CN111231558A - 一种成岩胶凝液及其制作沙雕的方法 - Google Patents

一种成岩胶凝液及其制作沙雕的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种成岩胶凝液及其制作沙雕的方法，成岩胶凝液包括含有脲酶的植物粉末、尿素、钙盐以及胶凝液，其中含有脲酶的植物粉末按照1∶50~3∶50的质量比溶于胶凝液中，搅拌并静置一段时间后，保留上层清液，将尿素和钙盐的混合物按照1∶10~1∶20的质量比溶于所述上层清液中；制作沙雕的方法包括通过成岩胶凝液夯实地基、安装模板与堆沙、浇灌与夯实以及拆模并雕刻。本发明通过对沙雕表面分层浇灌成岩胶凝液，成岩胶凝液在沙雕表面反应生成方解石，可显著提高沙雕表面强度，使沙雕耐受雨水和低温，延长沙雕的寿命。

Description

一种成岩胶凝液及其制作沙雕的方法
技术领域
本发明属于沙雕制作技术领域，具体地说是涉及一种成岩胶凝液及其制作沙雕的方法。
背景技术
沙雕作品是一种使用沙作为材料的雕塑作品，具有多样性、速朽性、环保性的特点。在沙漠和海滩等地，沙雕作品常作为展览或特色来吸引游客，一直与旅游业结合紧密，从而增加当地的旅游收入和经济效益。
由于沙是典型的分散性材料，需要用一些技术来弥补沙不具有粘聚力，不能黏在一起的缺点。传统制作沙雕的方法是向沙浇灌过量的水，让沙颗粒在自身的自重压力和水的渗流压力下密实。但仅使用水来处理的沙雕随着水的蒸发与流失，很快恢复松散的状态，这种现象在干燥的沙漠和风大的海岸边尤其严重。
另一种制作沙雕的方法是待沙雕成型后在沙雕表面喷胶，抑制沙雕中水分流失，让砂颗粒在孔隙水的作用下吸附在一起。使用胶类对沙雕进行表面处理的方法，不耐雨水和低温天气，通常只能保证沙雕存在几个月，雨季或冬季一过，表层发生脱落后，沙雕会很快地破坏。此外，这种在沙雕表面喷洒胶类物质的处理方式过于单一，稍有不慎就会出现“塌沙”现象，对沙雕制作者的技术是个极大的考验，且最常用的乳白胶在大面积沙雕群制作的过程中会造成污染问题。
此外，还有使用水泥制作沙雕的方法，该方法需要掺入大量水泥，会严重污染环境，排放温室气体，多余的水泥会随着水流入附近水体，造成地下水污染。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种成岩胶凝液及其制作沙雕的方法，可提高沙雕密实度和强度，达到加固沙雕表面、延长沙雕寿命的效果，同时对环境无污染。
技术方案：本发明提出一种成岩胶凝液，包括含有脲酶的植物粉末、尿素、钙盐以及胶凝液，其中含有脲酶的植物粉末按照1∶50~3∶50的质量比溶于胶凝液中，搅拌并静置一段时间后，保留上层清液，将尿素和钙盐的混合物按照1∶10~1∶20的质量比溶于所述上层清液中。
进一步，所述钙盐为氯化钙、甲酸钙和硝酸钙中的一种或多种，尿素和钙盐的混合物中，尿素和钙盐的质量比为1∶1~1∶2。
进一步，所述钙盐为醋酸钙，尿素和钙盐的混合物中，尿素和钙盐的质量比为3∶8~6∶8。
进一步，所述含有脲酶的植物粉末为刀豆、大豆、松树叶子和西瓜种子中的一种或多种研磨而成。
进一步，所述胶凝液为明胶、黄原胶或者卡拉胶中的一种按照0.5%的质量比溶于水中制得。
本发明还提出一种制作沙雕的方法，包括如下步骤：
S1、夯实地基：向地基一边浇灌水或成岩胶凝液，一边加沙，同时对地基进行夯实或者碾压；
S2、安装模板与堆沙：在地基上方安装竖直的模板，向模板里填倒沙子；
S3、浇灌与夯实：每次堆沙结束后，向距模板10 cm~20 cm的沙子外表层浇灌成岩胶凝液，向内侧的沙子浇灌水；每层沙子浇灌完毕后进行夯实；
S4、重复步骤S2-S3，直至堆沙达到设计高度和体积，最后向沙堆顶层浇灌成岩胶凝液，并进行夯实；
S5、拆模并雕刻：堆沙浇灌完毕后三天左右进行拆模与雕刻工作。
进一步，所述步骤S2中每次填倒沙子的厚度为10 cm~30 cm。
进一步，所述步骤S3中成岩胶凝液的浇灌体积为沙子天然孔隙体积1.5~3倍。
进一步，所述步骤S3中水的浇灌体积为沙子天然孔隙体积1.5~3倍。
有益效果： 1、本发明通过对沙雕表面分层浇灌成岩胶凝液，成岩胶凝液在沙雕表面反应生成方解石，可显著提高沙雕表面强度，使沙雕耐受雨水和低温，延长沙雕的寿命；
2、采用沙雕内侧浇灌水，外侧浇灌成岩胶凝液的分区浇灌方法，既可以保证沙雕外表面强度，减少水分蒸发，又可以极大地降低成本；
