一种植草固沙砖及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种植草固沙砖制备方法，其特征在于，采用了如下质量份比例的材料：煅烧脱硫石膏：5~15份，固硫灰渣：5~15份，沙漠沙：60~80份，农作物秸秆粉：2~5份，表面活性剂：0.05~0.15份，有机质：2~5份，保水剂：0.05~0.5份，草本植物种子：0.1~0.5份，加上水固比为0.55~0.7的水。还公开了一种采用上述方法制备的植草固沙砖。本发明专利技术具有成本低廉、便于生产、力学性能满足沙漠公路护坡要求，以及具有良好的环境协调性和提供适宜的草种生长环境，同时可以再生循环利用，铺设稳定性好，利于沙坡铺设植草种植等优点。

Grass planting sand fixing brick and preparation method thereof

The invention discloses a preparation method of planting grass sand brick, which is characterized in that the following quality ratio of materials: calcining desulfurization gypsum: 5~15, FBC: 5~15, 60~80: desert sand, straw powder: 2~5, surfactant: 0.05~0.15, organic matter: 2~5 a water retaining agent: 0.05~0.5, 0.1~0.5: herbaceous plant seeds, add water and water solid ratio is 0.55~0.7. Also disclosed is a grass sand brick is prepared by the method. The invention has the advantages of low cost, easy production and mechanical properties meet the requirements of desert highway slope, and has good environmental coordination and provide appropriate grass growth environment, and can be recycled, laying good stability, conducive to the laying of the advantages of planting grass slope.

【技术实现步骤摘要】
一种植草固沙砖及其制备方法
本专利技术涉及粘结砖以及沙漠治理领域，尤其是涉及一种植草固沙砖及其制备方法。
技术介绍
我国沙漠总面积约70万平方千米，主要集中在西北干旱地区，伴随着环境劣化，部分沙漠的面积还在逐年扩大。为了应对沙漠侵害和防止更多的土地沙漠化，人们开发出草方格固沙、机械固沙和化学固沙等固沙方法。此外，为了满足沙漠区域的道路工程护坡和旅游景点景区道路的建设要求，研究人员开发了铺设植草固沙砖、土工布固沙、土工格栅固沙和水泥混凝土格栅固沙等方式。工程实践证明，上述固沙方法在移动沙丘固定和沙漠道路护坡方面发挥了重要作用。与土工布固沙、土工格栅固沙和水泥混凝土格栅固沙相比，铺设植草固沙砖对固定移动沙丘和道路护坡具有良好的效果，同时植草固沙砖生产工艺简单，生产成本较低，不仅可以满足沙漠区域的普通公路护坡的要求，也可以满足沙漠绿化固沙的要求。目前制备植草固沙砖的固化剂主要是硅酸盐水泥、水玻璃等无机胶凝材料，或达玛树脂等有机胶粘剂，通过固化剂将沙漠沙、腐殖质土和有机质等其他原材料固化制成砖，用于沙漠中植草固沙。制备植草固沙砖无需大型机械，制备工艺较为简单，在沙漠公路护坡等领域已经发挥了重要作用。