一種肥效緩釋型水泥基膠凝材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制備植生混凝土所用的肥效緩釋型水泥基膠凝材料及其制備方法。本發(fā)明的技術方案為：一種肥效緩釋型水泥基膠凝材料，是由以下重量份數的原料組成的：低堿度硫鋁酸鹽水泥80.0～92.0份，性能調節(jié)組分5.0～10.0份，營養(yǎng)組分2.0～5.0份，調凝組分1.0～4.0份。使用本發(fā)明公開的肥效緩釋型水泥基膠凝材料制備的植生混凝土不僅堿度低，而且可以緩慢釋放營養(yǎng)成分以供應植物生長的需要。
【專利說明】
一種肥效緩釋型水泥基膠凝材料及其制備方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及一種制備植生混凝土所用的肥效緩釋型水泥基膠凝材料及其制備方 法。
【背景技術】
[0002] 目前制備植生混凝土所用的膠凝材料多為普通硅酸鹽水泥，該水泥在水化過程中 產生大量堿性物質，導致植生混凝土堿度較高，不適于植物生長。此外，植生混凝土本身不 能提供營養(yǎng)組分，植物所需要的養(yǎng)分都要通過外部施肥獲得，不但肥效時間短，而且在澆水 過程中大量肥料隨水流失，肥效利用率降低，植物常因營養(yǎng)不足枯萎死亡。這些問題制約了 植生混凝土技術的推廣應用。
[0003] 硫鋁酸鹽水泥水化產物的堿度較普通硅酸鹽水泥低，更適于植物生長的需要，使 用硫鋁酸鹽水泥替代普通硅酸鹽水泥制備植生混凝土，有效解決了生態(tài)混凝土堿度高的問 題。但是，由于植生混凝土結構的特殊性，后期追肥的肥效利用率低，植生后養(yǎng)護不夠及時， 草坪植物密度及覆蓋率降低，甚至退化，制約著生態(tài)混凝土技術的推廣應用。
[0004] 考慮到水泥硬化漿體是一種多孔結構，具有一定的吸附特性，因此可以在水泥中 預先摻入肥料，在水泥水化硬化過程中，部分肥料組分可以被吸附滯留在硬化水泥漿體孔 隙中。當水泥混凝土硬化后，在環(huán)境潮濕的條件下，如澆水或下雨時，其中的肥料組分可通 過其孔道向植物緩慢釋放，形成肥效緩釋效應，長期持續(xù)為植物生長供應養(yǎng)分。但是，僅靠 水泥硬化漿體自身的孔隙對肥料有效成分的吸附量及緩釋行為是有限的，還不能達到長期 供應植物生長的需求，且肥效釋放速率難以控制。
[0005] 本
【申請人】于是2014年申請的申請?zhí)枮椋?014100665170,申請名稱為：一種肥效緩 釋型植生膠凝材料的發(fā)明專利，公開了由硫鋁酸鹽水泥熟料、硬石膏、石灰石、營養(yǎng)組分和 調凝組分組成的膠凝材料，由于肥效的釋放特型是隨著養(yǎng)護齡期延長，肥效釋放量逐漸降 低的。上述專利申請中為了達到肥效長效緩釋的目的，其中高摻量營養(yǎng)組分，在實際使用過 程中，由于早期的營養(yǎng)元素釋放濃度過高，一方面植物不能吸收，必然造成肥效流失，肥效 利用率降低;另一方面，過高的養(yǎng)分濃度會使土壤水分的離子濃度升高，阻礙植物對水分的 吸收，使植物失水死亡;在整個膠凝材料中營養(yǎng)組分占的比重大，會影響其強度。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明提供了一種肥效緩釋型水泥基膠凝材料，在水泥中加入性能調節(jié)組分，主 要調控硬化水泥漿體的孔結構，以改善其對養(yǎng)分的吸附及緩釋性能，使用本發(fā)明公開的肥 效緩釋型水泥基膠凝材料制備的植生混凝土不僅堿度低，而且可以緩慢釋放營養(yǎng)成分以供 應植物生長的需要。本發(fā)明還提供了該肥效緩釋型水泥基膠凝材料的制備方法。
[0007] 為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案為:一種肥效緩釋型水泥基膠凝材料，是 由以下重量份數的原料組成的：低堿度硫鋁酸鹽水泥80.0~92.0份，性能調節(jié)組分5.0~ 10. 〇份，營養(yǎng)組分2.0~5.0份，調凝組分1.0~4.0份。
