CN106590681A - 一种沙基固沙障及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种沙基固沙障及其制备方法，属于治沙领域。这种沙基固沙障的原料包括：沙漠沙、轻烧粉、聚丙烯酸盐、第一溶液；其中，第一溶液为硫酸镁、磷酸二氢钾或磷酸镁的水溶液。其制备方法为：按重量份数将原料中的沙漠沙、轻烧粉、聚丙烯酸盐和第一溶液混合并于25～60℃下反应10‑20min，形成反应料，随后将反应料于20～30℃下密封反应20‑24h。这种沙基固沙障的制备方法的工艺简单、反应条件温和、且成本低廉。将其应用到防沙治沙工程中，也能有效降低施工难度和施工成本。此外，这种沙基固沙障的耐劣化性能好，使用寿命长，能够有效的阻挡流沙的移动。

Description

一种沙基固沙障及其制备方法
技术领域
本发明涉及治沙领域，具体而言，涉及一种沙基治沙障及其制备方法。
背景技术
沙质荒漠化(简称沙漠化)，是一种在不合理的人类活动和自然条件变化的综合作用下导致的土地退化过程。在此过程中土地生产力大幅度降低，甚至成为不可利用的土地，并引发沙尘暴、风沙活动等灾害，严重地危害工农业生产，降低人民的生活质量。
目前，为了防沙治沙，应用最普遍的方式就是设置沙障。传统的沙障是主要以草方格和石方格为主。然而，草方格的耐劣化性能差，经常在使用2～3年后，草方格沙障就会出现腐烂等现象，不能有效的阻挡风沙的移动；而相对于草方格，虽然石方格的耐劣化性能较佳，但是石方格的施工成本高，比如在铁路或公路沿线的防沙治理中，常常需要的纵向防护范围长达上百米，使得石方格的铺设面积巨大、成本高昂。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种沙基固沙障，这种沙基固沙障的耐劣化性能好，使用寿命长，能够有效的阻挡流沙的移动，大幅度提高工程治沙的防沙效益。
本发明的第二目的在于提供一种沙基固沙障的制备方法，该方法原料取材方便、工艺简单、反应条件温和、且成本低廉。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种沙基固沙障，该沙基固沙障的原料按重量份数计包括：沙漠沙20～80份、轻烧粉9～35份、聚丙烯酸盐2～5份、第一溶液6～30份；其中，第一溶液为硫酸镁、磷酸二氢钾或磷酸镁的水溶液。
一种沙基固沙障的制备方法，按重量份数将原料中的沙漠沙、轻烧粉、聚丙烯酸盐和第一溶液混合并于25～60℃下反应10-20min，形成反应料，随后将反应料于20～30℃下密封反应20-24h。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的沙基固沙障，以沙漠沙为基础料，以第一溶液中的水为反应溶剂，通过与聚丙烯酸盐和轻烧粉进行混合反应，得到的沙基固沙障可按不同要求拼接成不同规格的方格，代替草方格和石方格来固定流沙。这种沙基固沙障的制备过程中取材方便、工艺简单、反应条件温和、且成本低廉。将其应用到防沙治沙工程中，也能有效降低施工难度和施工成本。同时，这种沙障在制备和施工的过程中，均对环境友好。此外，这种沙基固沙障的耐劣化性能好，耐压强度高，使用寿命长，能够有效的阻挡流沙的移动，且效果持久，能够大幅度提高工程治沙的防沙效益。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本实施方式提供一种沙基固沙障，沙基固沙障的原料按重量份数计包括：沙漠沙20-80份、轻烧粉9-35份、聚丙烯酸盐2-5份、第一溶液6-30份；
这种沙基固沙障，以沙漠沙为基础料，以第一溶液中的水为反应溶剂，通过与聚丙烯酸盐和轻烧粉进行混合反应，得到的沙基固沙障可按不同要求拼接成不同规格的方格，代替草方格和石方格来固定流沙。