但是，目前的植草固沙砖仍然存在如下缺点：①制备成本高，由于固化剂成本较高，尤其是有机固化剂，导致植草固沙砖制备成本高，推广难度大；②砖体强度高，导致砖内预留的植物种子发芽率较低，仅能发挥固沙效果，植草砖的实际效果降低；③原材料要求较高，制砖原材料品质要求高，而大部分不是沙漠区域地方材料，运输距离远也导致植草砖制备成本降低。④自重过大，为了提高植草砖强度，植草砖的表观密度通常超过1000kg/m3，导致其自重过大，运输成本高，同时搬运和施工效率低。⑤环境协调性差，植草砖通用硅酸盐水泥、水玻璃和有机胶等固化剂，砖体材料不适宜种子生长发芽，同时砖体颜色与沙漠环境不协调；⑥难以再生循环利用，采用通用硅酸盐水泥、水玻璃、盐溶液和有机胶等固化剂后，植草砖很难再生循环利用，植草砖破坏后成为建筑垃圾，反而影响沙漠环境恢复；植草固沙砖的开发应遵循大量利用沙漠区域当地原材料和与环境相协调的原则，但是水泥、石灰、水玻璃等改性材料不仅消耗宝贵资源，而且水泥、石灰和水玻璃水化后所具有的强碱性导致植草砖砖体碱度很高，不利于种子发芽和草本植物生长，同时废弃后也难以再生循环利用。因此，直接采用沙漠沙、工业固体废弃物和农作物秸秆，制备表观密度低、种子发芽率高、砖体强度适宜、环境协调性好、可循环再生利用的植草固沙砖，对降低沙漠公路建设成本，以及促进固体废弃物综合利用，均具有非常重要的意义。随着燃煤电厂环境保护标准的提高，燃煤电厂的脱硫石膏和固硫灰渣的排放量也呈快速增长趋势，大量的固硫灰渣难以利用，尤其是西部地区火电厂，大量的固硫灰渣长期堆放产生严重的环境污染，如果能够用于沙漠固沙，将会极大的促进燃煤固硫灰渣的综合利用。此外，我国农作物秸秆总产量高达7~10亿t，其中稻草秸秆2.3亿t、玉米秸秆2.2亿t、小麦秸秆1.2亿t、豆类和杂粮作物秸秆1亿t、花生等作物秸秆1亿t，此外还有大量的野生植物秸秆。秸秆是宝贵的可再生资源，但是从整体上来看，我国的秸秆利用率和利用水平都很低，由于秸秆得不到合理利用，很多地区出现大面积焚烧秸秆的情况，不仅严重污染空气，并威胁航空及高速公路的交通安全。因此开发能够有效地大量利用秸秆生产植草固沙砖的技术具有重要应用价值。另外，从结构上，我国专利申请号200820031595.7曾公开过一种植草砖,其特点是砖厚度方向一层为大内凹面,一层有相间植草孔。铺设时将大凹面朝上,可以存储较多泥土,种子容易发芽,生长迅速,,抗拔力可以较现有植草砖提高3-5倍。但这种烧结类砖使用时，需要表面培土实现种植，用于沙漠治理时，沙漠风沙过大会吹走浮土和种子，故不适用于沙漠固沙使用。现有技术中也存在一类无需烧制采用粘结制备并将植物种子设置进砖体内的粘结植草砖技术，例如CN201410649577公开的一种绿化生物砖专利，CN201520512027公开的一种含种子的药渣压缩转专利。这样种子埋设到砖体内可以抵御风沙。但这些粘结砖自身形状均为规整的矩形体或三角形结构。用于沙漠护坡植草时，由于沙坡流动性大，故导致铺设稳定性差。同样不适用于沙漠护坡植草治理。因此，如何有效利用上述工业和农业废弃物，开发一种成本低廉，力学性能和种子发芽率均非常优异使其宜于实施的轻质植草固沙砖，同时从结构上改进，使其适合用于沙漠边坡铺设，植草治理，成为有待考虑解决的问题。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是：怎样有效利用燃煤电厂固硫废弃物、沙漠沙和农作物秸秆，提供一种成本低廉、便于生产、力学性能满足沙漠公路护坡要求，以及具有良好的环境协调性和提供适宜的草种生长环境，同时可以再生循环利用，铺设稳定性好，利于沙坡铺设植草种植的植草固沙砖及其制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种植草固沙砖的制备方法，其特征在于，采用了如下质量份比例的材料：煅烧脱硫石膏：5~15份固硫灰渣：5~15份沙漠沙：60~80份农作物秸秆粉：2~5份表面活性剂：0.05~0.15份有机质：2~5份保水剂：0.05~0.5份草本植物种子：0.1~0.5份加上水固比为0.55~0.7的水，采用如下步骤制备：a、将上述质量份比例的煅烧脱硫石膏、固硫灰渣、有机质、沙漠沙和农作物秸秆粉搅拌并混合均匀，然后加入部分比例的水搅拌混合，形成潮湿粉状拌合物待用；b、将上述质量份比例的表面活性剂加入质量倍数为20~30倍的水后，混合搅拌至气泡大量形成后待用；c、将b步骤得到混合物加入到a步骤得到混合物中，再加入保水剂和草本植物种子搅拌均匀，形成可流动的料浆；d、将c步骤得到的料浆浇注到制砖模具中，待成型后24小时拆模；拆模后即可用于沙漠环境中植草固沙。