CN108164210A - 一种植草砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种植草砖及其制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明将果皮汽爆，得果皮粉末，按重量份数计，将果皮粉末，沼液，水混合，发酵，过滤，即得果皮发酵产物将水泥，水，砂，污泥，粉煤灰，减水剂，硅烷偶联剂搅拌混合，得混合浆料；将所得混合浆料等分为四份，分别标记为1号混合浆料，2号混合浆料，3号混合浆料和4号混合浆料；按1号混合浆料‑果皮发酵产物‑2号混合浆‑改性木粉‑3号混合浆料‑琼脂液‑4号混合浆料的顺序注入高压砖机，振压成型，即得植草砖。本发明提供的植草砖具有优异的力学性能，且可为植物生长提供养分。

Description

一种植草砖及其制备方法
技术领域
本发明公开了一种植草砖及其制备方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术
植草混凝土路面砖作为一种新型的路面材料（下简称“植草砖”），在部分住宅区内的次要宅前小道点缀与应用，既提高了宅地泛绿和人们居家小型车辆的停泊，又满足了城市宅基地集约化的基本要求，是合理降低商品房成本的基础因素之一，因此，是房地产界广泛使用的路面块材，且有向城市公园等休闲场地，临时“绿色”停车场的路面材料推广的趋向。但由于各地普及程度的不一致性，和各方主体对其认识的不同，一直来在产品标准、施工工艺、检测技术和验收等方面，没有统一的方法或标准来衡量其质量的好坏，影响了工程实体质量；在投入使用后，往往会产生不同程度的质量问题。
植草砖与普通路面砖具有一定的差别。路面砖的形状分为普通型路面砖和联锁形路面砖，既可用于铺设仓库等室内地面工程的块板，又可用作室外工程的块材。而植草砖的形状由于在设置的孔洞中需要种植各种亭园草皮，其外形或孔状千变万化，但它不能作为仓库等室内地面工程的板材使用。由于植草的需要，植草砖的混凝土是在长期的潮湿环境中服役，而路面砖则与此不同，因此，它们的施工工艺又有所变化。植草砖外形孔状的多样性，使其受力后构件的内力也随之变化。根据铺设区位的不同，植草砖块材规格超过了路面砖标准所界定的尺寸，且不再是由单一的素混凝土加工成型。多种纤维材料的掺入，使混凝土块体等多样化成型工艺得到了充分的应用。南北气候条件的变化，使得植草砖仅限在南方沿海地区、冬季冰冻日期较短且气温适宜于多年生草本植物生长的地方使用。
对植草砖的产品性能要求，除了满足普通路面砖的基本性能，如外观质量、力学性能、物理性能等技术要求外，在体积密度、规格尺寸和空心率等几方面要有区别，特别是材料本身的开口孔洞要有一定的限制，预防植物根系伸入块材内部腐烂而影响使用寿命。同时在块材的厚度尺寸上，要保证植物有足够的生长土壤，且满足施工或搬运的方便和快捷要求。
因此，如何改善传统植草砖力学性能差，渗透性和保水性能不佳的缺点，以获取更高综合性能的植草砖，是其推广与应用，满足工业生产需求亟待解决的问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统植草砖力学性能差，渗透性和保水性能不佳的缺点，提供了一种植草砖及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种植草砖，是由以下重量份数的原料组成：40～50份水泥，30～40份水，60～80份砂，20～30份污泥，8～10份粉煤灰，5～8份减水剂，5～8份硅烷偶联剂，20～30份果皮发酵产物，20～30份改性木粉，10～20份琼脂液；
所述植草砖的制备步骤为：
（1）按原料组成称量各原料；
（2）将水泥，水，砂，污泥，粉煤灰，减水剂，硅烷偶联剂搅拌混合，得混合浆料；
（3）将上述所得混合浆料等分成四份，分别标记为1号混合浆料，2号混合浆料，3号混合浆料和4号混合浆料；
（4）按1号混合浆料-果皮发酵产物-2号混合浆-改性木粉-3号混合浆料-琼脂液-4号混合浆料的顺序注入高压砖机，振压成型，即得植草砖。
所述水泥为普通硅酸盐水泥，铝酸盐水泥或硫酸盐水泥中的任意一种。
所述砂为山砂，河砂或海砂中的任意一种。
所述减水剂为木质素磺酸钠，TH-928聚羧酸系减水剂或YZ-1萘系高效减水剂中的任意一种。
所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550，硅烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-570中的任意一种。
所述果皮发酵产物的制备过程为：将果皮汽爆，得果皮粉末，按重量份数计，将30～40份果皮粉末，5～8份沼液，60～80份水混合，发酵，过滤，即得果皮发酵产物；所述果皮为苹果皮，柚皮或橘皮中的任意一种。
所述改性木粉的制备过程为：将木材粉碎，过筛，干燥，得干燥木粉，将干燥木粉与异氰酸酯按质量比1：20～1：30混合浸渍，过滤，得预处理木粉，将预处理木粉与猪油按质量比1：5～1：10搅拌混合，即得改性木粉；所述木材为杨木，桦木或槐木中的任意一种；所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯中的任意一种。
