Агромат

Агромат

Реферат

Изобретение относится к области производства агропромышленных средств для технической рекультивации нарушенных земель, в частности для восстановления почвенно-растительного слоя, а также для укрепления и защиты естественных и искусственных грунтовых поверхностей от эрозионных процессов.

Известен используемый для покрытий открытого грунта и при создании рулонных газонов искусственный грунт для выращивания растений, состоящий из питательного слоя - ионообменного полиакрилонитрильного волокна - и корнеобитаемого слоя, который выполнен в виде нетканого термоклеенного материала из штапелированных полиэфирных или полипропиленовых волокон и расположен на водоудерживающем слое из целлюлозных волокон в виде прочеса или нетканого материала (RU 2209543 С2, опубликовано 10.08.2003).

При использовании этого искусственного грунта для создания рулонных газонов в результате прорастания корней растений через его волокнистые слои происходит дополнительная фиксация последних относительно друг друга, при этом сохраняется возможность сворачивания живого коврового газона в рулон.

Недостатками этого рулонного газона являются непродолжительный срок его хранения в рулонах, сложность транспортировки на удаленные объекты, слабая защита от эрозионных процессов ввиду несвязности почвенного слоя рулонного газона с защищаемой грунтовой поверхностью.

Известен биомат, представляющий собой защитное покрытие из натурального волокна, состоящее из растительного волокна, наложенного на тонкий слой целлюлозы и прошитого двойной джутовой или полипропиленовой нитью (RU 2188275 С1, опубликовано 27.08.2002).

Этот биомат в сочетании с биотекстилем, представляющим собой сплетенные из натурального волокна сетки, используется в качестве водопроницаемого слоя многослойного покрытия для укрепления и рекультивации грунтовых поверхностей.

Недостаток этого известного биомата состоит в том, что он не является и не может быть использован в качестве самостоятельной конструкции, способной обеспечить быстрое восстановление почвенно-растительного слоя, а входит в состав достаточно сложной конструкции многослойного покрытия для укрепления и рекультивации заболоченных природных, и/или техногенных грунтов, и/или илистых отложений, характеризующегося тем, что оно содержит уложенный на грунт и/или илистое отложение нижний водопроницаемый слой из геотекстиля и/или биомата и биотекстиля, расположенный на нем армирующий слой из металлической сетки с защитным покрытием или пластиковой решетки плоского сечения и верхний слой из растительного почвогрунта, выполненный толщиной, обеспечивающей формирование дополнительного армирующего слоя, состоящего из корней травы, и/или кустарника, и/или деревьев, причем под верхним слоем может быть расположен балластный или дренажный слой. Выполнение такого покрытия требует проведения достаточно сложных многооперационных работ и большого времени для их проведения и не может быть отнесено к оперативным и производительным методам рекультивации нарушенных земель, а также укрепления и защиты естественных и искусственных грунтовых поверхностей от эрозионных процессов.

Известно устройство для укрепления откоса грунтового сооружения, содержащее закрепленную на откосе георешетку в виде соединенных между собой полимерных лент, образующих при растяжении ячейки, в которых размещен дисперсный минеральный материал, причем через отверстия в полимерных лентах георешетки через ее ячейки пропущены проволока или несущие полимерные или металлические тросы, а георешетка расположена на подложке из геотекстиля, при этом в качестве дисперсного минерального материала может быть использован растительный грунт с посевом семян растений и/или подложка из геотекстиля может содержать семена растений (RU 49011 U1, опубликовано 10.11.2005).

Недостатки этого устройства для укрепления откоса грунтового сооружения заключаются в сложности его конструкции и длительности его монтажа на откосе грунтового сооружения, при котором требуется растягивать полимерные ленты и закреплять их в растянутом положении на откосе при помощи проволоки или несущих полимерных или металлических тросов, а затем размещать в образовавшихся при растяжении полимерных лент ячейках георешетки дисперсный минеральный материал, а также в недолговечности и незащищенности его конструкции от внешних атмосферных проявлений, таких как ветер, осадки, попеременные замораживание и оттаивание, которые будут разрушать и выносить из ячеек размещенный в них и ничем не защищенный дисперсный минеральный материал.

