CN106747199B - 一种植草固沙砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明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。

Description

一种植草固沙砖及其制备方法

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明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，本发明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，使本发明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，CaO-SiO₂-Al₂O₃系统与CaSO₄和固硫灰渣中Ⅱ-CaSO₄的水化相互影响。因此固硫灰渣中的CaO-SiO₂-Al₂O₃系统的火山灰水化反应活性提高了植草固沙砖的后期强度，同时，固硫灰渣中含有促进植物生长的镁、钾、磷等成分和铁、锰、钼、硼、铜、锌等微量元素，也有利于植物种子发芽和根系生长。

本技术方案中采用的沙漠沙，是指取沙漠中的原状沙，无需处理即可直接用于制备植草固沙砖，从而显著降低制备成本。

本技术方案中采用的农作物秸秆，是指选自水稻、小麦和玉米等农作物秸秆，再破碎为长度1~10mm的纤维状秸秆粉；农作物秸秆可以有效降低植草砖的表观密度，提高砖的抗裂性，同时秸秆在植草砖中形成大量孔洞，也为草种发芽和根系生长提供空间，后续腐烂后还可为植物提供营养。

本技术方案中采用的有机质，是指用动物粪便和土壤共同混合并经发酵后制得的有机土壤，动物粪便和土壤可以是大致一比一的比例混合，掺加有机土壤可以为种子发芽和根系生长提供丰富的有机质，有利于草种发芽和植物生长。

本技术方案中采用的表面活性剂，是指能形成吸附膜，降低表面张力的物质；本技术方案中采用的表面活性剂为植物蛋白型发泡剂——具体可选茶皂素发泡剂，茶皂素发泡剂固含量40%，pH值7~8，不会改变土壤酸碱度，利于植物发芽生长。利用植物蛋白型发泡剂具有润湿和分散作用，并且在浆体中搅拌时能够捕获大量空气的原理，使茶皂素发泡剂加入到半水石膏-固硫灰渣-沙漠沙-水浆体搅拌后，形成含气量极大的水-空气泡-半水石膏混合料浆体系，由于水-空气泡具有良好的滚珠润滑作用，使固硫灰渣和沙漠沙经过短时间搅拌后就可以形成流动性的轻质料浆，使植草固沙砖更容易浇筑成型。由于料浆中含有大量空气泡，植草固沙砖的表观密度很低，而且也有利于植物种子发芽和根系生长，提高了种子发芽率和成活率。

本技术方案中，所述保水剂是一类能够吸自重上百倍水的聚合物，属于高吸水性树脂，具体名称为聚丙烯酸脂—聚丙烯酰胺共聚体，其颗粒细度为100目，最大吸水率为蒸馏水至少400(ml/g)，在土壤中有效期>5年，国际经合组织测试标准测试证明对植物、土壤有机物及地下水无毒性。保水剂常用于土壤的防旱保水，沙漠中非常干燥，水分蒸发速度快，水分不易保存，植物难以生根发芽，在植草砖中掺加保水组分，可以提高护坡植草砖的存水量，使植物能够正常生长。保水剂的使用还能促使材料基质产生大量的孔隙，提高植草砖的透气性、透水性，改善根系环境，同时也增强了根系微生物的活动，加快了根系周围有机矿物质的分解，有利于根系吸收，促进了根系和植物的生长发育，改良了土壤基质。

本技术方案中，所述的草本植物种子主要选择适于西北沙漠地区生长的多年生草本植物种子，如皇竹草、沙打旺、狗牙根等按照相等质量混合，主要是确保草本植物与当地沙漠环境相适宜。

本技术方案中，所述的“水固比”是指总用水量与煅烧脱硫石膏、固硫灰渣、沙漠沙、秸秆和有机质等五种固体材料的质量比。步骤a中所述“加入部分比例的水”是指所需水比例总量里面减去步骤b中用水量后的比例量。步骤b中所述“气泡大量形成”是气泡生成速率达到最大的时候左右。技术方案中，先将煅烧脱硫石膏、固硫灰渣、沙漠沙、农作物秸秆粉和有机质加水拌合均匀后，再加入拌合均匀的表面活性剂与水的混合物；这样是因为采用上述技术方案可以提高拌合物的易浇注性，显著降低植草固沙砖的干表观密度，提高植草固沙砖的孔隙率，从而提高砖体中种子的发芽率和成活率。最后加入保水剂和草本植物种子避免过早加入搅拌损伤。步骤d是指浇筑成型后在自然干燥环境中放置24小时候拆模，就可以得到植草固沙砖。

