雨面。本发明提供的集雨面，其集雨效率可达80% 90%。本发明提供的集雨面的面层材料中，煅烧石灰岩粉的主要成分是CaO，遇水后以较快的速度水化形成氢氧化钙，在反应过程中固相体积增大，其反应通式及反应前后的体积变化情况见表I (计算所用数据引自文献Lea, F. M. , The Chemistry of Cement and Concrete, Third Edition. Glasgow Edward Arnold Limited, 1970);普通娃酸盐水泥遇水后水化析出的Ca(OH)2,与天然明矾石粉和天然硬石膏粉中的Al3+及SO42+可生成三硫型水化硫铝酸钙晶体3Ca0-Al2O3 WCaSO4 ·32Η20(简写式为C6Ag3H32 )，固相体积增加，其反应
通式及反应前后的体积变化情况见表2 (计算所用数据引自文献Lea,F. Μ. ,The Chemistry of Cement and Concrete, Third Edition. Glasgow Edward Arnold Limited,1970)。普通硅酸盐水泥浆体的早期强度主要由3Ca0 · SiO2 (简写式为C3S)和 3Ca0 · Al2O3(简写式为C3A)的水化决定，其初凝时间与水化诱导期的结束时间有很好的相关性；由于煅烧石灰岩粉在3Ca0 · SiO2水化的同时也与水化合形成Ca(OH)2,并进入液相，使溶液中的Ca2+和OH—浓度提前达到饱和，核化结晶析出，使诱导期提前结束，加速了 3Ca0 · SiO2的水化进程，缩短了水泥的凝结时间，提高了水泥的早期强度；3Ca0 · Al2O3是普通硅酸盐水泥中遇水活性最强的矿物，当水泥中的有效硫酸钙充足时，其水化形成稳定的水化产物三硫型水化硫铝酸钙晶体；天然硬石膏粉的溶解速度较慢，对诱导期的影响并不显著；明矾石粉是活化剂，可以增强天然硬石膏粉的水化能力，有助于三硫型水化硫铝酸钙晶体的形成；由于煅烧石灰岩粉遇水后以较快的速度水化形成氢氧化钙，产生体积膨胀，此时水泥石仍具有一定塑性，这种膨胀不会破坏水泥石的结构；在水化中后期，煅烧石灰岩粉中的CaO逐渐消耗完；溶解度较小的天然明矾石粉和天然硬石膏粉以较慢的速度通过液相形成三硫型水化硫铝酸钙晶体填塞到水泥石的孔隙中，使水泥石结构密实，保证了其强度和固相膨胀的同步发展，从而获得良好的后期强度、抗渗性能，并抑制了以后干缩裂缝的产生；实践证明，如果不采用本发明的材料组成及其制作方法，只用普通硅酸盐水泥和土料两种材料，加水拌和并压抹成2. 5cm 3. 5cm厚面层，在其水分大量蒸发后，集雨面层会因干缩而产生贯穿性裂缝，面层与基层结合力会减弱，从而会降低其集雨效率；同时，由于本发明集雨面面层材料，将产生较多Ca(OH)2，即会产生了两种离子Ca2+和0H_，有关研究已经证
权利要求
1.一种用于收集降水的集雨面，其特征在于所述集雨面由夯实素土基层和铺设于该夯实素土基层上的面层组成；所述夯实素土基层由素土经夯实得到的；所述面层由煅烧石灰岩粉、天然明矾石粉、天然硬石膏粉、普通硅酸盐水泥、土料和水组成，所述煅烧石灰岩粉、天然明矾石粉、天然硬石膏粉、普通硅酸盐水泥、土料和水的质量份数比为(O. 2 O. 3) (O. 3 O. 4) (O. 4 O. 5) (8 12) (70 90) (10 30)；所述集雨面的纵向坡度为O. 033 O. 1，横向坡度为O. 02 O. 05。
2.根据权利要求I所述的集雨面，其特征在于所述煅烧石灰岩粉是由石灰岩经煅烧后磨细得到的；所述煅烧石灰岩粉的有效钙含量不小于85%。
3.根据权利要求2所述的集雨面，其特征在于所述煅烧的温度为1200°C 1600°C； 所述煅烧的时间为O. 5h I. 2h。
4.根据权利要求1-3中任一所述的集雨面，其特征在于所述煅烧石灰岩粉、天然明矾石粉和天然硬石膏粉的细度均为在筛孔尺寸为I. 18_方孔筛上的筛余不大于O. 5%。
5.根据权利要求1-4中任一所述的集雨面，其特征在于所述素土由所述土料过15_ 方孔筛得到。
6.根据权利要求1-5中任一所述的集雨面，其特征在于所述夯实素土层的干密度为I.5t/m3 I. 6t/m3。
7.根据权利要求1-6中任一所述的集雨面，其特征在于所述夯实素土层的厚度为 IOcm Ilcm ;所述面层的厚度为2. 5cm 3. 5cm。
8.权利要求1-7中任一所述集雨面的制作方法，包括如下步骤(1)将所述素土铺摊至地表上并进行夯实得到所述夯实素土层；所述地表的纵向坡度为O. 033 O. 1，横向坡度为O. 02 O. 05 ;(2)按照所述质量份数比，先将所述煅烧石灰岩粉、天然明矾石粉和天然硬石膏粉搅拌均匀，再与所述普通硅酸盐水泥、土料和水搅拌成均匀的浆体，将所述浆体抹到所述夯实素土层上即得由夯实素土层和面层组成的集雨面。
全文摘要
本发明公开了一种用于收集降水的集雨面及其制作方法。所述集雨面由夯实素土基层和铺设于该夯实素土基层上的面层组成；所述夯实素土基层由素土经夯实得到的；所述面层由煅烧石灰岩粉、天然明矾石粉、天然硬石膏粉、普通硅酸盐水泥、土料和水组成，所述煅烧石灰岩粉、天然明矾石粉、天然硬石膏粉、普通硅酸盐水泥、土料和水的质量份数比为(0.2～0.3)∶(0.3～0.4)∶(0.4～0.5)∶(8～12)∶(70～90)∶(10～30)；所述集雨面的纵向坡度为0.033～0.1，横向坡度为0.02～0.05；本发明提供的集雨面的集雨效率可达80％～90％。
文档编号E03B3/02GK102587447SQ20121002601
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月7日 优先权日2012年2月7日
发明者冯浩, 彭红涛, 王东, 陈奎孚, 霍金东 申请人:中国农业大学