Наиболее близким аналогом предлагаемого агромата по технической сущности является используемое для озеленения и закрепления почв на склонах при проведении земляных работ покрытие, выполненное в виде агромата, представляющего собой многослойную, по меньшей мере трехслойную, конструкцию, включающую армирующие слои и размещенный между каждыми двумя армирующими слоями и скрепленный с ними слой наполнителя, содержащий семена растений (DD 221769 А1, опубликовано 02.05.1985).

Недостаток этого известного многослойного покрытия состоит в том, что слой наполнителя содержит семена растений и мелкие кусочки пенопласта без каких-либо веществ, образующих питательную среду для растений и обладающих влагоудерживающей способностью, что приводит к быстрому иссушению агромата в период эксплуатации, а также снижает всхожесть семян, жизнеспособность формирующегося растительного покрова, препятствует самозарастанию поверхности местными видами растений, ухудшая тем самым эффективность известного покрытия, кроме того, не регламентирован сырьевой состав материалов, из которых могут быть изготовлены слои этого многослойного покрытия, что в значительной степени определяет условия эксплуатации покрытия и эффективность прорастания семян.

Задачей настоящего изобретения является создание агромата (покрытия грунтовых поверхностей) длительного срока хранения, простого по конструкции и в изготовлении и удобного в применении, обеспечивающего быстроту проведения работ при его монтаже на любой грунтовой поверхности, выполняющего функцию искусственного почвенного слоя с высокой влагоудерживающей способностью на период формирования устойчивого естественного почвенно-растительного покрова, а также обеспечивающего защиту грунтовой поверхности от эрозионных процессов и оврагообразования, сохранность и прорастание содержащихся в слое наполнителя семян растений, эффективное развитие корневой системы растений в период их вегетации и жизнеспособность растительного покрова в период его формирования, питание растений в период роста необходимыми компонентами, упрочнение формирующегося дернового слоя, при этом не препятствующего процессу естественного восстановления растительного покрова.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в агромате, представляющем собой многослойную, по меньшей мере трехслойную, конструкцию, включающую армирующие слои и размещенный между каждыми двумя армирующими слоями и скрепленный с ними слой наполнителя, содержащий семена растений, согласно изобретению армирующие слои выполнены в виде тканых или нетканых полотен или мелких сеток с размером ячеек 3÷5 мм из разлагающихся натуральных или искусственных, химического происхождения, волокон, при биоразложении образующих питательную среду для растений, или из названных разлагающихся волокон с примесью неразлагающихся или слаборазлагающихся искусственных волокон, причем армирующие слои имеют поверхностную плотность в пределах 50÷300 г/м², а слой наполнителя, кроме семян растений, содержание которых составляет 40÷150 г/м², содержит натуральные или искусственные влагоудерживающие компоненты и питательную смесь, состоящую из минеральных и/или органических удобрений, стимуляторов роста растений и почвообразующих биодобавок, подбираемых с учетом почвенно-грунтовых условий района применения агромата и состава используемых семян, причем в наполнителе содержание питательной смеси составляет 20÷300 г/м², а влагоудерживающих компонентов - 0,75÷10,5 кг/м².

В качестве разлагающихся натуральных волокон могут быть использованы хлопковые, или джутовые, или кокосовые, или льняные, или другие волокна растительного происхождения, или их комбинация.

В качестве разлагающихся искусственных, химического происхождения, волокон могут быть использованы волокна, произведенные из целлюлозы, или поливинилового спирта, или из других биоразлагаемых материалов, в том числе и синтетических, или комбинация волокон из этих материалов.

В качестве примеси из неразлагающихся или слаборазлагающихся искусственных волокон могут быть использованы полиэфирные, или полиамидные, или полипропиленовые, или полиэтиленовые, или другие полимерные волокна, или их комбинация.

