一种基于有机改良剂优化植生混凝土团聚体比例的方法与流程

本发明涉及生态修复，具体涉及一种基于有机改良剂优化植生混凝土团聚体比例的方法。

背景技术：

1、植生混凝土常应用于裸露边坡修复，提高水泥添加量是增加高陡边坡植生混凝土附着力的有效方法，但水泥添加多伴随着混凝土碱性过高不利植物生长的问题。因此，解决实际应用中植生混凝土护坡性能和植生性能的平衡问题是该领域的研究热点。

2、土壤团聚体是土壤结构的基本单位，在维持土壤结构稳定性和调节水气肥平衡等方面发挥着重要作用。根据团聚体大小，土壤团聚体可分为大团聚体(>0.25mm)和微团聚体(<0.25mm)，大团聚体在控制养分流失、流转、抗侵蚀方面具有较好表现。从优化团聚体级配的角度改良植生混凝土能够促进植生混凝土的性能优化。现有植生混凝土改良技术对抗压强度、抗冲刷性能等护坡性能，土壤酸碱度、孔隙度、含水量等理化性质关注较多，而对土壤团聚体关注较少。

3、发明专利cn116854446a公开了一种高强植生混凝土复合材料及其制备方法，该专利充分利用建筑固废和工业固废，代替天然砂石和部分水泥，实现固废利用的同时保证了植生混凝土的高强度和孔隙度。但该专利的性能测试仅涉及强度、孔隙率、吸水率，未涉及其他重要植生性能如ph、土壤团粒组成、养分含量，并且狗牙根本身耐碱性较好，而护坡植物一般为多物种的组合，一个物种的种植效果不足以论证产品的优势性。此外，该专利涉及的废弃砖再生粗骨料和煤矸石的粒径较大，不适用于高陡边坡喷播修复技术，应用范围较局限。发明专利cn115974511a公开了一种基于钢渣的低碱植生混凝土及其制备方法，该发明提高了工业副产品的利用率，工艺步骤简单。但涉及的材料钢渣含有较高的cao、mgo和p2o5，碱度较高，应用于植生混凝土会加剧降碱问题，不利植被恢复。且钢渣长期施用于土壤是否会导致土壤重金属累积中毒的风险尚不明确，应用于植生混凝土可能存在环境风险。

4、因此，提供一种固废利用率高、碱性低、环境风险低、应用范围广、原材料获取便利的植生混凝土材料仍是该领域亟待解决的问题。并且，材料研发需兼顾植生混凝土的护坡性能和植生性能，团聚体作为土壤基本结构功能单位，尤为值得关注。优化团聚体级配、提高团聚体稳定性、减少养分流失对提高植生混凝土性能具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是开发一种可促进植生源固废利用、提高植生混凝土稳定性、降低植生混凝土ph的促进植生混凝土团聚的方法。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种基于有机改良剂优化植生混凝土团聚体比例的方法1.一种基于有机改良剂优化植生混凝土团聚体比例的方法，其特征在于，包括以下步骤：

4、步骤1、称取按重量份计的334～400份粘结剂、133～150份植生源堆肥、12～26份无机肥、1083份土壤混拌均匀，制成植生混凝土干料；

5、步骤2、在植生混凝土干料中依次加入652～680份水、87～112份假酸浆凝胶、87～112份魔芋葡甘聚糖溶液混拌均匀，制得植生混凝土。

6、进一步地，所述植生源堆肥由葡萄枝条与羊粪按干基质量比为7:3均匀混合，补充水分至75％后堆肥3个月。

7、进一步地，所述堆肥的操作包括：将葡萄枝条、羊粪混合物填于无底无盖堆肥箱中，将堆肥箱置于21℃的室内培养3个月，堆肥箱顶端用带孔的大棚膜覆盖；作为优选，大棚膜的孔数为16个/m2。

8、植生源堆肥中葡萄枝条的纤维素、半纤维素、木质素以及果胶成分经羊粪中微生物和酶的生物降解，形成腐殖质的基本机构单元，再与微生物合成产生的氨基化合物反应生成胡敏酸，进一步氧化成富啡酸。腐殖质是土壤重要的胶结物质，可通过范德华力、氢键、静电吸附、阳离子键桥作用促进土壤团粒形成。胡敏酸、富啡酸为酸性物质，有助于降低植生混凝土ph。

9、进一步地，所述魔芋葡甘聚糖溶液为魔芋葡甘聚糖与蒸馏水质量比为1:50制备。

10、进一步地，所述魔芋葡甘聚糖溶液的制备包括：将1份魔芋葡甘聚糖置于蒸馏水50份搅拌24h，再超声分散10分钟至魔芋葡甘聚糖完全溶解。

11、魔芋葡甘聚糖溶液在水泥水化形成的强碱环境下，会形成凝胶网络，促进植生基材颗粒表面形成半透膜，对基材团聚颗粒具有保护作用，有利于团聚体颗粒的稳定性。此外，魔芋葡甘聚糖与ca2+存在螯合作用，增加了水泥基植生基材颗粒间的相互作用，有助于促进植生基材颗粒大团聚体的形成。