通过用这种配比的原料制备的沙基固沙障，耐劣化性能好，使用寿命长，能够有效的阻挡流沙的移动，从而大幅度提高工程治沙的防沙效益。这种沙基固沙障能够有效解决传统的固沙措施中石方格取材困难、破坏环境、成本高昂、施工麻烦等问题，同时也能有效避免草方格的耐劣化性能差的问题。这种沙基固沙障在不被掩埋的情况下，使用寿命远远优于目前使用的草方格和石方格等。
优选地，按重量份数计，沙漠沙50-70份、轻烧粉25-35份、聚丙烯酸盐2-3份、第一溶液18-28份。通过优化原料中几种成分的配比，更进一步的提高沙基固沙障的耐劣化性能，使其使用寿命进一步得到延长。
其中，第一溶液为硫酸镁、磷酸二氢钾或磷酸镁的水溶液。第一溶液中硫酸镁、磷酸二氢钾或磷酸镁的质量分数为15～35％。硫酸镁、磷酸二氢钾或磷酸镁这三种成分较易溶于水，并能够与聚丙烯酸盐、轻烧粉和沙漠沙发生反应，制备出质地坚硬的沙基固沙障。优选地，第一溶液为硫酸镁的水溶液，第一溶液中硫酸镁的质量分数为23％。
聚丙烯酸盐为聚丙烯酸钾，聚丙烯酸钾是一种无毒无腐蚀性的聚丙烯酸盐，对环境友好，且价格相对较低、易得。
优选地，沙漠沙为粒度为100～400目的风积沙。风积沙是被风吹、积淀的沙层，多见于沙漠、戈壁。其粒径主要分布在0.074～0.250㎜之间，含量高达90％以上。在本发明中，优选地，选用粒度为100～400目的风积沙，这种风积沙的粒度较均匀，混合效率高，从而使得最后所制得的沙基固沙障的强度均衡，固沙效果好。
轻烧粉，其来源是煅烧菱镁矿，菱镁矿在750-1100温度下煅烧称“轻烧”，其产品称轻烧镁粉，简称为轻烧粉。轻烧镁具有很高的活性，其主要成份是氧化镁，轻烧粉还包含着MgCO3、Mg(OH)2、CaO、Fe2O3、Al2O3、SiO2等杂质。优选地，本发明采用的轻烧粉的粒度为500-600目，有利于提高沙基固沙障的耐压强度。
进一步的，原料还包括0.001-0.01重量份的添加剂，添加剂包括硫酸、柠檬酸、磷酸、硫酸亚铁、可溶性的磷酸盐、硅灰矿渣和粉煤灰中的一种或多种。通过添加剂的加入，使反应体系相对呈酸性，能够促进反应的快速进行。其中，硫酸也可采用工业废硫酸，从而在形成沙基固沙障的同时，也能起到废物利用的作用。
本实施方式还提供一种沙基固沙障的制备方法，按重量份数将原料中的沙漠沙、轻烧粉、聚丙烯酸盐和第一溶液混合并于25～60℃下反应10～20min，形成反应料；优选地，混合后于30～40℃下反应12min；随后将反应料于20～30℃下密封反应20～24h，优选地，将反应料于25℃下密封反应24h。
在这种制备方法中，以第一溶液中的水为反应溶剂，无需再添加水或者其它溶剂进行反应。这种沙基固沙障的制备过程中取材方便、工艺简单、反应条件温和、且成本低廉。将这种沙障应用到防沙治沙工程中，也能有效降低施工难度和施工成本。同时，这种沙障在制备和施工的过程中，均对环境友好。
密封反应在模具中进行，模具的型腔为长方体形。在制备过程中，将得到的反应料倒入模具中，并在模具置于20～30℃下密封反应20～24h。由于模具的型腔是长方体型，所制得的沙基固沙障也为长方体形，便于组合拼接成不同规格的方格。进一步的，型腔的长度为50～200cm、宽度为10～50cm、高度为1～10cm。因此，所制得的沙基固沙障尺寸与型腔基本一致，这种尺寸的沙基固沙障所形成的方格的固沙效果好。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述：
实施例1
本实施例提供一种沙基固沙障，这种沙基固沙障的制备方法为：
按重量份数计，备取以下原料：沙漠沙20份、轻烧粉35份、聚丙烯酸盐2份、第一溶液30份；其中第一溶液为质量分数为15％的硫酸镁溶液。
制备过程：按重量份数将原料中的沙漠沙、轻烧粉、聚丙烯酸盐和第一溶液混合并于25℃下反应20min，形成反应料，随后将反应料于30℃下密封反应20h。
实施例2