本发明在实际应用时可以采用浇注方式成型。本发明涉及的生物固沙材料无需采用特殊搅拌设备和施工设备，人工拌合即可，而且施工方便，原材料成本低，表观密度低，力学性能适宜，种子发芽率和成活率以及固沙效果均明显优于传统的植草固沙砖。本发明用于沙漠公路护坡时，只需要将植草砖按照企口连续拼装即可，无需施工机械，施工速度快。

本发明还公开了一种制备时采用了上述制备方法制备的植草固沙砖。

作为优化，本植草固沙砖在结构上，包括整体呈矩形体外形且为粘结制备的砖体，砖体内设置有植物种子，砖体相邻的两个周向侧面上均具有外凸的卡接凸起，另外两个周向侧面上具有和卡接凸起外形对应的卡接槽。

砖体侧面设置有卡接凸起和卡接槽，可以供相邻砖体相互配合卡接为一体，以防止滑坡，铺设稳定性更好，特别适合用于沙漠植草治理。同时砖体可以卡接成为四方连续的一片，更好地防止滑坡，提高铺设稳定性。

作为卡接配合结构的一种优化，所述卡接凸起以及卡接槽均和砖体厚度一致且为矩形体。

这样，更加方便卡接。

作为卡接配合结构的另一种优化，所述卡接凸起以及卡接槽均和砖体厚度一致且上下表面呈外侧为下底边的梯形结构。

这样，用于边坡铺设时，位于上下方向的砖体之间卡接后，可以承力，不会脱落，更加利于铺设。

作为优化，砖体每个周向侧面上只设置有一个卡接凸起或卡接槽，且卡接凸起和卡接槽均位于该周向侧面正中位置。这样结构简单，利于制备且更好地提高卡接可靠性。

作为优化，砖体中部具有一个通孔，通孔内壁呈上小下大的上端被水平面所切的球冠形。

这样，砖体下方还可以撒入种子植草，砖体倒扣式覆盖以方便保水，种子发芽可从通孔上端长出，使得砖体下方种子和砖体内部种子发芽长成一体，更加利于草皮生成，实现沙坡植草治理。

作为优化，砖体上部为骨架层，下部为蓄水层，骨架层硬度大于蓄水层硬度，蓄水层孔隙度大于骨架层孔隙度，所述种子设置于骨架层内；其中骨架层采用了上述的制备方法制备，骨架层制备后，再制备形成蓄水层。

这样，上部骨架层更加利于砖体支撑，提高砖体强度抵抗风沙侵袭破坏，同时下方蓄水层能够更好地避免蒸发和风干，更加利于蓄水保水，种子设置于骨架层内更加利于破土发芽。

作为优化，骨架层位于砖体周边的部分向下延伸至砖体下表面。这样进一步提高了骨架层的支撑效果和蓄水层的保水效果。

其中蓄水层的制备方法可以和骨架层类似，不同之处在于，材料配方中，在比例范围内蓄水层中采用的煅烧脱硫石膏和固硫灰渣比例低于骨架层，使其强度降低。同时采用的表面活性剂、保水剂、有机质和农作物秸秆粉比例高于骨架层，且不包含植物种子，使其孔隙度更大，有机质营养更丰富，保水效果更好，以更加利于植物扎根生长。蓄水层的制备步骤中前三步和骨架层制备步骤一致，最后一步时直接将制得的骨架层作为模具，翻转后使其底部朝上，然后置入和通孔内腔形状一致的模芯，再将料浆浇注到骨架层和模芯之间的腔室内，待成型24小时后取出模芯，即可得到双层结构的植草固沙砖。

本发明具有以下优点：

（1）本发明所使用的主要原材料煅烧脱硫石膏、固硫灰渣、农作物秸秆，均为来源广泛、价格低廉的材料，可以大量利用工业和农业废弃物。此外，制备植草固沙砖时大量采用的沙漠沙，可以就地取材，因此本发明所述植草固沙砖生产成本低，便于生产和推广应用。由于本发明所述的植草固沙砖原材料均为偏中性或弱碱性物质，环境协调性好，植草固沙砖废弃后经过破碎可以再生循环利用，不会产生建筑垃圾。

