[发明专利]多孔沙漠绿化砖的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种固沙材料的制备方法，具体涉及一种多孔沙漠绿化砖的制备方法。

背景技术

当今世界面临的最大环境、社会经济问题之一就是土地沙漠化。沙漠化土地面积的迅速扩张，造成环境恶化和巨大的经济损失，甚至引发某些地区的社会问题，成为全球关注的热点。

目前采用的固沙方式主要是生物固沙、工程固沙和化学固沙。单纯生物固沙由于所种植物不是被风沙吹走或埋掉就是因缺水干旱而无法生存，因此，必须与化学或机械沙障固沙相结合。工程固沙一方面成本高，一方面与生物结合周期长且需沙层含水。化学固沙则一方面成本低，一方面可与生物固沙同时进行，且可以在固沙的同时，增加保湿及肥料缓释功能，更利于植物生长，且在必要时还可附加抗病虫害的功能。现代防沙工程要求高效、廉价、快速、方便的固沙手段，由于化学固沙是在流沙表面喷洒化学胶结物(即固沙剂)来完成，所以具有施工快速方便的特点。因此，开发高性能、低成本、易于施工、无毒环保的化学固沙剂，就成了当前的一个研究热点。

常用化学固沙材料具体品种主要有四大类：水泥浆、水玻璃、石油产品类和聚合物高吸水树脂类。

水泥浆固沙即是将其喷洒在沙面上后凝结固化形成固结层覆盖沙面，但由于固结层很薄且强度很低，同时水泥凝固硬化体属于脆性材料，几乎没有韧性，在沙漠中受恶劣气候和沙丘迁移的影响，水泥凝胶层会发生龟裂，失去固沙保水作用，所以现阶段很少单独使用水泥浆进行固沙。

水玻璃作为价廉、无毒的固沙材料使用历史已近百年。但是其自身无法胶凝，需要掺加一种固化剂之后，水玻璃与固化剂发生沉淀作用才能与松散的沙粒结成固结层，从而达到固沙的目的。过去所采用的水玻璃浆是由水玻璃和酸性反应剂构成的，在强碱性条件下发生胶凝固结，胶凝时间不能延长，浸透性差，固化反应不完全，固结层强度不高，易为外力所破坏，而且会发生较强的碱性影响，使生成的SiO₂胶体逐渐溶出，抗水性变差，大大降低其耐久性，还会造成环境的二次碱污染，所以目前国内外研究者都致力于各种改性水玻璃浆液的研究。主要研究出了酸性水玻璃和低模数与高模数的水玻璃浆液。酸性水玻璃浆液是用水玻璃与过量的酸性反应剂混合从而得到的酸性硅溶胶，然后使用碱性反应剂。由于其在中性区域内凝胶，且凝胶体没有碱溶出，因此不存在碱性水玻璃那种淋滤腐蚀和污染环境现象。为解决普通水玻璃浆液的缺陷，曾有许多人在研究中使用了低模数和高模数的水玻璃。使用低模数水玻璃和石灰类或碱类合用的浆液，其固结体收缩较小，浸透性优异。但这种浆液存在强碱性，本身又有较强的触变性，从而给操作留下许多问题。而高模数(SiO₂/Na₂O的克分子比大于5.0)的水玻璃浆液在强度、浸透性和耐久性方面都十分优异。另有一些研究人员对水玻璃添加有机(如乙二醛、碳酸乙烯酯等有机酸及酯)、无机材料进行复合，获得了适于喷洒施工的液态复合水玻璃浆液固沙剂，但是有的需要双液灌浆，凝胶时间无法控制，有的胶凝不均匀，有的具有毒性，有的固结强度不高。

石油产品类用于固沙就是喷洒适宜数量的石油产品在沙地表面，借助与沙粒的粘结作用使沙面固结起来。但是石油产品在使用中的抗老化性能差，致使固结层慢慢变脆、发硬，发生老化，以至最后开裂被风掏蚀。

聚合物高吸水树脂类固沙材料是当今化学固沙材料的研究热点之一。使用聚合物高吸水树脂进行固沙具有固结强度较高、吸水保水性好、耐水性好、固化迅速、粘结性好的特点，有的还具有良好的弹性和高温稳定性等特点，但此类高分子化学材料会受热氧老化和光氧老化，发生链裂解和交联反应，使得固结层遭到破坏以至降低固沙效果。高分子聚合物因其成本很高、生产工艺及原料来源等方面也受到限制，未能广泛应用，另外一些有机聚合物有毒也限制了其使用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种多孔沙漠绿化砖的制备方法，利用膨润土具有的良好的吸水、保水、保肥和离子交换等特性，能大大提高多孔沙漠绿化砖的保水性。

本发明的机理为：AlCl₃与水玻璃发生反应生成的无定形硅酸凝胶有效的充填了沙粒之间的孔隙，并较均匀地包覆在沙粒的周围，在沙粒之间形成了交联，并相互粘结在一起，增强了沙粒之间的粘结力，提高了材料的稳定性和密实度，并利用膨润土具有的良好的吸水、保水、保肥和离子交换等特性，提高保水性。