[0008] 所述的低堿度硫鋁酸鹽水泥，其原料組成的重量份數為：硫鋁酸鹽水泥熟料50.0 ~70 · 0份，硬石霄25 · 0~35 · 0份，石灰石10 · 0~15 · 0份； 其中硫鋁酸鹽水泥熟料礦物組成為:硫鋁酸鈣42.0~60.0%、硅酸二鈣20.0~42.0%、鐵 相5.0~18.0%。
[0009] 所述的性能調節(jié)組分，其原料組成的重量份數為:膨脹蛭石50.0~70.0份，機制黑 木炭30.0~50.0份。
[0010] 性能調節(jié)組分主要是膨脹蛭石和機制木炭，這兩種材料都是多孔材料，具有較高 的離子吸附特性，如果不加性能調節(jié)組分，加入的肥料會在較短的時間內釋放出來，不能達 到緩釋效果，不能長期供應養(yǎng)分。
[0011]所述的營養(yǎng)組分為硫酸鉀型復混肥，氮元素為尿素態(tài)氮，總養(yǎng)分多42%。
[0012]所述的調凝組分，其原料組成的重量份數為：硼酸2.0~10.0份，尿素90.0~98.0 份;硼酸、尿素均為純化學試劑。
[0013] -種肥效緩釋型水泥基膠凝材料的制備方法，是由以下步驟制備得到： (1)將性能調節(jié)組分和營養(yǎng)組分置于球磨機中混合并粉磨5分鐘，然后冷卻10分鐘，用 200目方孔篩測試篩余，如此循環(huán)粉磨，直至篩余< 15%，得料I。
[0014] (2)將硫鋁酸鹽水泥熟料、硬石膏及石灰石置于球磨機中混合并粉磨，用200目方 孔篩測試篩余，當篩余< 5%，停止粉磨，得料II。
[0015] (3)將料I、料II及調凝組分一同置于混料機中，混合均勻后得到肥效緩釋型水泥 基膠凝材料。
[0016] 由于硫鋁酸鹽水泥熟料、硬石膏及石灰石比較難粉磨，粉磨時產生的熱量較多，不 適合于營養(yǎng)組分一同粉磨，因為粉磨溫度過高會使營養(yǎng)組分分解并揮發(fā)。將性能調節(jié)組分 與營養(yǎng)組分一塊粉磨，可以使性能調節(jié)組分與營養(yǎng)組分充分接觸，使性能調節(jié)組分吸附更 多的營養(yǎng)組分，緩釋效果會更明顯。粉磨過程中的冷卻步驟也是為了防止溫度過高導致營 養(yǎng)組分揮發(fā)。
[0017] 本發(fā)明的突出優(yōu)點在于： (1)本發(fā)明公開的肥效緩釋型水泥基膠凝材料，調節(jié)低堿度膠凝材料的組成，使水泥水 化產物更多的轉化成為鈣礬石，降低Ca(0H)2的生成量，從而使堿度降低，使堿度更適合植 物生長，此外，降低了產品的成本。利用了低堿度硫鋁酸鹽水泥堿度低及其硬化漿體的多孔 特性，摻加肥料后用于制備植生混凝土，不僅堿度較低，適于植物生長，而且能夠使肥效緩 釋，供應植物的生長需求。
[0018] (2)本發(fā)明公開的肥效緩釋型水泥基膠凝材料，通過添加具備離子吸附及離子交 換特性的性能調節(jié)組分，改善了低堿度硫鋁酸鹽水泥硬化漿體的孔結構，使肥效緩慢釋放， 達到肥效緩釋的效果，提高了肥效的利用率。
[0019] (3)本發(fā)明公開的肥效緩釋型水泥基膠凝材料，使用調凝組分，不僅可以調控水泥 凝結時間，降低了單一硼酸緩凝劑對強度的不利影響，還可以作為營養(yǎng)組分，在水泥服役期 間緩慢釋放氮營養(yǎng)元素。
[0020] (4)本發(fā)明公開的肥效緩釋型水泥基膠凝材料，水化產物堿度低，pH值可降低至 8.20，適于植生混凝土植物生長的需求。
[0021] (5)本發(fā)明公開的肥效緩釋型水泥基膠凝材料的制備方法，可以有效降低肥料的 分解及揮發(fā)，使肥料與性能調節(jié)組分充分混合，提高了性能調節(jié)組分對肥料的吸附量，不僅 可以降低肥料對低堿度硫鋁酸鹽水泥性能的影響，還可以延緩肥效的釋放周期。
[0022] (6)本發(fā)明公開的肥效緩釋型水泥基膠凝材料，制備方法簡單，易施工，成本低。
【具體實施方式】
[0023]結合具體的實施例對本發(fā)明做進一步的說明。