В качестве влагоудерживающих компонентов могут быть использованы древесные опилки, или древесный уголь, или солома, или торф, или торфо-грунтовая смесь, или бентонитовый порошок, или вермикулит, или перлит, или гидрогель гранулированного полимера акриламида, или другие натуральные или искусственные сорбирующие вещества, или их смеси.

Слои агромата скреплены, в большинстве случаев, прошиванием.

Агромат содержит предпочтительно 2÷6 армирующих слоев, при этом соответствующее количество слоев наполнителя имеет толщину или суммарную толщину в пределах 5÷70 мм.

Агромат выполнен преимущественно толщиной в пределах 7÷106 мм при соответственном обеспечении его суммарной поверхностной плотности в пределах 0,93÷12,750 кг/м².

Предлагаемый агромат представляет собой многослойную, по меньшей мере трехслойную, конструкцию, включающую армирующие слои и размещенный между каждыми двумя армирующими слоями и скрепленный с ними слой наполнителя, содержащий семена растений и являющийся средой для прорастания семян и дальнейшего развития растений.

Армирующие слои выполнены в виде тканых или нетканых полотен или мелких сеток с размером ячеек 3÷5 мм из разлагающихся в естественных условиях натуральных или искусственных, химического происхождения, волокон, при биоразложении образующих питательную среду для растений, или из названных разлагающихся волокон с примесью неразлагающихся или слаборазлагающихся искусственных волокон, причем армирующие слои имеют поверхностную плотность в пределах 50÷300 г/м². При выполнении армирующих слоев из сеток оптимальный размер ячеек находится в пределах 3÷5 мм, поскольку выполнение сетки армирующего слоя с размером ячеек менее 3 мм приводит к существенному перерасходу материалов, используемых для изготовления сетки, а выполнение сетки армирующего слоя с размером ячеек более 5 мм приводит к необоснованному снижению прочности агромата на разрыв и понижению способности армирующих слоев удерживать материалы, составляющие размещенный между ними слой наполнителя. Как показали опытное производство агромата и натурные испытания его образцов с различными параметрами, поверхностная плотность в пределах 50÷300 г/м² является достаточной и оптимальной для различных условий применения агромата: на горизонтальных дренированной и недренированной грунтовых поверхностях, а также на любых склонах, для всех видов грунтов рекультивируемой или защищаемой грунтовой поверхности.

Слой наполнителя, кроме семян растений, содержание которых составляет 40÷150 г/м², содержит натуральные или искусственные влагоудерживающие компоненты и питательную смесь, состоящую из минеральных и/или органических удобрений, стимуляторов роста растений и почвообразующих биодобавок, подбираемых с учетом почвенно-грунтовых условий района применения агромата и состава используемых семян, причем в наполнителе содержание питательной смеси составляет 20÷300 г/м², а влагоудерживающих компонентов - 0,75÷10,5 кг/м².

В слой наполнителя вносится несколько видов семян растений, включая семена многолетних трав, а в случае необходимости семена кустарников и деревьев. Виды семян и их соотношение в слое наполнителя определяется исходя из района и почвенно-грунтовых условий применения агромата. Общее количество семян в зависимости от видового состава семян и скорости самозарастания защищаемых грунтовых поверхностей в естественных условиях изменяется от 40 до 150 г/м². Как показали опытное производство агромата и натурные испытания его образцов с различными параметрами, в районах, где самозарастание грунтовых поверхностей травами происходит в течение 3 лет, оптимальное количество семян составляет 40÷70 г/м², при сроке самозарастания от 3 до 5 лет оптимальное количество семян 70÷100 г/м², а при периоде самозарастания более 5 лет оптимальное количество семян 100÷150 г/м². Таким образом, общий интервал содержания семян растений в слое наполнителя для всех возможных случаев использования агромата составляет 40÷150 г/м².

