CN114163171B - 一种绿化砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种绿化砖，所述绿化砖包括沙漠沙粒，膨润土，沸石粉，改性硼砂，保湿剂，胶凝剂，增强剂，活性炭，固化剂，纳米氮化硼粉；所述绿化砖的制备方法包括制备基料，制备添加料，制备混合料，对混合料进行压制得到压制处理后的初级绿化砖，低温等离子处理，微波辐照处理，养护；本发明的制备方法能够在提高绿化砖的透气性，保证绿化砖的强度高、耐水性好、固化迅速的同时，提高绿化砖的保水能力。

Description

一种绿化砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种绿化砖及其制备方法。
背景技术
随着当前社会经济不断发展，生态环境受到破坏，草原和森林逐渐退化，沙漠化等环境问题引起大家关注。由于沙漠地区特殊气候条件，单纯依靠自然恢复很难实现生态逆转，必须通过人为因素干预，对生态环境进行改造。目前国内外沙漠治理主要有三种方法：工程固沙，生物固沙，化学固沙。
工程固沙也称机械固沙，采用物理机械方法阻挡流沙移动，一般是建立沙障、铺设草方格，此法短时间可见固沙效果，但防护高度有限，容易被流沙掩埋；生物固沙也称植物固沙，是目前最普遍、最有效的方法，包括封沙育林技术、飞机播种技术、营造防风固沙林技术；由藻类、地衣、苔藓和土壤中的微生物，以及相关的其他生命体通过菌丝体、假根、分泌物等与土壤表层颗粒胶结形成的一层薄而致密的有机复合壳状体称生物结皮，不仅可以保证它们生长繁殖，生物代谢还可改变土壤微环境，但是生物结皮覆盖度很高，使用成本也较高；化学固沙在沙漠化沙粒表面喷洒化学固沙剂，使其表面形成一层固沙固结层，稳定沙丘移动，改善土壤条件，通常结合生物固沙一起使用，但是固沙剂强度低，容易老化，需要定期进行喷洒，人工成本高。
绿化砖属于化学固沙的一种，具有固结强度较高、吸水保水性好、耐水性好、固化迅速、粘结性好的特点，但是现有的绿化砖透气性差，不利于植物生长，虽然现有技术中也有一些技术人员将绿化砖做成多孔形状，能够提高绿化砖的透气性，但是做成的绿化砖强度低，保水能力差，在沙漠中，白天太阳将绿化砖晒得比较热，把沙漠中的水蒸发掉，当水份补充不足时，很容易把植物干死。因此，研发出一种绿化砖，能够在提高透气性，保证强度高、耐水性好、固化迅速的同时，提高保水能力，是目前急需解决的技术问题。
中国专利CN101386502B公开了一种多孔沙漠绿化砖的制备方法，将膨润土与沙子充分混合后加入水玻璃进行充分搅拌；将混合物料放入模具中模压成型，然后将其全部浸泡到AlCl3溶液中进行固化，固化成型后进行养护；该制备方法过程简单，操作方便，成本低，但是制备的沙漠绿化砖由于是多孔状，保水能力差，容易造成植物水分缺失。
中国专利CN101386503B公开了无机胶凝技术制备沙漠绿化砖，将水玻璃与沙子充分混合，其中每12kg沙子所用水玻璃的用量在1000-2000ml间；将混合物模压成型后将其全部浸泡到AlCl3溶液中进行固化，固化成型后进行养护；该制备方法工艺简单，操作简便，成本低，但是制备的绿化砖透气性差，不利于植物生长。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种绿化砖及其制备方法，能够在提高绿化砖的透气性，保证绿化砖的强度高、耐水性好、固化迅速的同时，提高绿化砖的保水能力。