[0024] 實施例1 一種肥效緩釋型水泥基膠凝材料，是由以下重量份數的原料組成的：低堿度硫鋁酸鹽 水泥80.0份，性能調節(jié)組分10.0份，硫酸鉀型復混肥5.0份，調凝組分4.0份;其中性能調節(jié) 組分中的膨脹蛭石5份，機制黑木炭5份，調凝組分中硼酸0.08份，尿素3.92份，低堿度硫鋁 酸鹽水泥中的硫鋁酸鹽水泥熟料44份、硬石膏28份、石灰石8份。
[0025]肥效緩釋型水泥基膠凝材料的制備方法，是由以下步驟制備得到的： (1)將性能調節(jié)組分和營養(yǎng)組分置于球磨機中混合并粉磨5分鐘，然后冷卻10分鐘，用 200目方孔篩測試篩余，如此循環(huán)粉磨，直至篩余< 15%，得料I。
[0026] (2)將硫鋁酸鹽水泥熟料、硬石膏及石灰石置于球磨機中混合并粉磨，用200目方 孔篩測試篩余，當篩余< 5%，停止粉磨，得料II。
[0027] (3)將料I、料II及調凝組分一同置于混料機中，混合均勻后得肥效緩釋型水泥基 膠凝材料。
[0028]對本實施例制得的肥效緩釋型水泥基膠凝材料進行性能檢測，結果如下：測試得 其3天的凈漿抗壓強度為61.OMPa。換水養(yǎng)護28天后，堿度為8.20。測得28天的氮元素累積釋 放量為35mg/cm 3、鉀元素累積釋放量為17mg/cm3。
[0029] 實施例2 一種肥效緩釋型水泥基膠凝材料，是由以下重量份數的原料組成的：低堿度硫鋁酸鹽 水泥86.0份，性能調節(jié)組分7.5份，營養(yǎng)組分4.0份，調凝組分2.5份。其中性能調節(jié)組分中的 膨脹蛭石4份，機制黑木炭3.5份，調凝組分中硼酸0.25份，尿素2.25份。低堿度硫鋁酸鹽水 泥中的硫鋁酸鹽水泥熟料54份、硬石膏20份、石灰石12份。
[0030]肥效緩釋型水泥基膠凝材料的制備方法同實施例1。
[0031 ]對本實施例制得的肥效緩釋型水泥基膠凝材料進行性能檢測，結果如下：測試得 其3天的凈漿抗壓強度為69. IMPa。換水養(yǎng)護28天后，堿度為8.23。測得28天的氮元素累積釋 放量為3 lmg/cm3、鉀元素累積釋放量為I lmg/cm3。
[0032] 實施例3 一種肥效緩釋型水泥基膠凝材料，是由以下重量份數的原料組成的：低堿度硫鋁酸鹽 水泥92.0份，性能調節(jié)組分5.0份，營養(yǎng)組分2.0份，調凝組分1.0份。其中性能調節(jié)組分中的 膨脹蛭石3.5份，機制黑木炭1.5份，調凝組分中硼酸0.05份，尿素0.95份。低堿度硫鋁酸鹽 水泥中的硫鋁酸鹽水泥熟料52份、硬石膏27份、石灰石13份。
[0033] 肥效緩釋型水泥基膠凝材料的制備方法同實施例1。
[0034] 對本實施例制得的肥效緩釋型水泥基膠凝材料進行性能檢測，結果如下：測試得 其3天的凈漿抗壓強度為74.3MPa。換水養(yǎng)護28天后，堿度為8.31。測得28天的氮元素累積釋 放量為26mg/cm3、鉀元素累積釋放量為12mg/cm3 〇
[0035] 表1為本發(fā)明三個實施例的測試參數：
對照例1 一種肥效緩釋型水泥基膠凝材料，是由以下重量份數的原料組成的：低堿度硫鋁酸鹽 水泥86.0份，營養(yǎng)組分4.0份，調凝組分2.5份。其中調凝組分中硼酸0.25份，尿素2.25份;低 堿度硫鋁酸鹽水泥中的硫鋁酸鹽水泥熟料54份、硬石膏20份、石灰石12份。
[0036] 肥效緩釋型水泥基膠凝材料的制備方法同實施例1。
[0037] 對本實施例制得的具有肥效的硫鋁酸鹽水泥進行性能檢測，結果如下:測試得其3 天的凈漿抗壓強度為83. IMPa。換水養(yǎng)護28天后，堿度為8.22。測得28天的氮元素累積釋放 量為69mg/cm3、鉀元素累積釋放量為23 · 2mg/cm3 〇
[0038] 對照例2 一種肥效緩釋型水泥基膠凝材料，是由以下重量份數的原料組成的：低堿度硫鋁酸鹽 水泥86.0份，性能調節(jié)組分7.5份，營養(yǎng)組分4.0份，調凝組分2.5份。其中性能調節(jié)組分中的 膨脹蛭石4份，機制黑木炭3.5份，調凝組分中硼酸0.25份，尿素2.25份。低堿度硫鋁酸鹽水 泥中的硫鋁酸鹽水泥熟料54份、硬石膏20份、石灰石12份。
