專利名稱：一種用于收集降水的集雨面及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于收集降水的集雨面及其制作方法，屬于旱區(qū)農(nóng)村生產(chǎn)、生活與生態(tài)環(huán)境建設(shè)所需雨水集蓄工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國(guó)旱區(qū)降水量有限，水資源數(shù)量少，作物水分虧缺量較大，嚴(yán)重制約當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，也嚴(yán)重影響旱區(qū)居民生活與生態(tài)環(huán)境建設(shè)。采取制作集流面與水窖(窯、池)相結(jié)合方式收集、儲(chǔ)存雨季雨水徑流加以利用是緩解干旱缺水地區(qū)水資源緊缺的有效措施， 可促進(jìn)旱區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設(shè)，改善旱區(qū)居民生活條件。一些摻固化劑夯實(shí)土集雨、素土夯實(shí)集雨面、夯實(shí)水泥土集雨面均是旱區(qū)常見的集雨面類型。其特點(diǎn)是制作成本較低、技術(shù)簡(jiǎn)單易行，但因集雨效率不高，小降水量時(shí)在集流面上形成的徑流相對(duì)較少， 甚至不能形成徑流，無法充分滿足集蓄雨水的要求。因此，采用新技術(shù)提高集雨效率十分必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種集雨效率較高的用于收集降水的集雨面及其制作方法。本發(fā)明所提供的一種用于收集降水的集雨面，由夯實(shí)素土基層和鋪設(shè)于該夯實(shí)素土基層上的面層組成；所述夯實(shí)素土基層由素土經(jīng)夯實(shí)得到的；所述面層由煅燒石灰?guī)r粉、天然明礬石粉、天然硬石膏粉、普通硅酸鹽水泥、土料和水組成，所述煅燒石灰?guī)r粉、天然明礬石粉、天然硬石膏粉、普通硅酸鹽水泥、土料和水的質(zhì)量份數(shù)比為(O. 2 O. 3) (O. 3 O. 4) (O. 4 O. 5) (8 12) (70 90) (10 30)，具體可為 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。所述集雨面的縱向坡度為O. 033 O. I，具體可為O. 033,0. 06或O. 07，橫向坡度為O. 02 O. 05，具體可為O. 02或O. 04。上述的集雨面中，所述煅燒石灰?guī)r粉是由石灰?guī)r經(jīng)煅燒后磨細(xì)得到的；所述煅燒石灰?guī)r粉的有效韓含量不小于85%,如85. 5%、86%或87%。上述的集雨面中，所述煅燒的溫度可為1200°C 1600°C，具體可為1260°C、 1200。。或16000C ;所述煅燒的時(shí)間為O. 5h I. 2h，具體可為O. 8h、lh或I. 2h。上述的集雨面中，所述煅燒石灰?guī)r粉、天然明礬石粉和天然硬石膏粉的細(xì)度均為 在篩孔尺寸為I. 18mm方孔篩上的篩余不大于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過15_方孔篩得到的。上述的集雨面中，所述夯實(shí)素土層的干密度為I. 5t/m3 I. 6t/m3，如I. 5t/m3、
I.54t/m3 或 I. 6t/m3。上述的集雨面中，所述夯實(shí)素土層的厚度為IOcm Ilcm,具體可為IOcm或Ilcm ；