（2）表面活性剂在水中经搅拌后形成的水-空气泡-半水脱硫石膏体系具有良好的滚珠润滑作用，可以显著提高粉状料浆的流动性，便于浇注成型，显著降低植草砖的干表观密度，使植草固沙砖干表观密度可以低于300kg/m³，草种发芽率和成活率可以高于90%。

（3）利用半水脱硫石膏凝结硬化快、微膨胀的特点，可以显著提高植草砖的早期强度，缩短固化时间，可以显著缩短脱模时间，通常12~24小时即可脱模，加快了模具的周转，从而提高生产效率。

（4）在植草固沙砖中掺加农作物秸秆粉，可以促进农业固体废弃物的综合利用，提高砖体孔隙率，降低植草固沙砖的干表观密度，还可以提高草种的发芽率和植物成活率。

（5）固硫灰渣具有一定的水硬性，掺加固硫灰渣可以显著改善植草固沙砖的后期抗压强度和抗风化性能，提高植草固沙砖的固沙效果；此外，固硫灰渣中含有的促进植物生长的镁、钾、磷等成分和铁、锰、钼、硼、铜、锌等微量元素，也有利于植物种子发芽和根系生长。

（6）通过掺加有机质，可以显著改善草种的发芽与根系生长微环境，为草种发芽和根系生长提供丰富的营养元素。

（7）通过掺加保水剂，能够提高植草固沙砖孔隙率，提高植草固沙砖的透气性、透水性，改善根系环境，同时也增强了根系微生物的活动，加快了根系周围有机矿物质的分解，有利于根系吸收，促进草种发芽和植物的生长发育。

（8）经试验，本发明可得到干表观密度为250~300 kg/m³的植草固沙砖的1d抗压强度可以达到0.3MPa，28d抗压强度可以达到0.5MPa，抗压强度正好处于草本植物发芽和生长的适宜范围内，草种的7d发芽率可以达到90%以上。

综上所述，本发明具有成本低廉、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。

附图说明

图1为本发明优选实施例的俯视结构示意图。

图2为图1的剖视图。

图3是本发明另一种卡接凸起和卡接槽配合结构的示意图。

具体实施方式

下面结合试验例和优选实施方式及附图对本发明作进一步的详细说明。

试验例1

本试验例中采用如下质量份比例的材料：

煅烧脱硫石膏：5

固硫灰渣： 5

沙漠沙：70

农作物秸秆粉：5

茶皂素发泡剂：0.15

有机质：5

聚丙烯酸脂—聚丙烯酰胺共聚体： 0.5

草本植物种子：0.5

加上水固比为0.60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内腔呈矩形体的制砖模具中，待成型后24小时拆模得到植草固沙砖；拆模后即可用于沙漠环境中植草固沙。