Образующие питательную смесь минеральные и/или органические удобрения, стимуляторы роста растений, почвообразующие биодобавки подбираются исходя из климатических и почвенно-грунтовых условий района применения агромата, а также видового состава семян растений, закладываемых в слой наполнителя. Как показали опытное производство агромата и натурные испытания его образцов с различными параметрами, в зависимости от питательности грунтов и всхожести семян содержание питательной смеси в составе слоя наполнителя: на горизонтальных недренированных грунтовых поверхностях должно составлять 20÷90 г/м², на горизонтальных дренированных грунтовых поверхностях 40÷150 г/м², а на расположенных на склонах грунтовых поверхностях 100÷300 г/м². Таким образом, общий интервал содержания питательной смеси в составе слоя наполнителя для всех возможных случаев использования агромата составляет 20÷300 г/м².

Как показали опытное производство агромата и натурные испытания его образцов с различными параметрами, при использовании агромата:

- на горизонтальной дренированной грунтовой поверхности содержание влагоудерживающих компонентов в наполнителе должно составлять 0,75÷1,5 кг/м²;

- на горизонтальной недренированной грунтовой поверхности содержание влагоудерживающих компонентов в наполнителе должно составлять 1,5÷3,75 кг/м²;

- на расположенной на склонах грунтовой поверхности содержание влагоудерживающих компонентов в наполнителе должно составлять 3,75÷10,5 кг/м².

Таким образом, общий интервал содержания влагоудерживающих компонентов в составе слоя наполнителя для всех возможных случаев использования агромата составляет 0,75÷10,5 кг/м².

Допускается погрешность распределения вышеперечисленных материалов в агромате не более 5% по весу на 1 м².

В качестве разлагающихся натуральных волокон могут быть использованы хлопковые, или джутовые, или кокосовые, или льняные, или другие волокна растительного происхождения, или их комбинация.

В качестве разлагающихся искусственных, химического происхождения, волокон могут быть использованы волокна, произведенные из целлюлозы, или поливинилового спирта, или из других биоразлагаемых материалов, в том числе и синтетических, или комбинация волокон из этих материалов.

В качестве примеси из неразлагающихся или слаборазлагающихся искусственных волокон могут быть использованы полиэфирные, или полиамидные, или полипропиленовые, или полиэтиленовые, или другие полимерные волокна, или их комбинация. Количество неразлагающихся или слаборазлагающихся искусственных волокон в армирующих слоях назначается из условия обеспечения определенной длительной прочности агромата на разрыв и зависит от величин допускаемых разрывных нагрузок, действующих на агромат в реальных условиях.

В зависимости от используемого материала толщина армирующего слоя может составлять от 1 мм (армирующие слои из волокон, произведенных из поливинилового спирта, целлюлозы, полиэфира, полиамида, полипропилена, полиэтилена и др.) до 5÷6 мм (армирующие слои из льна, джута, кокосового или хлопкового волокна и др.).

Количество армирующих слоев в агромате может составлять два и более.

Армирующие слои обеспечивают целостность агромата, сохранность наполнителя, а также предотвращают потерю семян вследствие смыва, сдувания или уничтожения птицами. Наличие натуральных волокон повышает влагоудерживающую способность агромата в период прорастания семян. В последующие 2÷3 года натуральные или искусственные разлагающиеся в естественных условиях волокна обеспечивают быстрое разложение значительной (70÷90%) массы агромата с образованием питательной среды для растений. Синтетические неразлагающиеся или слаборазлагающиеся волокна характеризуются более длительным периодом разложения и играют роль армирующего материала в период формирования корневой системы и почвенно-растительного слоя.

Наполнитель размещается между армирующими слоями и представляет собой смесь из влагоудерживающих компонентов, минеральных и/или органических удобрений, стимуляторов роста растений, почвообразующих биодобавок, семян растений.

В качестве влагоудерживающих компонентов могут быть использованы древесные опилки, или древесный уголь, или солома, или торф, или торфо-грунтовая смесь, или бентонитовый порошок, или вермикулит, или перлит, или гидрогель гранулированного полимера акриламида, или другие натуральные или искусственные сорбирующие вещества, или их смеси.

