專利名稱：多孔沙漠綠化磚的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固沙材料的制備方法，具體涉及一種多孔沙漠綠 化磚的制備方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)今世界面臨的最大環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)問題之一就是土地沙漠化。 沙漠化土地面積的迅速擴(kuò)張，造成環(huán)境惡化和巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至 引發(fā)某些地區(qū)的社會(huì)問題，成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)。
目前采用的固沙方式主要是生物固沙、工程固沙和化學(xué)固沙。單 純生物固沙由于所種植物不是被風(fēng)沙吹走或埋掉就是因缺水干旱而 無法生存，因此，必須與化學(xué)或機(jī)械沙障固沙相結(jié)合。工程固沙一方 面成本高， 一方面與生物結(jié)合周期長(zhǎng)且需沙層含水?；瘜W(xué)固沙則一方 面成本低， 一方面可與生物固沙同時(shí)進(jìn)行，且可以在固沙的同時(shí)，增 加保濕及肥料緩釋功能，更利于植物生長(zhǎng)，且在必要時(shí)還可附加抗病 蟲害的功能。現(xiàn)代防沙工程要求高效、廉價(jià)、快速、方便的固沙手段， 由于化學(xué)固沙是在流沙表面噴灑化學(xué)膠結(jié)物(即固沙劑)來完成，所 以具有施工快速方便的特點(diǎn)。因此，開發(fā)高性能、低成本、易于施工、 無毒環(huán)保的化學(xué)固沙劑，就成了當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn)。
常用化學(xué)固沙材料具體品種主要有四大類水泥漿、水玻璃、石 油產(chǎn)品類和聚合物高吸水樹脂類。水泥漿固沙即是將其噴灑在沙面上后凝結(jié)固化形成固結(jié)層覆蓋 沙面，但由于固結(jié)層很薄且強(qiáng)度很低，同時(shí)水泥凝固硬化體屬于脆性 材料，幾乎沒有韌性，在沙漠中受惡劣氣候和沙丘遷移的影響，水泥 凝膠層會(huì)發(fā)生龜裂，失去固沙保水作用，所以現(xiàn)階段很少單獨(dú)使用水 泥漿進(jìn)行固沙。
水玻璃作為價(jià)廉、無毒的固沙材料使用歷史已近百年。但是其自 身無法膠凝，需要摻加一種固化劑之后，水玻璃與固化劑發(fā)生沉淀作 用才能與松散的沙粒結(jié)成固結(jié)層，從而達(dá)到固沙的目的。過去所采用 的水玻璃漿是由水玻璃和酸性反應(yīng)劑構(gòu)成的，在強(qiáng)堿性條件下發(fā)生膠 凝固結(jié)，膠凝時(shí)間不能延長(zhǎng)，浸透性差，固化反應(yīng)不完全，固結(jié)層強(qiáng) 度不高，易為外力所破壞，而且會(huì)發(fā)生較強(qiáng)的堿性影響，使生成的 Si02膠體逐漸溶出，抗水性變差，大大降低其耐久性，還會(huì)造成環(huán)境 的二次堿污染，所以目前國(guó)內(nèi)外研究者都致力于各種改性水玻璃槳液 的研究。主要研究出了酸性水玻璃和低模數(shù)與高模數(shù)的水玻璃漿液。 酸性水玻璃漿液是用水玻璃與過量的酸性反應(yīng)劑混合從而得到的酸 性硅溶膠，然后使用堿性反應(yīng)劑。由于其在中性區(qū)域內(nèi)凝膠，且凝膠 體沒有堿溶出，因此不存在堿性水玻璃那種淋濾腐蝕和污染環(huán)境現(xiàn) 象。為解決普通水玻璃漿液的缺陷，曾有許多人在研究中使用了低模 數(shù)和高模數(shù)的水玻璃。使用低模數(shù)水玻璃和石灰類或堿類合用的漿 液，其固結(jié)體收縮較小，浸透性優(yōu)異。但這種漿液存在強(qiáng)堿性，本身
又有較強(qiáng)的觸變性，從而給操作留下許多問題。而高模數(shù)(Si02/Na20 的克分子比大于5.0)的水玻璃漿液在強(qiáng)度、浸透性和耐久性方面都 十分優(yōu)異。另有一些研究人員對(duì)水玻璃添加有機(jī)(如乙二醛、碳酸乙 烯酯等有機(jī)酸及酯)、無機(jī)材料進(jìn)行復(fù)合，獲得了適于噴灑施工的液 態(tài)復(fù)合水玻璃漿液固沙劑，但是有的需要雙液灌漿，凝膠時(shí)間無法控 制，有的膠凝不均勻，有的具有毒性，有的固結(jié)強(qiáng)度不高。
石油產(chǎn)品類用于固沙就是噴灑適宜數(shù)量的石油產(chǎn)品在沙地表面， 借助與沙粒的粘結(jié)作用使沙面固結(jié)起來。但是石油產(chǎn)品在使用中的抗 老化性能差，致使固結(jié)層慢慢變脆、發(fā)硬，發(fā)生老化，以至最后開裂 被風(fēng)掏蝕。
聚合物高吸水樹脂類固沙材料是當(dāng)今化學(xué)固沙材料的研究熱點(diǎn) 之一。使用聚合物高吸水樹脂進(jìn)行固沙具有固結(jié)強(qiáng)度較高、吸水保水 性好、耐水性好、固化迅速、粘結(jié)性好的特點(diǎn)，有的還具有良好的彈 性和高溫穩(wěn)定性等特點(diǎn)，但此類高分子化學(xué)材料會(huì)受熱氧老化和光氧 老化，發(fā)生鏈裂解和交聯(lián)反應(yīng)，使得固結(jié)層遭到破壞以至降低固沙效 果。高分子聚合物因其成本很高、生產(chǎn)工藝及原料來源等方面也受到 限制，未能廣泛應(yīng)用，另外一些有機(jī)聚合物有毒也限制了其使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種多孔沙漠綠化 磚的制備方法，利用膨潤(rùn)土具有的良好的吸水、保水、保肥和離子交 換等特性，能大大提高多孔沙漠綠化磚的保水性。