为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案如下：
一种绿化砖的制备方法，依次包括制备基料，制备添加料，制备混合料，对混合料进行压制得到压制处理后的初级绿化砖，低温等离子处理，微波辐照处理，养护。
所述制备基料，将沙漠沙粒，膨润土，沸石粉，改性硼砂，增强剂，活性炭，纳米氮化硼粉混合搅拌均匀后进行超声震荡，控制超声震荡的频率为30-50kHz，超声震荡的时间为1-1.5h，超声震荡结束得到基料；
所述改性硼砂的制备方法为：将硼砂置于球磨机中进行球磨，球磨结束后得到硼砂粉，然后将硼砂粉，十二烷基苯磺酸钠，聚二甲基二烯丙基氯化铵，醋酸，去离子水混合后，在温度为40-45℃下搅拌，搅拌结束后得到硼砂液，将硼砂液在140-150℃下烘1.5-2h，得到改性硼砂。
所述改性硼砂的制备中球磨过程中的球料比为20-25：1，球磨机转速为300-350rpm，球磨时间为1-1.5h。
所述改性硼砂的制备中硼砂粉，十二烷基苯磺酸钠，聚二甲基二烯丙基氯化铵，醋酸，去离子水的质量比为10-12：15-20：3-4：1-2：30-40。
所述改性硼砂的制备中搅拌速度为150-200rpm，搅拌时间为1-1.5h。
所述制备添加料，将保湿剂，胶凝剂，固化剂混合搅拌均匀后，进行紫外线处理，控制紫外线处理的波长为200-250nm，紫外线处理的时间为20-30min，得到添加料；
所述保湿剂的制备方法为：将海藻糖，海藻酸钠，阴离子聚丙烯酰胺，焦磷酸钠混合搅拌均匀后得到保湿剂。
所述保湿剂的制备中海藻糖，海藻酸钠，阴离子聚丙烯酰胺，焦磷酸钠的质量比为20-25：10-15：6-10：12-15。
所述阴离子聚丙烯酰胺的分子量为1000-1200万，电荷密度为30-40mol%。
所述低温等离子处理，将压制处理后的初级绿化砖置于低温等离子处理设备中进行低温等离子处理，处理过程中的处理温度为8-12℃，处理功率为250-300W，处理时间为5-7min；
所述制备混合料，将添加料加入基料中，充分混合搅拌均匀后，得到混合料；
所述对混合料进行压制得到压制处理后的初级绿化砖，将混合料装入模具中，以5-8MPa的压力进行压制，控制压制时间为3-5min，压制结束后得到压制处理后的初级绿化砖；
所述微波辐照处理，将低温等离子处理后的绿化砖进行微波辐照，微波辐照结束得到微波辐照处理后的初级绿化砖；
所述微波辐照过程中的功率为500-600W，微波辐照的温度为50-60℃，微波辐照的时间为5-7min；
所述养护，将微波辐照处理后的初级绿化砖在温度为50-60℃的环境下养护3-5天，得到绿化砖。
一种绿化砖的组成，按重量份计，包括：100-120份沙漠沙粒，35-40份膨润土，30-35份沸石粉，10-15份改性硼砂，5-8份保湿剂，5-7份胶凝剂，4-6份增强剂，3-5份活性炭，1-2份固化剂，0.5-1份纳米氮化硼粉。
所述纳米氮化硼粉的粒径为50-80nm。
所述胶凝剂的制备方法为：将黄原胶，氯化钠，氯化钙，壳聚糖，聚乙烯醇1788混合搅拌均匀后得到初级胶凝剂，将初级胶凝剂进行微波震荡，微波震荡结束得到胶凝剂。
所述胶凝剂的制备中黄原胶，氯化钠，氯化钙，壳聚糖，聚乙烯醇1788的质量比为30-35：2-5：4-5：10-12：7-10。
所述胶凝剂的制备中微波震荡的微波强度为120-150W，微波震荡的时间为10-15min。
所述增强剂的制备方法为：将碳酸钙，碳酸镁，纳米二氧化硅，硫酸钠混合搅拌均匀后得到增强剂。