Слои агромата скреплены, в большинстве случаев, прошиванием.

Агромат содержит предпочтительно 2÷6 армирующих слоев, при этом соответствующее количество слоев наполнителя в зависимости от влажности климата и степени дренированности грунтовой поверхности имеет толщину или суммарную толщину в пределах 5÷70 мм, исходя из условия создания одного или нескольких слоев наполнителя (последнее при использовании более двух армирующих слоев). Как показали опытное производство агромата и натурные испытания его образцов с различными параметрами, при применении агромата во влажных районах и на горизонтальных дренированных и слабодренированных грунтовых поверхностях достаточным является создание одного слоя наполнителя толщиной 5÷10 мм (при двух армирующих слоях), в условиях нормального увлажнения и на горизонтальной недренированной грунтовой поверхности достаточным является создание 1÷3 слоев наполнителя с толщиной слоя или суммарной толщиной слоев наполнителя в пределах 10÷25 мм (при 2÷4 армирующих слоях), в засушливых районах и на расположенной на склонах грунтовой поверхности достаточным является создание 1÷5 слоев наполнителя с толщиной слоя или суммарной толщиной слоев наполнителя в пределах 25÷70 мм (при 2÷6 армирующих слоях). Таким образом, общий интервал толщины слоя наполнителя или суммарной толщины нескольких слоев наполнителя для всех возможных случаев использования агромата составляет 5÷70 мм.

Таким образом, с учетом вышеперечисленных параметров, полученных в результате опытного производства агромата и натурных испытаний его образцов, агромат может быть выполнен толщиной в пределах 7÷106 мм при соответственном обеспечении его суммарной поверхностной плотности в пределах 0,93÷12,750 кг/м².

Результаты натурных испытаний по определению оптимальных суммарной поверхностной плотности и толщины агромата для основных типов участков грунтовой поверхности приведены в таблице.

Данный агромат имеет длительные сроки хранения, не сложен по конструкции и в изготовлении, удобен в применении, т.к. может быть быстро развернут на любой грунтовой поверхности, выполняет функцию искусственного почвенного слоя с высокой влагоудерживающей способностью на период формирования устойчивого естественного почвенно-растительного покрова, обеспечивает защиту грунтовой поверхности от эрозионных процессов, сохранность и прорастание содержащихся в слое наполнителя семян растений, эффективное развитие корневой системы растений в период их вегетации и жизнеспособность растительного покрова в период его формирования, питание растений в период роста необходимыми компонентами, упрочнение формирующегося дернового слоя, при этом не препятствует процессу естественного восстановления растительного покрова.

Результаты натурных испытаний по определению поверхностной плотности и толщины агромата для основных типов участков
Характеристика грунтовой поверхности	Толщина армирующего слоя, мм	Количество армирующих слоев, шт.	Поверхностная плотность армирующего слоя, кг/м2	Количество семян, кг/м2	Содержание питательной смеси, кг/м2	Количество влагоудерживающих компонентов, мкг/м2	Суммарная толщина слоев наполнителя, мм	Суммарная толщина агромата, мм	Суммарная поверхностная плотность агромата, кг/м2
Горизонтальная дренированная	1-6	2	0,050-0,300	0,040-0,150	0,040-0,150	0,750-1,500	5-10	7-22	0,930-2,400
Горизонтальная недренированная	1-6	2-4	0,050-0,300	0,040-0,150	0,020-0,090	1,500-3,750	10-25	12-49	1,660-5,190
Склоны	1-6	2-6	0,050-0,300	0,040-0,150	0,100-0,300	3,750-10,500	25-70	27-106	3,990-12,750