3、成岩胶凝液中采用粘稠度大的胶凝液，可以减缓液体的下渗，增加成岩胶凝液的反应时间，增加方解石在砂颗粒间生成；
4、成岩胶凝液中含有脲酶的植物粉末和胶凝液均可在自然条件下降解，避免对周围环境造成污染和影响。
附图说明
图1为本发明制作沙雕夯实地基示意图；
图2为本发明制作沙雕安装模板示意图；
图3为本发明制作沙雕堆沙与分区浇灌示意图；
图4为本发明沙雕堆沙完毕示意图；
图5为本发明浇灌成岩胶凝液前沙颗粒示意图；
图6为本发明浇灌成岩胶凝液后沙颗粒示意图。
具体实施方式
本发明提出一种成岩胶凝液，包括含有脲酶的植物粉末、尿素、钙盐以及胶凝液，其中含有脲酶的植物粉末按照1∶50~3∶50的质量比溶于胶凝液中，搅拌并静置半小时左右后，保留上层清液，将尿素和钙盐的混合物按照1∶10~1∶20的质量比溶于所述上层清液中。
当所述钙盐为氯化钙、甲酸钙和硝酸钙中的一种或多种，尿素和钙盐的混合物中，尿素和钙盐的质量比为1∶1~1∶2。
当所述钙盐为醋酸钙，尿素和钙盐的混合物中，尿素和钙盐的质量比为3∶8~6∶8。
所述含有脲酶的植物粉末为刀豆、大豆、松树叶子和西瓜种子中的一种或多种研磨而成。
所述胶凝液为明胶、黄原胶或者卡拉胶中的一种按照0.5%的质量比溶于水中制得。
本发明还提出一种制作沙雕的方法，包括如下步骤：
S1、夯实地基：如图1所示，按照设计方案划分场地，进行夯实地基1，以保证地基1能够承载上部沙雕重量，不至于发生不均匀沉降而导致上部沙雕破坏；向地基1一边浇灌水或成岩胶凝液液，一边加沙，在该过程中尽量保证浇灌均匀，浇灌的同时进行夯实或者碾压；加沙量视浇灌后地基1下陷速度而定，浇灌量与加沙量大致相同，浇灌速度根据加沙速度而定；待地基1夯实至设计标高时，地基夯实完毕；地基1夯实完毕后，场地放置三天左右再进行上部沙雕的堆砌工作；
S2、安装模板与堆沙：如图2所示，在地基1上方安装竖直的模板2，向模板2里填倒沙子；每次填倒沙子的厚度为10 cm~30 cm；具体厚度视沙子的粒径与颗粒级配而定；
S3、浇灌与夯实：如图3所示，每次堆沙结束后，向距模板10 cm~20 cm的Ⅰ区沙子外表层浇灌成岩胶凝液，向内侧的Ⅱ区沙子浇灌水；成岩胶凝液的浇灌体积为沙子天然孔隙体积1.5~3倍，水的浇灌体积为沙子天然孔隙体积1.5~3倍；每层分区域浇灌既可以保证处理效果，外表面的由成岩反应胶结的硬化层可以防止沙雕表面风化，减少水分蒸发，又可以极大地降低成本；每层浇灌完毕后进行夯实，从浇灌过的每一个点上不停地轮回夯打，使沙子和胶凝液或水混合；浇灌后夯实的方法既可以保证沙吸水产生粘聚力，也可以保证成岩胶凝液与沙混合均匀，最终能更好地在砂颗粒间产生方解石晶体；
S4、如图4所示，重复步骤S2-S3，直至堆沙达到设计高度和体积，最后向顶部浇灌体积为沙子天然孔隙体积1.5~3倍的成岩胶凝液，进行夯实；如顶层浇灌完后，日照强度大或风大，可覆盖塑料膜3或土工布来防止顶部的水分蒸发过快，让成岩反应充分进行；
S5、拆模并雕刻：堆沙完毕后三天左右进行拆模，以保证沙在自重作用下密实以及反应完全；拆模按照从上到下的顺序，每拆一层雕刻一层，每层按照设计方案进行雕刻，直至拆至最底层，雕刻完最底层后环保型沙雕即完工。
如图5所示，浇灌成岩胶凝液前，沙颗粒4处于自由松散的状态；如图6所示，将含有脲酶的植物粉末与尿素、钙盐加入胶凝液后混合获得的成岩胶凝液浇灌在沙雕表面，则会在沙颗粒4间生成方解石5来粘结相邻的沙颗粒4。但在正常条件下，该成岩反应极其缓慢，因此使用把如豆类、瓜类、松类等天然富含脲酶的某些植物组织融入胶凝液中，利用脲酶促进尿素水解反应的特性，加快碳酸根的生成，随着反应的pH上升，钙离子与碳酸根结合，最终在沙颗粒4间生成方解石5。在该过程中，稠度较大的胶凝液可以减缓反应过程中液体的下渗，增加方解石5在沙颗粒4间生成，将沙颗粒4胶结在一起。
本成岩反应的产物——方解石5无毒无害，是石灰岩、大理岩和钟乳石的主要矿物，是一种分布极广的碳酸钙矿物。胶凝液中使用的物质均无毒无害，其中明胶、黄原胶和卡拉胶为食品常用的增稠剂，在自然条件下均可降解，不会对周围环境造成污染和影响。使用成岩胶凝液制作的沙雕相比于不使用成岩胶凝液的沙雕，其强度可增加80%~100%的强度，相比于只使用胶类制作的沙雕，可以在降低沙雕在降雨下破坏可能性的基础上提高60%~80%的强度，经过试验证明，使用成岩胶凝液的沙雕贯入强度可达1.8MPa~2.6MPa。

