CN109845612B - 一种透气防渗砂的制备方法 - Google Patents

一种透气防渗砂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及透气防渗材料技术领域,尤其涉及一种透气防渗砂及其制备方法。该透气防渗砂包括以下质量分数的组分:原砂90‑95%,改性玻璃纤维0.5‑1%,氟硅表面活性剂0.5‑1%,钠基膨润土0.2‑1%,硅藻土粉0.3‑1%,凹凸棒粘土粉0.2‑1%,白炭黑0.3‑1%,石蜡2‑6%。本发明的透气防渗砂,能够降低土壤渗水性、提高土壤的透气性能,其粘结性能好、不易被雨水冲走,还具有优异的耐腐耐酸性能,使用寿命长。制备过程中通过多种物料的混合协同作用,能进一步提高透气防渗砂的防渗效果,分次混合的方式能够有效防止混合材料出现结块现象,先后分两次加入石蜡,能够确保石蜡与材料充分混合,进一步提高透气防渗砂的粘结性能。

Description

一种透气防渗砂的制备方法
技术领域
本发明涉及透气防渗材料技术领域,尤其涉及一种透气防渗砂及其制备方法。
背景技术
透气防渗砂是通过“增强水的表面张力”原理,研制开发出的一种具有呼吸功能的防渗材料。使用透气防渗砂,并形成系统的节水解决方案(包括水体、河道防渗系统及生态种植系统),可实现水体防渗、水质保持、生态种植、盐碱地防渗等多种功能,在有效节约水资源的同时改善了生态环境。
公开号为CN108373281A的中国发明专利公开了一种防渗透气砂的制造方法,该发明通过将砂子烘干、与处理剂混合搅拌、静置后得到透气防渗砂,其流程短、生产成本低,适合大规模、集中化生产,但采用该方案得到的防渗透气砂在使用时其防渗性能仍达不到要求,且受到雨水冲刷后容易流失。公开号为 CN103563600A的中国发明专利公开了一种透气防渗砂的生产方法,能够降低砂性土壤的渗水性,为植物储备足够的水源,可显著提高幼苗的成活率,但其技术方案复杂,得到的防渗砂综合机械性能差、使用寿命短,因此有必要进行改进。另一方面,现有的普通透气防渗砂具有较高的流动性,在有坡度的施工面上铺设使用时,透气防渗砂会往下流动,不易施工且易导致工程质量问题,当坡度超过30度时,基本不能施工。
发明内容
针对以上技术问题,本发明提供一种透气防渗砂及其制备方法,可有效降低土壤渗水性、提高土壤的透气性能,并降低透气防渗砂的流动性。
本发明采用以下技术方案:
一种透气防渗砂,包括以下质量分数的组分:原砂90-95%,改性玻璃纤维 0.5-1%,氟硅表面活性剂0.5-1%,钠基膨润土0.2-1%,硅藻土粉0.3-1%,凹凸棒粘土粉0.2-1%,白炭黑0.3-1%,石蜡2-6%。
进一步的,该透气防渗砂包括以下质量分数的组分:原砂95%,改性玻璃纤维0.5%,氟硅表面活性剂0.5%,钠基膨润土0.2%,硅藻土粉0.3%,凹凸棒粘土粉0.2%,白炭黑0.3%,石蜡3%。
进一步的,原砂为沙漠风积沙,所述原砂的粒度为105-350μm。
本发明的透气防渗砂,能够降低土壤渗水性、提高土壤的透气性能,其粘结性能好、不易被雨水冲走,还具有优异的耐腐耐酸性能,使用寿命长。其中,添加的改性玻璃纤维绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性能好、机械强度高;添加的氟硅表面活性剂能够提高透气砂的防渗性能;添加的钠基膨润土具有良好的粘结性、吸附性和催化性;添加的硅藻土粉吸附性能强、容重轻,细度均匀, pH值中性无毒,混合均匀性好,能够有效的改良土壤;添加的凹凸棒粘土粉化学性能稳定、粘结力强、吸附性能大,能够改良土壤;添加的白炭黑具有耐高温、不燃、无味、无嗅特点,能够提高透气砂的性能,同时添加的石蜡具有优良的流动性、电性能、脱模性和粘结性能,能够提高透气防渗砂的粘结性能,进一步增加其使用效果。本发明制得的透气防渗砂的渗透系数小于1×10-10cm/s,将该透气防渗砂用作植物栽培基质,植物成活率大于92%,具有良好的应用前景。