12、进一步地，所述假酸浆凝胶为假酸浆籽与蒸馏水质量比为1:15制备。

13、进一步地，所述假酸浆凝胶的制备包括：将1份假酸浆籽装入纱布中，常温下置于15份蒸馏水中揉搓6～10分钟，直至假酸浆籽不再有黏液析出。

14、假酸浆凝胶施用于植生混凝土，水泥水化产物ca(oh)2能诱导假酸浆凝胶的形成，一方面消耗了植生混凝土的碱性物质有利降低其ph，另一方面假酸浆凝胶是一种胶脂多糖，本身能作为胶结物质促进土壤团聚体的形成。此外，假酸浆凝胶在高盐浓度下会出现离析现象，有利于植生混凝土的肥效缓释。

15、进一步地，所述土壤的ph值为4.0～8.5，粒径<8.0mm，砂砾含量<20％。

16、进一步地，所述粘结剂由硫铝酸盐水泥、磷石膏、粉煤灰、普通硅酸盐水泥按质量比44:30:11:9混合而成。

17、进一步地，所述无机肥由硫酸钾、硫酸铵、磷酸二氢钾、碳酸氢氨按质量比0.5:1:1:1混合而成。

18、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

19、1、本发明所用原材料对植生源固废的利用，一方面减少了植生源固废堆积对土地资源的占用以及减少了因固废堆积造成的病虫害滋生；另一方面，焚烧处理产生的烟雾对环境危害极大，通过堆肥利用植生源固废减少了秸秆焚烧对土壤生态环境、大气环境、人体健康与农业生产的不利影响。

20、2、本发明所用原材料假酸浆凝胶，本身作为多糖物质，能作为胶结物质促进土壤团粒的形成，还能与水泥水化的ca(oh)2发生反应，既能提高胶凝性，也能消耗碱性物质降低ph。

21、3、本发明所用材料魔芋葡甘聚糖，其多糖分子在水泥水化的强碱环境下形成凝胶网络，在植生混凝土团聚体颗粒表面形成半透膜，有助于团聚体颗的稳定性和肥效缓释。其与ca2+存在螯合作用有助于植生混凝土大团聚的形成。

技术特征：

1.一种基于有机改良剂优化植生混凝土团聚体比例的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于有机改良剂优化植生混凝土团聚体比例的方法，其特征在于，所述植生源堆肥由葡萄枝条与羊粪按干基质量比为7:3均匀混合，补充水分至75％后堆肥3个月。

3.根据权利要求2所述的一种基于有机改良剂优化植生混凝土团聚体比例的方法，其特征在于，所述堆肥的操作包括：将葡萄枝条、羊粪混合物填于无底无盖堆肥箱中，将堆肥箱置于21℃的室内培养3个月，堆肥箱顶端用带孔的大棚膜覆盖；作为优选，大棚膜的孔数为16个/m2。

4.根据权利要求1所述的一种基于有机改良剂优化植生混凝土团聚体比例的方法，其特征在于，所述魔芋葡甘聚糖溶液为魔芋葡甘聚糖与蒸馏水质量比为1:50制备。

5.根据权利要求4所述的一种基于有机改良剂优化植生混凝土团聚体比例的方法，其特征在于，所述魔芋葡甘聚糖溶液的制备包括：将1份魔芋葡甘聚糖置于蒸馏水50份搅拌24h，再超声分散10分钟至魔芋葡甘聚糖完全溶解。

6.根据权利要求1所述的一种基于有机改良剂优化植生混凝土团聚体比例的方法，其特征在于，所述假酸浆凝胶为假酸浆籽与蒸馏水质量比为1:15制备。

7.根据权利要求6所述的一种基于有机改良剂优化植生混凝土团聚体比例的方法，其特征在于，所述假酸浆凝胶的制备包括：将1份假酸浆籽装入纱布中，常温下置于15份蒸馏水中揉搓6～10分钟，直至假酸浆籽不再有黏液析出。

8.根据权利要求1所述的一种基于有机改良剂优化植生混凝土团聚体比例的方法，其特征在于，所述土壤的ph值为4.0～8.5，粒径<8.0mm，砂砾含量<20％。

9.根据权利要求1所述的一种基于有机改良剂优化植生混凝土团聚体比例的方法，其特征在于，所述粘结剂由硫铝酸盐水泥、磷石膏、粉煤灰、普通硅酸盐水泥按质量比44:30:11:9混合而成。

10.根据权利要求1所述的一种基于有机改良剂优化植生混凝土团聚体比例的方法，其特征在于，所述无机肥由硫酸钾、硫酸铵、磷酸二氢钾、碳酸氢氨按质量比0.5:1:1:1混合而成。

技术总结
本发明公开了一种基于有机改良剂优化植生混凝土团聚体比例的方法，包括称取按重量份计的334～400份粘结剂、133～150份植生源堆肥、12～26份无机肥、1083份土壤混拌均匀，制成植生混凝土干料；在植生混凝土干料中依次加入652～680份水、87～112份假酸浆凝胶、87～112份魔芋葡甘聚糖溶液混拌均匀，制得植生混凝土。本发明优化了团聚体级配、提高团聚体稳定性、减少养分流失，同时还利用植生源固废，利于绿色发展。

技术研发人员：田晓苏,阳黎,王宁,林燕,夏艳晴,张雨晴,梁志远,朱梦,卿婷
受保护的技术使用者：嘉华特种水泥股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21