[0039] -種具有肥效的硫鋁酸鹽水泥的制備方法:將硫鋁酸鹽水泥熟料、硬石膏、石灰 石、性能調節(jié)組分、營養(yǎng)組分及調凝組分一同置于球磨機中粉磨，用200目方孔篩測試篩余， 直至篩余彡5%。
[0040] 對本實施例制得的具有肥效的硫鋁酸鹽水泥進行性能檢測，結果如下:測試得其3 天的凈漿抗壓強度為62.7MPa。換水養(yǎng)護28天后，堿度為8.1。測得28天的氮元素累積釋放量 為47mg/cm3、鉀元素累積釋放量為2 lmg/cm3 〇
[0041 ] 對照例3 一種肥效緩釋型水泥基膠凝材料，是由以下重量份數的原料組成的：低堿度硫鋁酸鹽 水泥86.0份，性能調節(jié)組分7.5份，營養(yǎng)組分4.0份，調凝組分2.5份。其中性能調節(jié)組分中的 膨脹蛭石4份，機制黑木炭3.5份，調凝組分中硼酸2.5份;低堿度硫鋁酸鹽水泥中的硫鋁酸 鹽水泥熟料54份、硬石膏20份、石灰石12份。
[0042] 肥效緩釋型水泥基膠凝材料的制備方法同實施例1。
[0043] 對本實施例制得的具有肥效的硫鋁酸鹽水泥進行性能檢測，結果如下:測試得其3 天的凈漿抗壓強度為68.6MPa。換水養(yǎng)護28天后，堿度為8.3。測得28天的氮元素累積釋放量 為23 · 6mg/cm3、鉀元素累積釋放量為13 · 7mg/cm3 〇
[0044] 表2為本發(fā)明實施例2與三組對照例的性能參數的對比表：
從上表2可看出：對照例1體現了性能調節(jié)組分的作用，沒有性能調節(jié)組分，28天的氮鉀 養(yǎng)分釋放量多，緩釋周期大大縮短。
[0045] 對照例2體現了本發(fā)明粉磨方法的作用，傳統(tǒng)一步粉磨法中性能調節(jié)組分不能與 營養(yǎng)組分充分結合，并且營養(yǎng)組分部分揮發(fā)，28天釋放量較實施例高，緩釋效果差。
[0046] 對照例3體現了本發(fā)明調凝組分的作用，因為調凝組分中含有尿素，尿素不僅可以 延緩水泥的凝結，并且可以提供共氮元素的釋放量，供應植物生長需要。
【主權項】
1. 一種肥效緩釋型水泥基膠凝材料，其特征在于，包括以下重量份數的原料:低堿度硫 鋁酸鹽水泥80~92份，性能調節(jié)組分5~10份，營養(yǎng)組分2~5份，調凝組分1~4份。2. 根據權利要求1所述的肥效緩釋型水泥基膠凝材料，其特征在于，所述低堿度硫鋁酸 鹽水泥，其原料組成為:硫鋁酸鹽水泥熟料、硬石膏和石灰石的重量份數比為10~14:5~7: 2~3〇3. 根據權利要求1所述的肥效緩釋型水泥基膠凝材料，其特征在于，所述性能調節(jié)組 分，其原料組成為:膨脹蛭石和機制黑木炭重量份數比為5~7: 3~5。4. 根據權利要求1所述的肥效緩釋型水泥基膠凝材料，其特征在于，所述營養(yǎng)組分為硫 酸鉀型復混肥。5. 根據權利要求1所述的肥效緩釋型水泥基膠凝材料，其特征在于，所述的調凝組分， 其原料組成為:硼酸和尿素的重量份數比為1~5:45~49。6. 權利要求1-5任一項所述的肥效緩釋型水泥基膠凝材料的制備方法，其特征在于，由 以下步驟制備得到： (1) 將性能調節(jié)組分和營養(yǎng)組分按比例混合制成粉末，其中至少85%的粉末粒度小于等 于200目，得料I; (2) 將硫鋁酸鹽水泥熟料、硬石膏及石灰石按比例混合制成粉末，其中至少85%的粉末 粒度小于等于200目，得料II; (3) 將料I、料II及調凝組分按比例混合均勻后得到肥效緩釋型水泥基膠凝材料。
【文檔編號】C04B22/10GK106007596SQ201610373674
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】蘆令超, 黃慶亮, 宮晨琛, 王守德, 趙丕琪
【申請人】濟南大學