本实施例提供一种沙基固沙障，这种沙基固沙障的制备方法为：
按重量份数计，备取以下原料：沙漠沙70份、轻烧粉25份、聚丙烯酸盐3份、第一溶液18份；其中第一溶液为质量分数为20％的磷酸镁溶液。
制备过程：按重量份数将原料中的沙漠沙、轻烧粉、聚丙烯酸盐和第一溶液混合并于30℃下反应12min，形成反应料，随后将反应料于25℃下密封反应24h。
实施例3
本实施例提供一种沙基固沙障，这种沙基固沙障的制备方法为：
按重量份数计，备取以下原料：粒度为400目的风积沙60份、粒度为600目的轻烧粉30份、聚丙烯酸盐2份、第一溶液24份；其中第一溶液为质量分数为23％的硫酸镁溶液。
制备过程：按重量份数将原料中的风积沙、轻烧粉、聚丙烯酸盐和第一溶液混合并于35℃下反应12min，形成反应料，随后将反应料于25℃下密封反应22h。
实施例4
本实施例提供一种沙基固沙障，这种沙基固沙障的制备方法为：
按重量份数计，备取以下原料：粒度为400目的风积沙50份、粒度为500目的轻烧粉35份、聚丙烯酸钾2份、第一溶液28份；其中第一溶液为质量分数为25％的硫酸镁溶液。
制备过程：按重量份数将原料中的风积沙、轻烧粉、聚丙烯酸钾和第一溶液混合并于40℃下反应12min，形成反应料，随后将反应料于25℃下密封反应22h。
实施例5
本实施例提供一种沙基固沙障，这种沙基固沙障的制备方法为：
按重量份数计，备取以下原料：粒度为100目的风积沙80份、粒度为600目的轻烧粉9份、聚丙烯酸钠5份、第一溶液6份；其中第一溶液为质量分数为35％的磷酸二氢钾溶液。
制备过程：按重量份数将原料中的风积沙、轻烧粉、聚丙烯酸钠和第一溶液混合并于60℃下反应10min，形成反应料，随后将反应料于20℃下密封反应24h。
实施例6
本实施例提供一种沙基固沙障，这种沙基固沙障的制备方法为：
按重量份数计，备取以下原料：粒度为400目的风积沙60份、粒度为600目的轻烧粉30份、聚丙烯酸盐2份、第一溶液24份、0.01份的添加剂；其中第一溶液为质量分数为23％的硫酸镁溶液，添加剂为废硫酸与磷酸按照体积比1：2混合后的混合溶液。
制备过程：按重量份数将原料中的风积沙、轻烧粉、聚丙烯酸盐、第一溶液和添加剂混合并于35℃下反应12min，形成反应料，随后将反应料置于模具的型腔中于25℃下密封反应22h。
实施例7
本实施例提供一种沙基固沙障，这种沙基固沙障的制备方法为：
按重量份数计，备取以下原料：粒度为400目的风积沙60份、粒度为600目的轻烧粉30份、聚丙烯酸盐2份、第一溶液24份、0.001份的添加剂；其中第一溶液为质量分数为23％的硫酸镁溶液，添加剂为硅灰矿渣和粉煤灰按照质量比1：1混合后所得。
制备过程：按重量份数将原料中的风积沙、轻烧粉、聚丙烯酸盐、第一溶液和添加剂混合并于35℃下反应12min，形成反应料，随后将反应料置于模具的型腔中于25℃下密封反应22h，其中模具的型腔的长度为100cm、宽度为25cm、高度为5cm。
对比例1
本对比例提供一种沙基固沙障，这种沙基固沙障的制备方法为：
按重量份数计，备取以下原料：风积沙100份、轻烧粉8份、聚丙烯酸盐2份、第一溶液24份；其中第一溶液为质量分数为40％的硫酸镁溶液。
其制备过程与实施例3基本一致。
对比例2
本对比例提供一种沙基固沙障，这种沙基固沙障的制备方法为：
按重量份数计，备取以下原料：风积沙60份、轻烧粉30份、聚丙烯酸盐7份、第一溶液35份；其中第一溶液为质量分数为23％的硫酸镁溶液。
其制备过程与实施例3基本一致。
实验例
在腾格里沙漠选取沙质相同的一块沙地，分别将实施例1-7和对比例1-2中制备的沙基固沙障拼接成方格进行固沙试验，同时也采用传统的草方格和石方格做对照试验。观察3年后固沙障的破损状态、方格中沙的保持率、方格中植物的生长状态，试验结果参见表1。
表1