所述琼脂液的制备过程为：将琼脂与水按质量比1：50～1：100混合溶胀后，加热搅拌溶解，即得琼脂液。
本发明的有益效果是：
（1）本发明通过添加果皮发酵产物，一方面，可为植物的生长提供养分，另一方面，由于果皮中纤维素含量很高，在发酵过程中，使得纤维素中活性基团活性得到提高，与混凝土的结合能力得到增强，从而提升了体系的力学性能；
（2）本发明通过添加改性木粉，在振压过程中，首先，改性木粉表面的猪油渗透到体系表面，一方面，避免混凝土水化过程中胀裂，另一方面，使得木粉得以暴露，木粉中的异氰酸酯与水反应，生成胺类物质与二氧化碳，并且产生大量的热量，生成的二氧化碳，使得体系中生成大量的孔隙，增强体系的渗透性能，其次，上层果皮发酵产物渗透下来的养分可被木粉吸收保存，避免养分迅速流失，达到缓释的效果，而胺类物质可以在微生物作用下转化为植物所需氮源；
（3）本发明通过添加琼脂液，首先，琼脂具有良好的保水作用，促进混凝土水化得以充分进行，其次，在碱性条件下，体系中的钙离子促进琼脂进一步交联，形成三维网络，一方面，增强体系的力学性能，另一方面，进一步增强体系的储水性能，当环境干燥时，植物可以通过从体系中吸收水分。
具体实施方式
将果皮置于汽爆罐中，于汽爆压力为2.5～3.5MPa，温度为160～180℃条件下，保压60～90s，打开出料阀瞬间泄压，得果皮粉末；按重量份数计，将30～40份果皮粉末，5～8份沼液，60～80份水置于发酵釜中，于温度为25～32℃，转速为400～500r/min条件下，发酵2～3天，得发酵液，再将发酵液过滤，得滤渣，即为果皮发酵产物；将木材置于粉碎机中粉碎，过30～50目的筛，得木粉，随后将木粉置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥至恒重，得干燥木粉，再将干燥木粉与异氰酸酯按质量比1：20～1：30置于1号烧杯中，于转速为200～300r/min条件下，搅拌混合浸渍1～3h，得浸渍液，随后将浸渍液过滤，得预处理木粉，将预处理木粉与猪油按质量比1：5～1：10置于单口烧瓶中，于转速为500～600r/min条件下，搅拌混合40～60min，即得改性木粉；将琼脂与水按质量比1：50～1：100加入2号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合20～30min后，静置溶胀3～4h，再将2号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为95～100℃，转速为400～500r/min条件下，加热搅拌溶解40～60min，即得琼脂液；按重量份数计，取40～50份水泥，30～40份水，60～80份砂，20～30份污泥，8～10份粉煤灰，5～8份减水剂，5～8份硅烷偶联剂，20～30份果皮发酵产物，20～30份改性木粉，10～20份琼脂液；将水泥，水，砂，污泥，粉煤灰，减水剂，硅烷偶联剂置于混料机中，于转速为100～200r/min条件下，搅拌混合40～60min，得混合浆料；将所得混合浆料等分成四份，分别标记为1号混合浆料，2号混合浆料，3号混合浆料和4号混合浆料；按1号混合浆料-果皮发酵产物-2号混合浆-改性木粉-3号混合浆料-琼脂液-4号混合浆料的顺序注入高压砖机中，振压成型，即得植草砖。所述水泥为普通硅酸盐水泥，铝酸盐水泥或硫酸盐水泥中的任意一种。所述砂为山砂，河砂或海砂中的任意一种。所述减水剂为木质素磺酸钠，TH-928聚羧酸系减水剂或YZ-1萘系高效减水剂中的任意一种。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550，硅烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-570中的任意一种。所述果皮为苹果皮，柚皮或橘皮中的任意一种。所述木材为杨木，桦木或槐木中的任意一种。所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯中的任意一种。
实例1
将果皮置于汽爆罐中，于汽爆压力为3.5MPa，温度为180℃条件下，保压90s，打开出料阀瞬间泄压，得果皮粉末；按重量份数计，将40份果皮粉末，8份沼液，80份水置于发酵釜中，于温度为32℃，转速为500r/min条件下，发酵3天，得发酵液，再将发酵液过滤，得滤渣，即为果皮发酵产物；将木材置于粉碎机中粉碎，过50目的筛，得木粉，随后将木粉置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥木粉，再将干燥木粉与异氰酸酯按质量比1：30置于1号烧杯中，于转速为300r/min条件下，搅拌混合浸渍3h，得浸渍液，随后将浸渍液过滤，得预处理木粉，将预处理木粉与猪油按质量比1：10置于单口烧瓶中，于转速为600r/min条件下，搅拌混合60min，即得改性木粉；将琼脂与水按质量比1：100加入2号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合30min后，静置溶胀4h，再将2号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