所述增强剂的制备中碳酸钙，碳酸镁，纳米二氧化硅，硫酸钠的质量比为20-25：3-5：2-5：1-2。
所述固化剂的制备方法为：将预糊化淀粉，六水合六氟硅酸镁，柠檬酸钠，黄糊精，氯化铝混合搅拌均匀，于40-45℃下静置3-4h后得到固化剂。
所述固化剂的制备中预糊化淀粉，六水合六氟硅酸镁，柠檬酸钠，黄糊精，氯化铝的质量比为8-10：15-18：2-5：5-7：2-3。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）本发明提供的绿化砖的制备方法，通过对绿化砖原料中的硼砂进行改性和在制备绿化砖的过程中进行低温等离子处理，能提高绿化砖的耐压强度，耐折强度和抗热震性，制备的绿化砖的耐压强度能达到5.1-5.4MPa，抗折强度能达到9.1-9.5MPa，抗热震性能达到60-66次；
（2）本发明提供的绿化砖的制备方法，通过对绿化砖原料中的硼砂进行改性和在制备绿化砖的过程中进行低温等离子处理，能提高制备的绿化砖的显气孔率和透气度，制备的绿化砖的显气孔率能达到57-61%，透气度能达到310-344μm2；
（3）本发明提供的绿化砖的制备方法，通过在绿化砖的制备过程中加入保湿剂和对保湿剂，胶凝剂，固化剂进行紫外线处理，能提高绿化砖的保水能力，使用本发明制备的绿化砖对含水率15%的沙子进行覆盖，在红蓝光配比为9：1，光照强度为600μmol/(m2•s)的LED灯下连续照射18h后，沙子的含水率下降1.5-1.9%。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明的具体实施方式。
实施例1
一种绿化砖的组成，按重量份计，包括：100份沙漠沙粒，35份膨润土，30份沸石粉，10份改性硼砂，5份保湿剂，5份胶凝剂，4份增强剂，3份活性炭，1份固化剂，0.5份纳米氮化硼粉。
所述纳米氮化硼粉的粒径为50nm。
所述改性硼砂的制备方法为：将硼砂置于球磨机中进行球磨，控制球磨过程中的球料比为20：1，球磨机转速为300rpm，球磨时间为1h，球磨结束后得到硼砂粉，然后将硼砂粉，十二烷基苯磺酸钠，聚二甲基二烯丙基氯化铵，醋酸，去离子水以质量比为10：15：3：1：30混合后，在温度为40℃下搅拌1h，控制搅拌速度为150rpm，搅拌结束后得到硼砂液，将硼砂液在140℃下烘1.5h，得到改性硼砂。
所述保湿剂的制备方法为：将海藻糖，海藻酸钠，阴离子聚丙烯酰胺，焦磷酸钠以质量比为20：10：6：12混合搅拌均匀后得到保湿剂。
所述阴离子聚丙烯酰胺的分子量为1000万，电荷密度为30mol%。
所述胶凝剂的制备方法为：将黄原胶，氯化钠，氯化钙，壳聚糖，聚乙烯醇1788以质量比为30：2：4：10：7混合搅拌均匀后得到初级胶凝剂，将初级胶凝剂进行微波震荡10min，控制微波强度为120W，微波震荡结束得到胶凝剂。
所述增强剂的制备方法为：将碳酸钙，碳酸镁，纳米二氧化硅，硫酸钠以质量比为20：3：2：1混合搅拌均匀后得到增强剂。
所述固化剂的制备方法为：将预糊化淀粉，六水合六氟硅酸镁，柠檬酸钠，黄糊精，氯化铝以质量比为8：15：2：5：2混合搅拌均匀，于40℃下静置3h后得到固化剂。
一种绿化砖的制备方法，具体为：
1.制备基料：将沙漠沙粒，膨润土，沸石粉，改性硼砂，增强剂，活性炭，纳米氮化硼粉混合搅拌均匀后进行超声震荡，控制超声震荡的频率为30kHz，超声震荡的时间为1h，超声震荡结束得到基料；
2.制备添加料：将保湿剂，胶凝剂，固化剂混合搅拌均匀后，进行紫外线处理，控制紫外线处理的波长为200nm，紫外线处理的时间为20min，得到添加料；