由表1可知，本实施例1-7提供的沙基固沙障在使用3年后，固沙障表面的破损较小，尤其以实施例3和实施例6-7为最佳，沙障表面几乎无破损，同时实施例1-7中提供的方格中沙的保持率高，在82％-90％范围内；方格中植物的生长率也高达71％-79％。说明本发明提供的沙基固沙障耐劣化性能好，使用寿命长，能够有效的阻挡流沙的移动。
而对比例1和2中，固沙障的表面破损较大，其方格中沙的保持率(52-56％)小于实施例1-7中方格中沙的保持率(82％-90％)；同时，其方格中植物的生长率(65-67％)也低于实施例1-7中方格中植物的生长率(71％-79％)。由此可见，本发明中沙漠沙、轻烧粉和聚丙烯酸盐、以及第一溶液之间的配比对最后所制得固沙障的强度和使用寿命有决定性的影响。
本发明实施例1-7中提供的沙基固沙障与草方格相比，由试验结果可见本发明实施例1-7中提供的沙基固沙障的强度高、耐劣化性能好，使用寿命长。虽然石方格的表面破损较小，但其方格中沙的保持率(74％)和植物的生长率(62％)低于本发明实施例1-7中提供的沙基固沙障，由此可见本发明提供的沙基固沙障的治沙效果优于传统治沙技术中的草方格和石方格。
综上所述，本发明提供的沙基固沙障，以沙漠沙为基础料，以第一溶液中的水为反应溶剂，通过与聚丙烯酸盐和轻烧粉进行混合反应，得到的沙基固沙障可按不同要求拼接成不同规格的方格，代替草方格和石方格来固定流沙。这种沙基固沙障的制备过程中取材方便、工艺简单、反应条件温和、且成本低廉。将其应用到防沙治沙工程中，也能有效降低施工难度和施工成本。同时，这种沙障在制备和施工的过程中，均对环境友好。此外，这种沙基固沙障的耐劣化性能好，耐压强度高，使用寿命长，能够有效的阻挡流沙的移动，且效果持久，能够大幅度提高工程治沙的防沙效益。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种沙基固沙障，其特征在于，所述沙基固沙障的原料按重量份数计包括：沙漠沙20～80份、轻烧粉9～35份、聚丙烯酸盐2～5份、第一溶液6～30份；其中，所述第一溶液为硫酸镁、磷酸二氢钾或磷酸镁的水溶液。
2.根据权利要求1所述的沙基固沙障，其特征在于，所述原料还包括0.001～0.01重量份的添加剂，所述添加剂包括硫酸、柠檬酸、磷酸、硫酸亚铁、可溶性的磷酸盐、硅灰矿渣和粉煤灰中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的沙基固沙障，其特征在于，按重量份数计，所述沙漠沙50～70份、所述轻烧粉25～35份、所述聚丙烯酸盐2～3份、所述第一溶液18～28份。
4.根据权利要求1所述的沙基固沙障，其特征在于，所述聚丙烯酸盐为聚丙烯酸钾。
5.根据权利要求1所述的沙基固沙障，其特征在于，所述第一溶液中所述硫酸镁、所述磷酸二氢钾或所述磷酸镁的质量分数为15～35％。
6.根据权利要求1所述的沙基固沙障，其特征在于，所述沙漠沙为粒度为100～400目的风积沙。
7.根据权利要求1所述的沙基固沙障，其特征在于，所述轻烧粉的粒度为500～600目。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述的沙基固沙障的制备方法，其特征在于，按重量份数将所述原料中的所述沙漠沙、所述轻烧粉、所述聚丙烯酸盐和所述第一溶液混合并于25～60℃下反应10～20min，形成反应料，随后将所述反应料于20～30℃下密封反应20～24h。
9.根据权利要求8所述的沙基固沙障的制备方法，其特征在于，所述密封反应在模具中进行，所述模具的型腔为长方体形。
10.根据权利要求9所述的沙基固沙障的制备方法，其特征在于，所述型腔的长度为50～200cm、宽度为10～50cm、高度为1～10cm。
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