为100℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解60min，即得琼脂液；按重量份数计，取50份水泥，40份水，80份砂，30份污泥，10份粉煤灰，8份减水剂，8份硅烷偶联剂，30份果皮发酵产物，30份改性木粉，20份琼脂液；将水泥，水，砂，污泥，粉煤灰，减水剂，硅烷偶联剂搅拌混合，得混合浆料置于混料机中，于转速为200r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆料；将所得混合浆料等分成四份，分别标记为1号混合浆料，2号混合浆料，3号混合浆料和4号混合浆料；按1号混合浆料-果皮发酵产物-2号混合浆-改性木粉-3号混合浆料-琼脂液-4号混合浆料的顺序注入高压砖机中，振压成型，即得植草砖。所述水泥为普通硅酸盐水泥。所述砂为山砂。所述减水剂为木质素磺酸钠。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。所述果皮为苹果皮。所述木材为杨木。所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯。
实例2
将木材置于粉碎机中粉碎，过50目的筛，得木粉，随后将木粉置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥木粉，再将干燥木粉与异氰酸酯按质量比1：30置于1号烧杯中，于转速为300r/min条件下，搅拌混合浸渍3h，得浸渍液，随后将浸渍液过滤，得预处理木粉，将预处理木粉与猪油按质量比1：10置于单口烧瓶中，于转速为600r/min条件下，搅拌混合60min，即得改性木粉；将琼脂与水按质量比1：100加入2号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合30min后，静置溶胀4h，再将2号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为100℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解60min，即得琼脂液；按重量份数计，取50份水泥，40份水，80份砂，30份污泥，10份粉煤灰，8份减水剂，8份硅烷偶联剂，30份改性木粉，20份琼脂液；将水泥，水，砂，污泥，粉煤灰，减水剂，硅烷偶联剂搅拌混合，得混合浆料置于混料机中，于转速为200r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆料；将所得混合浆料等分成3份，分别标记为1号混合浆料，2号混合浆料，3号混合浆料；按1号混合浆料-改性木粉-2号混合浆料-琼脂液-3号混合浆料的顺序注入高压砖机中，振压成型，即得植草砖。所述水泥为普通硅酸盐水泥。所述砂为山砂。所述减水剂为木质素磺酸钠。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。所述果皮为苹果皮。所述木材为杨木。所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯。
实例3
将果皮置于汽爆罐中，于汽爆压力为3.5MPa，温度为180℃条件下，保压90s，打开出料阀瞬间泄压，得果皮粉末；按重量份数计，将40份果皮粉末，8份沼液，80份水置于发酵釜中，于温度为32℃，转速为500r/min条件下，发酵3天，得发酵液，再将发酵液过滤，得滤渣，即为果皮发酵产物；将琼脂与水按质量比1：100加入2号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合30min后，静置溶胀4h，再将2号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为100℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解60min，即得琼脂液；按重量份数计，取50份水泥，40份水，80份砂，30份污泥，10份粉煤灰，8份减水剂，8份硅烷偶联剂，30份果皮发酵产物，20份琼脂液；将水泥，水，砂，污泥，粉煤灰，减水剂，硅烷偶联剂搅拌混合，得混合浆料置于混料机中，于转速为200r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆料；将所得混合浆料等分成3份，分别标记为1号混合浆料，2号混合浆料，3号混合浆料；按1号混合浆料-果皮发酵产物-2号混合浆-琼脂液-3号混合浆料的顺序注入高压砖机中，振压成型，即得植草砖。所述水泥为普通硅酸盐水泥。所述砂为山砂。所述减水剂为木质素磺酸钠。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。所述果皮为苹果皮。所述木材为杨木。所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯。
实例4