本技术方案中，采用的煅烧脱硫石膏是指脱硫石膏经煅烧后生成的半水石膏，可以直接从电厂购买，其主要成分是半水石膏。煅烧脱硫石膏加水拌合后，很快溶解于水，生成不稳定的过饱和溶液，溶液中的半水石膏经过水化反应转化为二水石膏；由于二水石膏比半水石膏的比半水石膏的溶解度低，所以二水石膏在溶液中处于高度过饱和状态，二水石膏晶体很快析出，同时浆体中的自由水也因水化和蒸发而逐渐减少，使得浆体逐渐减少，结晶颗粒之间的距离减小，晶体形成凝聚结构，同时二水石膏晶体与粘土颗粒的絮凝结构相互填充和交错，使生土材料具有凝结硬化快、早期强度发展快的特点，使本专利技术涉及的生土砖在生产时可以快速脱模。同时半水石膏属于pH值为中性的无机胶凝材料，适宜于植物种子发芽和根系生长。本技术方案中，采用的固硫灰渣是燃煤电厂循环流化床锅炉固硫灰渣，其主要成分为烧粘土质矿物、α-石英、游离氧化钙和Ⅱ-CaSO4；由于固硫灰中含有烧粘土质矿物（活性SiO2和Al2O3）以及一定量的f-CaO和Ⅱ-CaSO4，因此自身即可组成火山灰反应系统。与水混合后，固硫灰渣自身组分之间可以发生火山灰反应，从而生成具有水硬性的物质，如C-S-H和钙矾石等。固硫灰中f-CaO含量较高，f-CaO可以和固硫灰渣中的烧粘土质矿物发生水化反应，而CaSO4和固硫灰渣中的Ⅱ-CaSO4则起到了激发作用，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种植草固沙砖的制备方法，其特征在于，采用了如下质量份比例的材料：煅烧脱硫石膏：5~15份固硫灰渣：5~15份沙漠沙：60~80份农作物秸秆粉：2~5份表面活性剂：0.05~0.15份有机质：2~5份保水剂：0.05~0.5份草本植物种子：0.1~0.5份加上水固比为0.55~0.7的水，采用如下步骤制备：a、将上述质量份比例的煅烧脱硫石膏、固硫灰渣、有机质、沙漠沙和农作物秸秆粉搅拌并混合均匀，然后加入部分比例的水搅拌混合，形成潮湿粉状拌合物待用；b、将上述质量份比例的表面活性剂加入质量倍数为20~30倍的水后，混合搅拌至气泡大量形成后待用；c、将b步骤得到混合物加入到a步骤得到混合物中，再加入保水剂和草本植物种子搅拌均匀，形成可流动的料浆；d、将c步骤得到的料浆浇注到制砖模具中，待成型后24小时拆模；拆模后即可用于沙漠环境中植草固沙。

【技术特征摘要】
1.一种植草固沙砖的制备方法，其特征在于，采用了如下质量份比例的材料：煅烧脱硫石膏：5~15份固硫灰渣：5~15份沙漠沙：60~80份农作物秸秆粉：2~5份表面活性剂：0.05~0.15份有机质：2~5份保水剂：0.05~0.5份草本植物种子：0.1~0.5份加上水固比为0.55~0.7的水，采用如下步骤制备：a、将上述质量份比例的煅烧脱硫石膏、固硫灰渣、有机质、沙漠沙和农作物秸秆粉搅拌并混合均匀，然后加入部分比例的水搅拌混合，形成潮湿粉状拌合物待用；b、将上述质量份比例的表面活性剂加入质量倍数为20~30倍的水后，混合搅拌至气泡大量形成后待用；c、将b步骤得到混合物加入到a步骤得到混合物中，再加入保水剂和草本植物种子搅拌均匀，形成可流动的料浆；d、将c步骤得到的料浆浇注到制砖模具中，待成型后24小时拆模；拆模后即可用于沙漠环境中植草固沙。2.一种植草固沙砖，其特征在于，制备时采用了如权利要求1所述的制备方法制备。3.如权利要求2所述的植草固沙砖，其特征在于，包括整体呈...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾子润，彭云，
申请(专利权)人：贾子润，
类型：发明
国别省市：宁夏,64