本发明的透气防渗砂,通过各原料之间的协同作用,在投入使用后,其表面会形成薄薄的透气防水壳膜,砂粒之间有一定的粘结力,一方面使得透气防渗砂不易被破坏,有助于提高其使用寿命,另一方面也降低了透气防渗砂的流动性能,使其不易被雨水带走,增强抗雨水冲刷能力。同时即使壳膜被破坏后,也会较快形成新的壳膜保护该透气防渗系统。本发明的透气防渗砂,通过透气防水壳膜的形成增强了砂粒之间的粘结性能,更进一步的提高了透气防渗砂的防水效果,进而增加了该透气防渗砂的应用领域,使其在有坡度的施工面上可稳定的铺设,通过边施工边喷洒水分,能实现60度以上坡度施工。
本发明还提供该透气防渗砂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将改性玻璃纤维、氟硅表面活性剂混合后加入搅拌罐中搅拌均匀,得到混合物A;
(2)将钠基膨润土、硅藻土粉、凹凸棒粘土粉、白炭黑混合后加入搅拌罐中搅拌均匀,得到混合物B;
(3)将混合物A、混合物B与原砂搅拌混合,并在搅拌过程中按体积比3:2 先后分两次加入石蜡,再加入混炼机中混炼,得到混合物C;
(4)将混合物C加入干燥箱中干燥,再进行研磨,得到透气防渗砂。
进一步的,步骤(1)中搅拌速率为40-80转/分,搅拌时间10-20min。
进一步的,步骤(2)中搅拌速率为400-600转/分,搅拌时间5-12min。
进一步的,步骤(3)中第一次加入石蜡时的搅拌速率为200-250转/分,搅拌时间5-6min;第二次加入石蜡时的搅拌速率为400-500转/分,搅拌时间 8-10min。
进一步的,步骤(3)中混炼机的混炼温度为120-160℃,混炼时间60-80min。
进一步的,步骤(4)中干燥温度为80-100℃,干燥时间30-60min。
本发明的透气防渗砂的制备方法,通过多种物料的混合协同作用,能进一步提高透气防渗砂的防渗效果;制备过程中通过先制备混合物A,再制备混合物 B,再将混合物A和混合物B混合搅拌,分次混合的方式能够有效防止混合材料出现结块现象,进一步提高加工质量;同时在制备过程中先后分两次加入石蜡,能够确保石蜡与材料充分混合,避免了同时加入石蜡进行搅拌导致混合不均匀的弊端,能够进一步提高透气防渗砂的粘结性能,同时可将混合物A和混合物B 与原砂充分混合,完全包裹粘结在原砂表面,提高了透气防渗砂的防渗性能以及抗雨水冲刷性能,进而也增加了透气防渗砂作为植物栽培基质的可行性。
具体实施方式
下面将结合具体实施例,对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种透气防渗砂,包括以下质量分数的组分:原砂94%,改性玻璃纤维0.5%,氟硅表面活性剂1%,钠基膨润土0.2%,硅藻土粉0.3%,凹凸棒粘土粉0.2%,白炭黑0.3%,石蜡3.5%。
本实施例中的透气防渗砂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将改性玻璃纤维、氟硅表面活性剂混合后加入搅拌罐中搅拌均匀,搅拌速率为40转/分,搅拌时间10min,得到混合物A;
(2)将钠基膨润土、硅藻土粉、凹凸棒粘土粉、白炭黑混合后加入搅拌罐中搅拌均匀,搅拌速率为400转/分,搅拌时间5min,得到混合物B;
(3)将混合物A、混合物B与原砂搅拌混合,并在搅拌过程中按体积比3:2 先后分两次加入石蜡,第一次加入石蜡时的搅拌速率为200转/分,搅拌时间5min;第二次加入石蜡时的搅拌速率为400转/分,搅拌时间8min,再加入混炼机中混炼,混炼温度为120℃,混炼时间60min,得到混合物C;
(4)将混合物C加入干燥箱中干燥,干燥温度为80℃,干燥时间30min,再进行研磨,得到透气防渗砂。
实施例2
一种透气防渗砂,包括以下质量分数的组分:原砂91%,改性玻璃纤维0.5%,氟硅表面活性剂1%,钠基膨润土1%,硅藻土粉1%,凹凸棒粘土粉0.2%,白炭黑0.3%,石蜡5%。
本实施例中的透气防渗砂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将改性玻璃纤维、氟硅表面活性剂混合后加入搅拌罐中搅拌均匀,搅拌速率为80转/分,搅拌时间20min,得到混合物A;
(2)将钠基膨润土、硅藻土粉、凹凸棒粘土粉、白炭黑混合后加入搅拌罐中搅拌均匀,搅拌速率为600转/分,搅拌时间12min,得到混合物B;
(3)将混合物A、混合物B与原砂搅拌混合,并在搅拌过程中按体积比3:2 先后分两次加入石蜡,第一次加入石蜡时的搅拌速率为220转/分,搅拌时间6min;第二次加入石蜡时的搅拌速率为450转/分,搅拌时间8min,再加入混炼机中混炼,混炼温度为160℃,混炼时间80min,得到混合物C;
