[发明专利]一种具有生物亲和性的淤泥基生态护岸基质材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种具有生物亲和性的淤泥基生态护岸基质材料及其制备方法。所述淤泥基生态护岸基质材料由包括淤泥基质、骨料、磷酸三钙和钙质添加剂的原料通过低温水热法制备而成；所述原料组成包括，以质量百分比计，淤泥基质40%~80%、骨料10%~40%、磷酸三钙2%~15%和钙质添加剂4%~24%；所述淤泥基生态护岸基质材料在低温水热过程中原位生成托勃莫来石晶体和吸引微生物吸附的羟基磷灰石晶体结构。本发明所述淤泥基生态护岸基质材料利用淤泥基质和其他原料的配合作用，模拟天然土壤由无机吸附和有机降解双重作用而产生的自净化特性，获得具有良好生物亲和性的生态护岸基质材料。

技术领域

本发明涉及护岸材料领域，具体涉及一种具有生物亲和性的淤泥基生态护岸基质材料及其制备方法。

背景技术

我国幅员辽阔，江河湖泊众多，海岸线长，这些天然的水系资源不仅为我国的经济发展和水利建设提供了非常有利的条件，而且是维持生态系统的重要组成部分。河岸带作为连接水系和陆地生态系统的重要交错带，具有调节径流、涵养水源、治理水土污染、提供水陆生物栖息和繁衍场所等生态服务功能。但是，由于河岸带处于水陆交界处，其生态系统的稳定性非常容易受到自然或人类生产生活的影响，发生“崩床”现象。为了保护河岸带、控制河流走势、防止水土流失，护岸工程的建造和设计对河岸带生态保护和维持至关重要。

早期的护岸以自然泥土形成的天然软质护岸为主，间或辅以简单的天然材料，例如木材等。这类软质护岸具有好的生态性、亲水性，然而机械强度比较低，一旦受到自然力或人为的破坏，极易造成水土流失，甚至发生河床坍塌。因此，为了提高护岸的固岸效果和抗冲刷性，人们开始大规模应用硬质护岸材料，例如现浇混凝土、浆砌块石、混凝土块。这类硬质材料能够持续保持河岸带的稳定性、满足防洪排涝的高强度和耐冲刷需求，但材料的生态性差，具体表现在两个方面：首先，封闭式的硬质护岸完全阻断了河岸带生态系统中物质与能量的交换，破坏了微生物的生存场所和植物的生长空间，使整体生态失衡，导致生态环境恶化；此外，硬质护岸一般采用水泥/混凝土基材料，该土工材料碱性非常强(普通水泥的碱性一般可高达14)，而动植物和微生物生长环境一般是弱酸性或弱碱性，因此硬质材料周边的土壤和水体酸碱度环境都不利于动植物生存。

近年来，随着社会发展及人们环境保护意识的不断提高，传统的硬质护岸材料已无法满足生态需要，而护岸材料的研究逐渐转向于生态护岸。生态混凝土(又称“植生混凝土”)是目前生态护岸材料的研究热点，这个概念是由日本混凝土土工协会在1995年提出的。生态混凝土在普通混凝土的强度基础上还加入了多孔骨料(如陶粒)以赋予材料较好的透水性，供植被附着和微生物生长，但生态混凝土仍然存在碱性较强的问题。若材料降碱问题处理不好，则会影响动植物的生长。此外，生态混凝土中需要使用到大量的粗骨料以实现材料的多孔性。可是，近年来由于政策限制砂石资源的过度开采，导致砂石骨料资源紧缺，价格连续上浮，导致生态混凝土的价格比其他护坡结构高，应用也受到了限制。

发明内容

本发明为了解决现有生态护岸材料碱性高、生物亲和性差等难题，提出一种具有生物亲和性的淤泥基生态护岸基质材料及其制备方法，以淤泥基质作为主要原料，利用淤泥基质和其他原料(例如骨料、磷酸三钙和钙质添加剂等)的配合作用，模拟天然土壤由无机吸附和有机降解双重作用而产生的自净化特性，获得具有良好生物亲和性的生态护岸基质材料。该生态护岸基质材料充分发挥无机材料的吸附/净化能力的同时，吸引有机微生物附着，进而实现对有机污染物的高效降解。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种具有生物亲和性的淤泥质生态护岸基质材料。所述淤泥质生态护岸基质材料由包括淤泥基质、骨料、磷酸三钙和钙质添加剂的原料通过低温水热法制备而成；所述原料组成包括，以质量百分比计，淤泥基质40％～80％、骨料10％～40％、磷酸三钙2％～15％和钙质添加剂4％～24％；所述淤泥质生态护岸基质材料在低温水热过程中原位生成托勃莫来石晶体和吸引微生物附着的羟基磷灰石晶体结构。