本發(fā)明的機(jī)理為A1C13與水玻璃發(fā)生反應(yīng)生成的無定形硅酸凝 膠有效的充填了沙粒之間的孔隙，并較均勻地包覆在沙粒的周圍，在 沙粒之間形成了交聯(lián)，并相互粘結(jié)在一起，增強(qiáng)了沙粒之間的粘結(jié)力，提高了材料的穩(wěn)定性和密實(shí)度，并利用膨潤(rùn)土具有的良好的吸水、保 水、保肥和離子交換等特性，提高保水性。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案將膨潤(rùn)土與沙子充分混合后，加入水 玻璃進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，將混合物料放入模具中模壓成型，然后將其全?浸泡到A1C13溶液中進(jìn)行固化，固化成型后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，制備得到多孔 沙漠綠化磚。
本發(fā)明所提供的多孔沙漠綠化磚的制備方法工藝過程簡(jiǎn)單，操作 方便，成本低，利用A1C13與水玻璃反應(yīng)生成的無定形硅酸凝膠的充 填作用，以及膨潤(rùn)土的特性，有效地制備得到一種既能防風(fēng)固沙又能 植生綠化的環(huán)保型沙漠綠化磚。
具體實(shí)施例方式
下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
本發(fā)明所提供的多孔沙漠綠化磚的制備方法將膨潤(rùn)土與沙子充 分混合后加入水玻璃進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，其中沙子與膨潤(rùn)土的重量比為 3:1，每2000g沙子中加入水玻璃的量為100 300rnL;將混合物料放 入模具中模壓成型，然后將其全部浸泡到A1C13溶液中進(jìn)行固化，固 化成型后于常溫下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，制備得到多孔沙漠綠化磚。
所述A1C13溶液的濃度為1. 0~3. Omol/L。
所述固化時(shí)間為2 10分鐘。
所述養(yǎng)護(hù)時(shí)間為3 10天。 實(shí)施例一、
將膨潤(rùn)土與沙子按重量比為3:1的比例充分混合后加入水玻璃
進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，?000g沙子中加入水玻璃的量為180mL;將混合物 料放入模具中模壓成型，然后將其全部浸泡到濃度為2.5mol/L的 AlCl3溶液中進(jìn)行固化4分鐘，固化成型后于常溫下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)5天， 制備得到多孔沙漠綠化磚。 實(shí)施例二、
將膨潤(rùn)土與沙子按重量比為3:1的比例充分混合后加入水玻璃 進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，?000g沙子中加入水玻璃的量為200mL;將混合物 料放入模具中模壓成型，然后將其全部浸泡到濃度為1.5mol/L的 AlCl3溶液中進(jìn)行固化7分鐘，固化成型后于常溫下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)8天， 制備得到多孔沙漠綠化磚。 實(shí)施例三、
將膨潤(rùn)土與沙子按重量比為3:1的比例充分混合后加入水玻璃 進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁?000g沙子中加入水玻璃的量為250mL;將混合物 料放入模具中模壓成型，然后將其全部浸泡到濃度為2.0mol/L的 A1CV溶液中進(jìn)行固化6分鐘，固化成型后于常溫下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)6天， 制備得到多孔沙漠綠化磚。
權(quán)利要求
1、一種多孔沙漠綠化磚的制備方法，其特征在于將膨潤(rùn)土與沙子充分混合后加入水玻璃進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁渲猩匙优c膨潤(rùn)土的重量比為31，每2000g沙子中加入水玻璃的量為100～300mL；將混合物料放入模具中模壓成型，然后將其全部浸泡到AlCl3溶液中進(jìn)行固化，固化成型后于常溫下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，制備得到多孔沙漠綠化磚。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔沙漠綠化磚的制備方法，其特征 在于所述AlCl3溶液的濃度為1. 0~3. Omol/L。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔沙漠綠化磚的制備方法，其特征 在于所述固化時(shí)間為2 10分鐘。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔沙漠綠化磚的制備方法，其特征 在于所述養(yǎng)護(hù)時(shí)間為3 10天。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多孔沙漠綠化磚的制備方法，特征是將膨潤(rùn)土與沙子充分混合后加入水玻璃進(jìn)行充分?jǐn)嚢?；將混合物料放入模具中模壓成型，然后將其全部浸泡到AlCl₃溶液中進(jìn)行固化，固化成型后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，制備得到多孔沙漠綠化磚。本發(fā)明工藝過程簡(jiǎn)單，操作方便，成本低，利用AlCl₃與水玻璃反應(yīng)生成的無定形硅酸凝膠的充填作用，以及膨潤(rùn)土的特性，有效地制備得到一種既能防風(fēng)固沙又能植生綠化的環(huán)保型沙漠綠化磚。
文檔編號(hào)C04B14/12GK101386502SQ20081017316
公開日2009年3月18日 申請(qǐng)日期2008年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月28日
發(fā)明者吳新正, 張海濤, 婷 李, 李建保, 董莉莉, 鄧湘云, 平 陳, 永 陳 申請(qǐng)人:海南大學(xué)