(4)将混合物C加入干燥箱中干燥,干燥温度为100℃,干燥时间60min,再进行研磨,得到透气防渗砂。
实施例3
一种透气防渗砂,包括以下质量分数的组分:原砂92%,改性玻璃纤维0.5%,氟硅表面活性剂0.5%,钠基膨润土1%,硅藻土粉1%,凹凸棒粘土粉1%,白炭黑1%,石蜡3%。
本实施例中的透气防渗砂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将改性玻璃纤维、氟硅表面活性剂混合后加入搅拌罐中搅拌均匀,搅拌速率为50转/分,搅拌时间12min,得到混合物A;
(2)将钠基膨润土、硅藻土粉、凹凸棒粘土粉、白炭黑混合后加入搅拌罐中搅拌均匀,搅拌速率为450转/分,搅拌时间7min,得到混合物B;
(3)将混合物A、混合物B与原砂搅拌混合,并在搅拌过程中按体积比3:2 先后分两次加入石蜡,第一次加入石蜡时的搅拌速率为250转/分,搅拌时间5min;第二次加入石蜡时的搅拌速率为500转/分,搅拌时间10min,再加入混炼机中混炼,混炼温度为130℃,混炼时间65min,得到混合物C;
(4)将混合物C加入干燥箱中干燥,干燥温度为85℃,干燥时间40min,再进行研磨,得到透气防渗砂。
实施例4
一种透气防渗砂,包括以下质量分数的组分:原砂92%,改性玻璃纤维1%,氟硅表面活性剂0.5%,钠基膨润土1%,硅藻土粉1%,凹凸棒粘土粉0.2%,白炭黑0.3%,石蜡3%。
本实施例中的透气防渗砂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将改性玻璃纤维、氟硅表面活性剂混合后加入搅拌罐中搅拌均匀,搅拌速率为70转/分,搅拌时间16min,得到混合物A;
(2)将钠基膨润土、硅藻土粉、凹凸棒粘土粉、白炭黑混合后加入搅拌罐中搅拌均匀,搅拌速率为550转/分,搅拌时间10min,得到混合物B;
(3)将混合物A、混合物B与原砂搅拌混合,并在搅拌过程中按体积比3:2 先后分两次加入石蜡,第一次加入石蜡时的搅拌速率为240转/分,搅拌时间5min;第二次加入石蜡时的搅拌速率为480转/分,搅拌时间9min,再加入混炼机中混炼,混炼温度为150℃,混炼时间75min,得到混合物C;
(4)将混合物C加入干燥箱中干燥,干燥温度为95℃,干燥时间55min,再进行研磨,得到透气防渗砂。
实施例5
一种透气防渗砂,包括以下质量分数的组分:原砂95%,改性玻璃纤维0.5%,氟硅表面活性剂0.5%,钠基膨润土0.2%,硅藻土粉0.3%,凹凸棒粘土粉0.2%,白炭黑0.3%,石蜡3%。
本实施例中的透气防渗砂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将改性玻璃纤维、氟硅表面活性剂混合后加入搅拌罐中搅拌均匀,搅拌速率为60转/分,搅拌时间15min,得到混合物A;
(2)将钠基膨润土、硅藻土粉、凹凸棒粘土粉、白炭黑混合后加入搅拌罐中搅拌均匀,搅拌速率为500转/分,搅拌时间8min,得到混合物B;
(3)将混合物A、混合物B与原砂搅拌混合,并在搅拌过程中按体积比3:2 先后分两次加入石蜡,第一次加入石蜡时的搅拌速率为200转/分,搅拌时间5min;第二次加入石蜡时的搅拌速率为400转/分,搅拌时间8min,再加入混炼机中混炼,混炼温度为140℃,混炼时间70min,得到混合物C;
(4)将混合物C加入干燥箱中干燥,干燥温度为90℃,干燥时间45min,再进行研磨,得到透气防渗砂。
实施例6
一种透气防渗砂,包括以下质量分数的组分:原砂90%,改性玻璃纤维0.8%,氟硅表面活性剂0.6%,钠基膨润土0.5%,硅藻土粉0.7%,凹凸棒粘土粉0.6%,白炭黑0.8%,石蜡6%。
本实施例中的透气防渗砂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将改性玻璃纤维、氟硅表面活性剂混合后加入搅拌罐中搅拌均匀,搅拌速率为50转/分,搅拌时间18min,得到混合物A;
(2)将钠基膨润土、硅藻土粉、凹凸棒粘土粉、白炭黑混合后加入搅拌罐中搅拌均匀,搅拌速率为500转/分,搅拌时间10min,得到混合物B;