3.制备混合料：将添加料加入基料中，充分混合搅拌均匀后，得到混合料；
4.压制：将混合料装入模具中，以5MPa的压力进行压制，控制压制时间为3min，压制结束后得到初级绿化砖；
5.低温等离子处理：将初级绿化砖置于低温等离子处理设备中进行低温等离子处理，控制处理温度为8℃，处理功率为250W，处理时间为5min，得到低温等离子处理后的绿化砖；
6.微波辐照处理：将低温等离子处理后的初级绿化砖进行微波辐照，控制微波辐照的功率为500W，微波辐照的温度为50℃，微波辐照的时间为5min，得到微波辐照处理后的初级绿化砖；
7.养护：将微波辐照处理后的初级绿化砖在温度为50℃的环境下养护3天，得到绿化砖。
实施例2
一种绿化砖的组成，按重量份计，包括：110份沙漠沙粒，38份膨润土，32份沸石粉，12份改性硼砂，7份保湿剂，6份胶凝剂，5份增强剂，4份活性炭，1.5份固化剂，0.8份纳米氮化硼粉。
所述纳米氮化硼粉的粒径为60nm。
所述改性硼砂的制备方法为：将硼砂置于球磨机中进行球磨，控制球磨过程中的球料比为22：1，球磨机转速为320rpm，球磨时间为1.2h，球磨结束后得到硼砂粉，然后将硼砂粉，十二烷基苯磺酸钠，聚二甲基二烯丙基氯化铵，醋酸，去离子水以质量比为11：18：3.5：1.5：35混合后，在温度为42℃下搅拌1.2h，控制搅拌速度为180rpm，搅拌结束后得到硼砂液，将硼砂液在145℃下烘1.8h，得到改性硼砂。
所述保湿剂的制备方法为：将海藻糖，海藻酸钠，阴离子聚丙烯酰胺，焦磷酸钠以质量比为22：12：8：13混合搅拌均匀后得到保湿剂。
所述阴离子聚丙烯酰胺的分子量为1100万，电荷密度为35mol%。
所述胶凝剂的制备方法为：将黄原胶，氯化钠，氯化钙，壳聚糖，聚乙烯醇1788以质量比为32：3：4.5：11：8混合搅拌均匀后得到初级胶凝剂，将初级胶凝剂进行微波震荡12min，控制微波强度为140W，微波震荡结束得到胶凝剂。
所述增强剂的制备方法为：将碳酸钙，碳酸镁，纳米二氧化硅，硫酸钠以质量比为22：4：3：1.5混合搅拌均匀后得到增强剂。
所述固化剂的制备方法为：将预糊化淀粉，六水合六氟硅酸镁，柠檬酸钠，黄糊精，氯化铝以质量比为9：16：4：6：2.5混合搅拌均匀，于42℃下静置3.5h后得到固化剂。
一种绿化砖的制备方法，具体为：
1.制备基料：将沙漠沙粒，膨润土，沸石粉，改性硼砂，增强剂，活性炭，纳米氮化硼粉混合搅拌均匀后进行超声震荡，控制超声震荡的频率为40kHz，超声震荡的时间为1.2h，超声震荡结束得到基料；
2.制备添加料：将保湿剂，胶凝剂，固化剂混合搅拌均匀后，进行紫外线处理，控制紫外线处理的波长为220nm，紫外线处理的时间为25min，得到添加料；
3.制备混合料：将添加料加入基料中，充分混合搅拌均匀后，得到混合料；
4.压制：将混合料装入模具中，以6MPa的压力进行压制，控制压制时间为4min，压制结束后得到初级绿化砖；
5.低温等离子处理：将初级绿化砖置于低温等离子处理设备中进行低温等离子处理，控制处理温度为10℃，处理功率为280W，处理时间为6min，得到低温等离子处理后的绿化砖；
6.微波辐照处理：将低温等离子处理后的初级绿化砖进行微波辐照，控制微波辐照的功率为550W，微波辐照的温度为55℃，微波辐照的时间为6min，得到微波辐照处理后的初级绿化砖；
7.养护：将微波辐照处理后的初级绿化砖在温度为55℃的环境下养护4天，得到绿化砖。