1. Агромат, представляющий собой многослойную, по меньшей мере трехслойную, конструкцию, включающую армирующие слои и размещенный между каждыми двумя армирующими слоями и скрепленный с ними слой наполнителя, содержащий семена растений, отличающийся тем, что армирующие слои выполнены в виде тканых или нетканых полотен или мелких сеток с размером ячеек 3÷5 мм из разлагающихся натуральных или искусственных, химического происхождения, волокон, при биоразложении образующих питательную среду для растений, или из названных разлагающихся волокон с примесью неразлагающихся или слабо разлагающихся искусственных волокон, причем армирующие слои имеют поверхностную плотность в пределах 50÷300 г/м², а слой наполнителя, кроме семян растений, содержание которых составляет 40÷150 г/м², содержит натуральные или искусственные влагоудерживающие компоненты и питательную смесь, состоящую из минеральных и/или органических удобрений, стимуляторов роста растений и почвообразующих биодобавок, подбираемых с учетом почвенно-грунтовых условий района применения агромата и состава используемых семян, причем в наполнителе содержание питательной смеси составляет 20÷300 г/м², а влагоудерживающих компонентов - 0,75÷10,5 кг/м².

2. Агромат по п.1, отличающийся тем, что в качестве разлагающихся натуральных волокон использованы хлопковые, или джутовые, или кокосовые, или льняные, или другие волокна растительного происхождения, или их комбинация, а в качестве влагоудерживающих компонентов использованы древесные опилки, или древесный уголь, или солома, или торф, или торфогрунтовая смесь, или бентонитовый порошок, или вермикулит, или перлит, или гидрогель гранулированного полимера акриламида, или другие натуральные или искусственные сорбирующие вещества, или их смеси.

3. Агромат по п.1, отличающийся тем, что в качестве разлагающихся искусственных, химического происхождения, волокон использованы волокна, произведенные из целлюлозы, или поливинилового спирта, или из других биоразлагаемых материалов, в том числе и синтетических, или комбинация волокон из этих материалов, а в качестве влагоудерживающих компонентов использованы древесные опилки, или древесный уголь, или солома, или торф, или торфогрунтовая смесь, или бентонитовый порошок, или вермикулит, или перлит, или гидрогель гранулированного полимера акриламида, или другие натуральные или искусственные сорбирующие вещества, или их смеси.

4. Агромат по п.1, отличающийся тем, что в качестве разлагающихся натуральных волокон использованы хлопковые, или джутовые, или кокосовые, или льняные, или другие волокна растительного происхождения, или их комбинация, в качестве примеси из неразлагающихся или слабо разлагающихся искусственных волокон использованы полиэфирные, или полиамидные, или полипропиленовые, или полиэтиленовые, или другие полимерные волокна, или их комбинация, а в качестве влагоудерживающих компонентов использованы древесные опилки, или древесный уголь, или солома, или торф, или торфогрунтовая смесь, или бентонитовый порошок, или вермикулит, или перлит, или гидрогель гранулированного полимера акриламида, или другие натуральные или искусственные сорбирующие вещества, или их смеси.

5. Агромат по п.1, отличающийся тем, что в качестве разлагающихся искусственных, химического происхождения, волокон использованы волокна, произведенные из целлюлозы, или поливинилового спирта, или из других биоразлагаемых материалов, в том числе и синтетических, или комбинация волокон из этих материалов, в качестве примеси из неразлагающихся или слабо разлагающихся искусственных волокон использованы полиэфирные, или полиамидные, или полипропиленовые, или полиэтиленовые, или другие полимерные волокна, или их комбинация, а в качестве влагоудерживающих компонентов использованы древесные опилки, или древесный уголь, или солома, или торф, или торфогрунтовая смесь, или бентонитовый порошок, или вермикулит, или перлит, или гидрогель гранулированного полимера акриламида, или другие натуральные или искусственные сорбирующие вещества, или их смеси.

6. Агромат по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что его слои скреплены прошиванием.

7. Агромат по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что он содержит 2÷6 армирующих слоев, при этом соответствующее количество слоев наполнителя имеет толщину или суммарную толщину в пределах 5÷70 мм.

8. Агромат по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что он выполнен толщиной в пределах 7÷106 мм при соответственном обеспечении его суммарной поверхностной плотности в пределах 0,93÷12,750 кг/м².