(3)将混合物A、混合物B与原砂搅拌混合,并在搅拌过程中按体积比3:2 先后分两次加入石蜡,第一次加入石蜡时的搅拌速率为200转/分,搅拌时间5min;第二次加入石蜡时的搅拌速率为400转/分,搅拌时间8min,再加入混炼机中混炼,混炼温度为160℃,混炼时间60min,得到混合物C;
(4)将混合物C加入干燥箱中干燥,干燥温度为90℃,干燥时间45min,再进行研磨,得到透气防渗砂。
对比例1
本对比例中透气防渗砂的原料不包含改性玻璃纤维和氟硅表面活性剂,其余原料以及制备方法与实施例1一致。
对比例2
本对比例中透气防渗砂的原料不包含钠基膨润土、硅藻土粉、凹凸棒粘土粉和白炭黑,其余原料以及制备方法与实施例1一致。
对比例3
本对比例中透气防渗砂的原料不包含氟硅表面活性剂、钠基膨润土和凹凸棒粘土粉,其余原料以及制备方法与实施例1一致。
对比例4
本对比例中透气防渗砂的原料与实施例1一致,区别仅在于制备过程中步骤(3)中石蜡一次性加入,加入石蜡的搅拌速率为300转/分,搅拌时间12min。
对比例5
本对比例中透气防渗砂的原料与实施例1一致,区别仅在于制备过程中直接将改性玻璃纤维、氟硅表面活性剂、钠基膨润土、硅藻土粉、凹凸棒粘土粉、白炭黑搅拌混合,搅拌速率为300转/分,搅拌时间25min。
将实施例1-6和对比例1-5制得的透气防渗砂进行性能测试,测试新铺装的透气防渗砂的渗透系数,以及使用一年经雨水冲刷后的透气防渗砂的渗透系数,同时将该透气防渗砂用作植物栽培基质,测试栽培30天后植物的成活率。结果如表1所示。
表1透气防渗砂性能测试结果
Figure BDA0001957809630000071
Figure BDA0001957809630000081
由表1可知,本发明的透气防渗砂具有良好的透气防渗效果,初始渗透系数小于1×10-10cm/s,石蜡具有良好的粘结性能,再通过与改性玻璃纤维、钠基膨润土、硅藻土粉等原料的相互作用,在透气防渗砂表面形成壳膜保护层,砂粒之间具有一定的粘结力,有效减少透气防渗砂的流动性,提高其抗雨水冲刷能力,使用一年后其防渗性能下降小于20%;同时植物成活率达到92%以上,可作为良好的植物栽培基质使用。本发明通过添加石蜡作为粘结剂,并与其它原料之间的协同作用,增强了透气防渗砂的粘结性能及抗雨水冲刷能力,进一步提高了防渗砂的防渗效果,更具体的增强了透气防渗砂的使用寿命,使用有效性更加持久。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述,但是应该理解的是,这里具体的描述,不应理解为对本发明的实质和范围的限定,本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改,都属于本发明所保护的范围。

Claims (1)

1.一种透气防渗砂的制备方法,其特征在于,所述透气防渗砂包括以下质量分数的组分:原砂95%,改性玻璃纤维0.5%,氟硅表面活性剂0.5%,钠基膨润土0.2%,硅藻土粉0.3%,凹凸棒粘土粉0.2%,白炭黑0.3%,石蜡3%;所述原砂为沙漠风积沙,所述原砂的粒度为105-350μm;
所述方法包括以下步骤:
(1)将改性玻璃纤维、氟硅表面活性剂混合后加入搅拌罐中搅拌均匀,得到混合物A;
(2)将钠基膨润土、硅藻土粉、凹凸棒粘土粉、白炭黑混合后加入搅拌罐中搅拌均匀,得到混合物B;
(3)将混合物A、混合物B与原砂搅拌混合,并在搅拌过程中按体积比3:2先后分两次加入石蜡,再加入混炼机中混炼,得到混合物C;
(4)将混合物C加入干燥箱中干燥,再进行研磨,得到透气防渗砂;
步骤(1)中搅拌速率为40-80转/分,搅拌时间10-20min;
步骤(2)中搅拌速率为400-600转/分,搅拌时间5-12min;
步骤(3)中第一次加入石蜡时的搅拌速率为200-250转/分,搅拌时间5-6min;第二次加入石蜡时的搅拌速率为400-500转/分,搅拌时间8-10min;
步骤(3)中混炼机的混炼温度为120-160℃,混炼时间60-80min;
步骤(4)中干燥温度为80-100℃,干燥时间30-60min。
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