3所述面層的厚度為2. 5cm 3. 5cm,具體可為3. Ocm或3. 5cm。上述的集雨面中，所述土料的顆粒組成具體可為顆粒粒徑為O. 5mm I. Omm的土壤顆粒質(zhì)量百分含量為0% 8%，顆粒粒徑為O. 25mm O. 5mm的土壤顆粒質(zhì)量百分含量為O % 15 %，顆粒粒徑O. 05mm O. 25mm的土壤顆粒質(zhì)量百分含量是I % 50 %，顆粒粒徑為O. 01 O. 05mm的土壤顆粒質(zhì)量百分含量為2% 70%，顆粒粒徑為O. 01 O. OOlmm 的土壤顆粒質(zhì)量百分含量為2% 75%，顆粒粒徑小于O. OOlmm的土壤顆粒質(zhì)量百分含量為1% 37%。本發(fā)明上述集雨面的制作方法，包括如下步驟(I)將所述素土鋪攤至地表上并進(jìn)行夯實(shí)得到所述夯實(shí)素土層；所述地表的縱向坡度為O. I O. 33，橫向坡度為O. 02 O. 05 ;(2)按照所述質(zhì)量份數(shù)比，先將所述煅燒石灰?guī)r粉、天然明礬石粉和天然硬石膏粉攪拌均勻，再與所述普通硅酸鹽水泥、土料和水?dāng)嚢璩删鶆虻臐{體，將所述漿體抹到所述夯實(shí)素土層上即得由夯實(shí)素土層和面層組成的集雨面。本發(fā)明提供的集雨面，其集雨效率可達(dá)80% 90%。本發(fā)明提供的集雨面的面層材料中，煅燒石灰?guī)r粉的主要成分是CaO，遇水后以較快的速度水化形成氫氧化鈣，在反應(yīng)過程中固相體積增大，其反應(yīng)通式及反應(yīng)前后的體積變化情況見表I (計(jì)算所用數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)Lea, F. M. , The Chemistry of Cement and Concrete, Third Edition. Glasgow Edward Arnold Limited, 1970);普通娃酸鹽水泥遇水后水化析出的Ca(OH)2,與天然明礬石粉和天然硬石膏粉中的Al3+及SO42+可生成三硫型水化硫鋁酸鈣晶體3Ca0-Al2O3 WCaSO4 ·32Η20(簡(jiǎn)寫式為C6Ag3H32 )，固相體積增加，其反應(yīng)
通式及反應(yīng)前后的體積變化情況見表2 (計(jì)算所用數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)Lea,F. Μ. ,The Chemistry of Cement and Concrete, Third Edition. Glasgow Edward Arnold Limited,1970)。普通硅酸鹽水泥漿體的早期強(qiáng)度主要由3Ca0 · SiO2 (簡(jiǎn)寫式為C3S)和 3Ca0 · Al2O3(簡(jiǎn)寫式為C3A)的水化決定，其初凝時(shí)間與水化誘導(dǎo)期的結(jié)束時(shí)間有很好的相關(guān)性；由于煅燒石灰?guī)r粉在3Ca0 · SiO2水化的同時(shí)也與水化合形成Ca(OH)2,并進(jìn)入液相，使溶液中的Ca2+和OH—濃度提前達(dá)到飽和，核化結(jié)晶析出，使誘導(dǎo)期提前結(jié)束，加速了 3Ca0 · SiO2的水化進(jìn)程，縮短了水泥的凝結(jié)時(shí)間，提高了水泥的早期強(qiáng)度；3Ca0 · Al2O3是普通硅酸鹽水泥中遇水活性最強(qiáng)的礦物，當(dāng)水泥中的有效硫酸鈣充足時(shí)，其水化形成穩(wěn)定的水化產(chǎn)物三硫型水化硫鋁酸鈣晶體；天然硬石膏粉的溶解速度較慢，對(duì)誘導(dǎo)期的影響并不顯著；明礬石粉是活化劑，可以增強(qiáng)天然硬石膏粉的水化能力，有助于三硫型水化硫鋁酸鈣晶體的形成；由于煅燒石灰?guī)r粉遇水后以較快的速度水化形成氫氧化鈣，產(chǎn)生體積膨脹，此時(shí)水泥石仍具有一定塑性，這種膨脹不會(huì)破壞水泥石的結(jié)構(gòu)；在水化中后期，煅燒石灰?guī)r粉中的CaO逐漸消耗完；溶解度較小的天然明礬石粉和天然硬石膏粉以較慢的速度通過液相形成三硫型水化硫鋁酸鈣晶體填塞到水泥石的孔隙中，使水泥石結(jié)構(gòu)密實(shí)，保證了其強(qiáng)度和固相膨脹的同步發(fā)展，從而獲得良好的后期強(qiáng)度、抗?jié)B性能，并抑制了以后干縮裂縫的產(chǎn)生；實(shí)踐證明，如果不采用本發(fā)明的材料組成及其制作方法，只用普通硅酸鹽水泥和土料兩種材料，加水拌和并壓抹成2. 5cm 3. 5cm厚面層，在其水分大量蒸發(fā)后，集雨面層會(huì)因干縮而產(chǎn)生貫穿性裂縫，面層與基層結(jié)合力會(huì)減弱，從而會(huì)降低其集雨效率；同時(shí)，由于本發(fā)明集雨面面層材料，將產(chǎn)生較多Ca(OH)2，即會(huì)產(chǎn)生了兩種離子Ca2+和0H_，有關(guān)研究已經(jīng)證