试验例2

本试验例中采用如下质量份比例的材料：

煅烧脱硫石膏：10

固硫灰渣：5

沙漠沙：80

农作物秸秆粉：3

茶皂素发泡剂：0.10

有机质：2

聚丙烯酸脂—聚丙烯酰胺共聚体： 0.3

草本植物种子：0.3

加上水固比为0.60的水，具体制备步骤同试验例1。

试验例3

本试验例中采用如下质量份比例的材料：

煅烧脱硫石膏：15

固硫灰渣：15

沙漠沙：65

农作物秸秆粉：2

茶皂素发泡剂：0.15

有机质：3

聚丙烯酸脂—聚丙烯酰胺共聚体： 0.3

草本植物种子：0.3

加上水固比为0.65的水，具体制备步骤同试验例1。

试验例4

本试验例中采用如下质量份比例的材料：

煅烧脱硫石膏：15

固硫灰渣：15

沙漠沙：60

农作物秸秆粉：5

茶皂素发泡剂：0.05

有机质：5

聚丙烯酸脂—聚丙烯酰胺共聚体： 0.05

草本植物种子：0.1

加上水固比为0.70的水，具体制备步骤同试验例1。

试验例5

本试验例中采用如下质量份比例的材料：

煅烧脱硫石膏：10

固硫灰渣：15

沙漠沙：65

农作物秸秆粉：5

茶皂素发泡剂：0.15

有机质：5

聚丙烯酸脂—聚丙烯酰胺共聚体： 0.3

草本植物种子：0.5

加上水固比为0.65的水，具体制备步骤同试验例1。

试验例6

本试验例中采用如下质量份比例的材料：

煅烧脱硫石膏：10

固硫灰渣：10

沙漠沙：75

农作物秸秆粉：2

茶皂素发泡剂：0.05

有机质：3

聚丙烯酸脂—聚丙烯酰胺共聚体： 0.1

草本植物种子：0.1

加上水固比为0.55的水，具体制备步骤同试验例1。

本试验例1～6的植草固沙砖均可以作为沙漠公路的植草护坡材料，经检测，其中试验例4为力学性能最佳的配合比，可以用于沙漠公路护坡，提高沙漠公路护坡体系的绿化率；试验例1是表观密度最低的配合比，草种发芽率和成活率最高。

实验结果

将试验例1、试验例4的原材料混合搅拌均匀并按照建设行业标准《泡沫混凝土》（JG/T266—2011）的要求成型试件，测试力学性能、干表观密度；同时采用目测方式判断草种的7天时的发芽率，用直尺测量30天时的生长高度。实验方法和结果如下：

（1）植草固沙砖的抗压强度和表观密度参照《泡沫混凝土》（JG/T266—2011）测定，试验结果见表1。

表1植草固沙砖的力学性能和表观密度

（2）植草砖中草种7天发芽率采用目测方式判断，用直尺测量30天时的生长高度，试验结果见表2。

表2 草种发芽率和生长高度

龄期	草种7天发芽率	28天生长高度（cm）
			试验例1	93%	11
试验例4	85%	8

根据表1和表2试验数据可以看出，本发明涉及的植草固沙砖，表观密度为290~400kg/m³，28d抗压强度0.3~0.5MPa，具有适宜的力学性能，不仅适宜草种发芽，也便于运输和施工。普通植草砖植物种子在其中难以发芽，必须通过栽种或播撒的方式，将草种播撒到砖孔中使其自然发芽，草种发芽率极地，为了提高发芽成活率，还需要洒水养生，后期维护成本高。本发明所述的植草砖，由于保水性强，强度适宜，富含有机质，草种发芽率可以超过90%，且无需洒水养生，后期维护成本低。同时本发明通过砖的孔型和构造设计，使植草砖孔洞内形成了蒸发量很小的保水微环境，有利于孔内植草的成活和生长。因此，本发明所述植草砖，不仅可以利用砖体内的种子发芽长草来绿化沙漠，同时也可以通过在砖孔内植草来固化移动沙丘和用于沙漠公路护坡。

其中试验例1抗压强度最低，草种发芽和生长最佳，有助于提高植草砖绿化效果，促进固沙和绿化；试验例4力学性能最佳，早期强度亦最佳，完全可以用于沙漠公路护坡。

优选实施例：如图1-2所示，本优选实施例的植草固沙砖，结构上，包括整体呈矩形体外形且为粘结制备的砖体1，砖体内设置有植物种子，砖体1至少一个周向侧面上具有外凸的卡接凸起2，卡接凸起2相对的另一个周向侧面上具有和卡接凸起外形对应的卡接槽3。

本实施例中，采用粘结砖内植入种子可以抵御风沙，铺设后用于沙漠边坡治理，种子发芽后能够形成草皮，砖为粘结制备，可以供种子扎根。砖体侧面设置有卡接凸起和卡接槽，可以供相邻砖体相互配合卡接为一体，以防止滑坡，铺设稳定性更好，特别适合用于沙漠植草治理。

本实施例中，砖体相邻的两个周向侧面上均具有卡接凸起2，另外两个周向侧面上具有卡接槽3。这样，砖体可以卡接成为四方连续的一片，更好地防止滑坡，提高铺设稳定性。

本实施例中，所述卡接凸起以及卡接槽均和砖体厚度一致且为矩形体。这样，更加方便卡接。

作为卡接配合结构的另一种可实施方式，参见图3，所述卡接凸起以及卡接槽均和砖体厚度一致且上下表面呈外侧为下底边的梯形结构。这样，用于边坡铺设时，位于上下方向的砖体之间卡接后，可以承力，不会脱落，更加利于铺设。