实施例3
一种绿化砖的组成，按重量份计，包括：120份沙漠沙粒，40份膨润土，35份沸石粉，15份改性硼砂，8份保湿剂，7份胶凝剂，6份增强剂，5份活性炭，2份固化剂，1份纳米氮化硼粉。
所述纳米氮化硼粉的粒径为80nm。
所述改性硼砂的制备方法为：将硼砂置于球磨机中进行球磨，控制球磨过程中的球料比为25：1，球磨机转速为350rpm，球磨时间为1.5h，球磨结束后得到硼砂粉，然后将硼砂粉，十二烷基苯磺酸钠，聚二甲基二烯丙基氯化铵，醋酸，去离子水以质量比为12：20：4：2：40混合后，在温度为45℃下搅拌1.5h，控制搅拌速度为200rpm，搅拌结束后得到硼砂液，将硼砂液在150℃下烘2h，得到改性硼砂。
所述保湿剂的制备方法为：将海藻糖，海藻酸钠，阴离子聚丙烯酰胺，焦磷酸钠以质量比为25：15：10：15混合搅拌均匀后得到保湿剂。
所述阴离子聚丙烯酰胺的分子量为1200万，电荷密度为40mol%。
所述胶凝剂的制备方法为：将黄原胶，氯化钠，氯化钙，壳聚糖，聚乙烯醇1788以质量比为35：5：5：12：10混合搅拌均匀后得到初级胶凝剂，将初级胶凝剂进行微波震荡15min，控制微波强度为150W，微波震荡结束得到胶凝剂。
所述增强剂的制备方法为：将碳酸钙，碳酸镁，纳米二氧化硅，硫酸钠以质量比为25：5：5：2混合搅拌均匀后得到增强剂。
所述固化剂的制备方法为：将预糊化淀粉，六水合六氟硅酸镁，柠檬酸钠，黄糊精，氯化铝以质量比为10：18：5：7：3混合搅拌均匀，于45℃下静置4h后得到固化剂。
一种绿化砖的制备方法，具体为：
1.制备基料：将沙漠沙粒，膨润土，沸石粉，改性硼砂，增强剂，活性炭，纳米氮化硼粉混合搅拌均匀后进行超声震荡，控制超声震荡的频率为50kHz，超声震荡的时间为1.5h，超声震荡结束得到基料；
2.制备添加料：将保湿剂，胶凝剂，固化剂混合搅拌均匀后，进行紫外线处理，控制紫外线处理的波长为250nm，紫外线处理的时间为30min，得到添加料；
3.制备混合料：将添加料加入基料中，充分混合搅拌均匀后，得到混合料；
4.压制：将混合料装入模具中，以8MPa的压力进行压制，控制压制时间为5min，压制结束后得到初级绿化砖；
5.低温等离子处理：将初级绿化砖置于低温等离子处理设备中进行低温等离子处理，控制处理温度为12℃，处理功率为300W，处理时间为7min，得到低温等离子处理后的绿化砖；
6.微波辐照处理：将低温等离子处理后的初级绿化砖进行微波辐照，控制微波辐照的功率为600W，微波辐照的温度为60℃，微波辐照的时间为7min，得到微波辐照处理后的初级绿化砖；
7.养护：将微波辐照处理后的初级绿化砖在温度为60℃的环境下养护5天，得到绿化砖。
对比例1
采用实施例1所述的绿化砖的组成及制备方法，其不同之处在于：绿化砖的组成和绿化砖的制备中采用硼砂代替改性硼砂。
对比例2
采用实施例1所述的绿化砖的组成及制备方法，其不同之处在于：绿化砖的组成中不包含保湿剂，即绿化砖的制备中第2步不加入保湿剂。
对比例3
采用实施例1所述的绿化砖的组成及制备方法，其不同之处在于：绿化砖的制备中第2步不进行紫外线处理，即将保湿剂，胶凝剂，固化剂混合搅拌均匀后得到添加料。
对比例4
采用实施例1所述的绿化砖的组成及制备方法，其不同之处在于：绿化砖的制备中省略第5步低温等离子处理。
对实施例1-3和对比例1-4制备的绿化砖的耐压强度，抗折强度，抗热震性进行测试，测试结果如下：
Figure 223293DEST_PATH_IMAGE002