權(quán)利要求
1.一種用于收集降水的集雨面，其特征在于所述集雨面由夯實(shí)素土基層和鋪設(shè)于該夯實(shí)素土基層上的面層組成；所述夯實(shí)素土基層由素土經(jīng)夯實(shí)得到的；所述面層由煅燒石灰?guī)r粉、天然明礬石粉、天然硬石膏粉、普通硅酸鹽水泥、土料和水組成，所述煅燒石灰?guī)r粉、天然明礬石粉、天然硬石膏粉、普通硅酸鹽水泥、土料和水的質(zhì)量份數(shù)比為(O. 2 O. 3) (O. 3 O. 4) (O. 4 O. 5) (8 12) (70 90) (10 30)；所述集雨面的縱向坡度為O. 033 O. 1，橫向坡度為O. 02 O. 05。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的集雨面，其特征在于所述煅燒石灰?guī)r粉是由石灰?guī)r經(jīng)煅燒后磨細(xì)得到的；所述煅燒石灰?guī)r粉的有效鈣含量不小于85%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集雨面，其特征在于所述煅燒的溫度為1200°C 1600°C； 所述煅燒的時(shí)間為O. 5h I. 2h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一所述的集雨面，其特征在于所述煅燒石灰?guī)r粉、天然明礬石粉和天然硬石膏粉的細(xì)度均為在篩孔尺寸為I. 18_方孔篩上的篩余不大于O. 5%。
5.根據(jù)權(quán)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過15_ 方孔篩得到。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一所述的集雨面，其特征在于所述夯實(shí)素土層的干密度為I.5t/m3 I. 6t/m3。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一所述的集雨面，其特征在于所述夯實(shí)素土層的厚度為 IOcm Ilcm ;所述面層的厚度為2. 5cm 3. 5cm。
8.權(quán)利要求1-7中任一所述集雨面的制作方法，包括如下步驟(1)將所述素土鋪攤至地表上并進(jìn)行夯實(shí)得到所述夯實(shí)素土層；所述地表的縱向坡度為O. 033 O. 1，橫向坡度為O. 02 O. 05 ;(2)按照所述質(zhì)量份數(shù)比，先將所述煅燒石灰?guī)r粉、天然明礬石粉和天然硬石膏粉攪拌均勻，再與所述普通硅酸鹽水泥、土料和水?dāng)嚢璩删鶆虻臐{體，將所述漿體抹到所述夯實(shí)素土層上即得由夯實(shí)素土層和面層組成的集雨面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于收集降水的集雨面及其制作方法。所述集雨面由夯實(shí)素土基層和鋪設(shè)于該夯實(shí)素土基層上的面層組成；所述夯實(shí)素土基層由素土經(jīng)夯實(shí)得到的；所述面層由煅燒石灰?guī)r粉、天然明礬石粉、天然硬石膏粉、普通硅酸鹽水泥、土料和水組成，所述煅燒石灰?guī)r粉、天然明礬石粉、天然硬石膏粉、普通硅酸鹽水泥、土料和水的質(zhì)量份數(shù)比為(0.2～0.3)∶(0.3～0.4)∶(0.4～0.5)∶(8～12)∶(70～90)∶(10～30)；所述集雨面的縱向坡度為0.033～0.1，橫向坡度為0.02～0.05；本發(fā)明提供的集雨面的集雨效率可達(dá)80％～90％。
文檔編號(hào)E03B3/02GK102587447SQ20121002601
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月7日
發(fā)明者馮浩, 彭紅濤, 王東, 陳奎孚, 霍金東 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)