本实施例中，砖体1每个周向侧面上只设置有一个卡接凸起2或卡接槽3，且卡接凸起和卡接槽均位于该周向侧面正中位置。这样结构简单，利于制备且更好地提高卡接可靠性。

本实施例中，砖体1中部具有一个通孔4，通孔4内壁呈上小下大的上端被水平面所切的球冠形。这样，砖体下方还可以撒入种子植草，砖体倒扣式覆盖以方便保水，种子发芽可从通孔上端长出，使得砖体下方种子和砖体内部种子发芽长成一体，更加利于草皮生成，实现沙坡植草治理。

本实施例中，砖体上部为骨架层5，下部为蓄水层6，骨架层5硬度大于蓄水层6硬度，蓄水层6孔隙度大于骨架层5孔隙度，所述种子设置于骨架层内。

这样，上部骨架层更加利于砖体支撑，提高砖体强度抵抗风沙侵袭破坏，同时下方蓄水层能够更好地避免蒸发和风干，更加利于蓄水保水，种子设置于骨架层内更加利于破土发芽。

本实施例中，骨架层5位于砖体周边的部分向下延伸至砖体下表面。这样进一步提高了骨架层的支撑效果和蓄水层的保水效果。

本实施例中，植物种子为皇竹草、沙打旺或狗牙根。这样植物种子与当地沙漠环境相适宜，利于生根发芽。

本实施例中骨架层的制备，采用了试验例4的材料配比和制备步骤，只是在d步骤中，将制砖模具改为采用内腔和骨架层外形结构一致的模具配合和通孔内腔一致的模芯进行浇注，制得骨架层。

本实施例中，蓄水层的制备，采用了类似试验例1的材料配比和制备步骤，在比例范围内蓄水层中采用的煅烧脱硫石膏和固硫灰渣比例低于骨架层，使其强度降低。同时采用的表面活性剂、保水剂、有机质和农作物秸秆粉比例高于骨架层，且不包含植物种子，使其孔隙度更大，有机质营养更丰富，保水效果更好，以更加利于植物扎根生长。另外蓄水层材料中不含植物种子，且蓄水层的制备步骤中前三步和骨架层制备步骤一致，最后一步时直接将制得的骨架层作为模具，翻转后使其底部朝上，然后置入和通孔内腔形状一致的模芯，再将料浆浇注到骨架层和模芯之间的腔室内，待成型24小时后取出模芯，即可得到本实施例的双层结构的植草固沙砖。

Claims (8)

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；其中固硫灰渣中含有促进植物生长的镁、钾以及磷的成分和铁、锰、钼、硼、铜以及锌的微量元素；

所述的植草固沙砖制备为以下的结构：砖体上部为骨架层，下部为蓄水层，骨架层硬度大于蓄水层硬度，蓄水层孔隙度大于骨架层孔隙度，所述种子设置于骨架层内；其中骨架层采用了上述的制备方法制备，骨架层制备后，再制备形成蓄水层；

蓄水层的制备方法和骨架层的不同之处在于，材料配方中，在比例范围内蓄水层中采用的煅烧脱硫石膏和固硫灰渣比例低于骨架层，使其强度降低；同时采用的表面活性剂、保水剂、有机质和农作物秸秆粉比例高于骨架层，且不包含植物种子。

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，包括整体呈矩形体外形且为粘结制备的砖体，砖体内设置有植物种子，砖体相邻的两个周向侧面上均具有外凸的卡接凸起，另外两个周向侧面上具有和卡接凸起外形对应的卡接槽。

4.如权利要求3所述的植草固沙砖，其特征在于，所述卡接凸起以及卡接槽均和砖体厚度一致且为矩形体。

5.如权利要求3所述的植草固沙砖，其特征在于，所述卡接凸起以及卡接槽均和砖体厚度一致且上下表面呈外侧为下底边的梯形结构。

6.如权利要求3所述的植草固沙砖，其特征在于，砖体中部具有一个通孔，通孔内壁呈上小下大的上端被水平面所切的球冠形。

7.如权利要求6所述的植草固沙砖，其特征在于，砖体上部为骨架层，下部为蓄水层，骨架层硬度大于蓄水层硬度，蓄水层孔隙度大于骨架层孔隙度，所述种子设置于骨架层内；骨架层采用了如权利要求1所述的制备方法制备，骨架层制备后，再制备形成蓄水层。

8.如权利要求7所述的植草固沙砖，其特征在于，骨架层位于砖体周边的部分向下延伸至砖体下表面。