对实施例1-3和对比例1-4制备的绿化砖的显气孔率和透气度进行测试，测试结果如下：
Figure 78117DEST_PATH_IMAGE004
对实施例1-3和对比例1-4制备的绿化砖的保水能力进行测试，测试方法为：准备7个完全相同的带有LED灯的开口沙漠试验箱，控制每个沙漠试验箱内沙子重量相同，沙子的含水率均为15%，将实施例1-3和对比例1-4制备的绿化砖分别对沙漠试验箱进行覆盖，然后将每个沙漠试验箱的温度控制到50℃，每个沙漠试验箱的LED灯的红蓝光配比为9：1，光照强度为600μmol/(m2•s)，连续照射18h后，对每个沙漠试验箱内沙子的含水率进行测试，测试结果如下：
Figure 264379DEST_PATH_IMAGE006
除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为质量百分数。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种绿化砖的制备方法，其特征在于，依次包括制备基料，制备添加料，制备混合料，对混合料进行压制得到压制处理后的初级绿化砖，低温等离子处理，微波辐照处理，养护；
所述制备基料，将沙漠沙粒，膨润土，沸石粉，改性硼砂，增强剂，活性炭，纳米氮化硼粉混合搅拌均匀后进行超声震荡，控制超声震荡的频率为30-50kHz，超声震荡的时间为1-1.5h，超声震荡结束得到基料；
所述改性硼砂的制备方法为将硼砂置于球磨机中进行球磨，球磨结束后得到硼砂粉，然后将硼砂粉，十二烷基苯磺酸钠，聚二甲基二烯丙基氯化铵，醋酸，去离子水混合后，在温度为40-45℃下搅拌，搅拌结束后得到硼砂液，将硼砂液在140-150℃下烘1.5-2h，得到改性硼砂；
所述改性硼砂的制备中硼砂粉，十二烷基苯磺酸钠，聚二甲基二烯丙基氯化铵，醋酸，去离子水的质量比为10-12：15-20：3-4：1-2：30-40；
所述制备添加料，将保湿剂，胶凝剂，固化剂混合搅拌均匀后，进行紫外线处理，控制紫外线处理的波长为200-250nm，紫外线处理的时间为20-30min，得到添加料；
所述保湿剂的制备方法为将海藻糖，海藻酸钠，阴离子聚丙烯酰胺，焦磷酸钠混合搅拌均匀后得到保湿剂；
所述保湿剂的制备中海藻糖，海藻酸钠，阴离子聚丙烯酰胺，焦磷酸钠的质量比为20-25：10-15：6-10：12-15；
所述制备混合料，将添加料加入基料中，充分混合搅拌均匀后，得到混合料；
所述低温等离子处理，将压制处理后的初级绿化砖置于低温等离子处理设备中进行低温等离子处理，处理温度为8-12℃，处理功率为250-300W，处理时间为5-7min。
2.根据权利要求1所述的绿化砖的制备方法，其特征在于，所述微波辐照处理，将低温等离子处理后的绿化砖进行微波辐照，微波辐照结束得到微波辐照处理后的初级绿化砖。
3.根据权利要求1所述的绿化砖的制备方法，其特征在于，所述养护，将微波辐照处理后的初级绿化砖在温度为50-60℃的环境下养护3-5天，得到绿化砖。
4.一种权利要求1所述的制备方法制备的绿化砖，其特征在于，所述绿化砖的组成，按重量份计，包括：100-120份沙漠沙粒，35-40份膨润土，30-35份沸石粉，10-15份改性硼砂，5-8份保湿剂，5-7份胶凝剂，4-6份增强剂，3-5份活性炭，1-2份固化剂，0.5-1份纳米氮化硼粉。
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