将果皮置于汽爆罐中，于汽爆压力为3.5MPa，温度为180℃条件下，保压90s，打开出料阀瞬间泄压，得果皮粉末；按重量份数计，将40份果皮粉末，8份沼液，80份水置于发酵釜中，于温度为32℃，转速为500r/min条件下，发酵3天，得发酵液，再将发酵液过滤，得滤渣，即为果皮发酵产物；将木材置于粉碎机中粉碎，过50目的筛，得木粉，随后将木粉置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥木粉，再将干燥木粉与异氰酸酯按质量比1：30置于1号烧杯中，于转速为300r/min条件下，搅拌混合浸渍3h，得浸渍液，随后将浸渍液过滤，得预处理木粉，将预处理木粉与猪油按质量比1：10置于单口烧瓶中，于转速为600r/min条件下，搅拌混合60min，即得改性木粉；按重量份数计，取50份水泥，40份水，80份砂，30份污泥，10份粉煤灰，8份减水剂，8份硅烷偶联剂，30份果皮发酵产物，30份改性木粉；将水泥，水，砂，污泥，粉煤灰，减水剂，硅烷偶联剂搅拌混合，得混合浆料置于混料机中，于转速为200r/min条件下，搅拌混合60min，得混合浆料；将所得混合浆料等分成3份，分别标记为1号混合浆料，2号混合浆料，3号混合浆料；按1号混合浆料-果皮发酵产物-2号混合浆-改性木粉-3号混合浆料的顺序注入高压砖机中，振压成型，即得植草砖。所述水泥为普通硅酸盐水泥。所述砂为山砂。所述减水剂为木质素磺酸钠。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。所述果皮为苹果皮。所述木材为杨木。所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯。
对比例：宜兴市某陶业有限公司生产的植草砖。
将实例1至4所得的植草砖及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
1.力学性能：按照JC/T 446对试件抗压强度和抗折强度进行检测；
2.渗透性：按照JC/T 945对试件透水系数进行检测。
具体检测结果如表1所示：
表1
检测项目 实例1 实例2 实例3 实例4 对比例
抗压强度/MPa 41.21 38.45 31.25 30.86 25.69
抗折强度/MPa 8.24 7.62 5.25 5.01 4.37
透水系数/（mm/s） 5.75 3.36 2.81 4.25 1.47
由表1检测结果可知，本发明技术方案制备的植草砖具有优异的力学性能的特点，同时其渗透性较传统植草砖显著提高，可以防止积水退散不去；除此之外，其体系具有一定的保水能力，能够满足植物生长的正常需求，在城市路面应用中具有广阔的前景。

Claims (8)

1.一种植草砖，其特征在于：是由以下重量份数的原料组成：40～50份水泥，30～40份水，60～80份砂，20～30份污泥，8～10份粉煤灰，5～8份减水剂，5～8份硅烷偶联剂，20～30份果皮发酵产物，20～30份改性木粉，10～20份琼脂液；
所述植草砖的制备步骤为：
（1）按原料组成称量各原料；
（2）将水泥，水，砂，污泥，粉煤灰，减水剂，硅烷偶联剂搅拌混合，得混合浆料；
（3）将上述所得混合浆料等分成四份，分别标记为1号混合浆料，2号混合浆料，3号混合浆料和4号混合浆料；
（4）按1号混合浆料-果皮发酵产物-2号混合浆-改性木粉-3号混合浆料-琼脂液-4号混合浆料的顺序注入高压砖机，振压成型，即得植草砖。
2.根据权利要求1所述一种植草砖，其特征在于：所述水泥为普通硅酸盐水泥，铝酸盐水泥或硫酸盐水泥中的任意一种。
3.根据权利要求1所述一种植草砖，其特征在于：所述砂为山砂，河砂或海砂中的任意一种。
4.根据权利要求1所述一种植草砖，其特征在于：所述减水剂为木质素磺酸钠，TH-928聚羧酸系减水剂或YZ-1萘系高效减水剂中的任意一种。
5.根据权利要求1所述一种植草砖，其特征在于：所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550，硅烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-570中的任意一种。
6.根据权利要求1所述一种植草砖，其特征在于：所述果皮发酵产物的制备过程为：将果皮汽爆，得果皮粉末，按重量份数计，将30～40份果皮粉末，5～8份沼液，60～80份水混合，发酵，过滤，即得果皮发酵产物；所述果皮为苹果皮，柚皮或橘皮中的任意一种。
7.根据权利要求1所述一种植草砖，其特征在于：所述改性木粉的制备过程为：将木材粉碎，过筛，干燥，得干燥木粉，将干燥木粉与异氰酸酯按质量比1：20～1：30混合浸渍，过滤，得预处理木粉，将预处理木粉与猪油按质量比1：5～1：10搅拌混合，即得改性木粉；所述木材为杨木，桦木或槐木中的任意一种；所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯中的任意一种。
8.根据权利要求1所述一种植草砖，其特征在于：所述琼脂液的制备过程为：将琼脂与水按质量比1：50～1：100混合溶胀后，加热搅拌溶解，即得琼脂液。
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