Claims (9)

1.一种成岩胶凝液，其特征在于：包括含有脲酶的植物粉末、尿素、钙盐以及胶凝液，其中含有脲酶的植物粉末按照1∶50~3∶50的质量比溶于胶凝液中，搅拌并静置一段时间后，保留上层清液，将尿素和钙盐的混合物按照1∶10~1∶20的质量比溶于所述上层清液中。
2. 根据权利要求1所述的成岩胶凝液，其特征在于：所述钙盐为氯化钙、甲酸钙和硝酸钙中的一种或多种，尿素和钙盐的混合物中，尿素和钙盐的质量比为1∶1~1∶2 。
3.根据权利要求1所述的成岩胶凝液，其特征在于：所述钙盐为醋酸钙，尿素和钙盐的混合物中，尿素和钙盐的质量比为3∶8~6∶8。
4.根据权利要求2或3所述的成岩胶凝液，其特征在于：所述含有脲酶的植物粉末为刀豆、大豆、松树叶子和西瓜种子中的一种或多种研磨而成。
5.根据权利要求4所述的成岩胶凝液，其特征在于：所述胶凝液为明胶、黄原胶或者卡拉胶中的一种按照0.5%的质量比溶于水中制得。
6.一种制作沙雕的方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、夯实地基：向地基一边浇灌水或成岩胶凝液，一边加沙，同时对地基进行夯实或者碾压；
S2、安装模板与堆沙：在地基上方安装竖直的模板，向模板里填倒沙子；
S3、浇灌与夯实：每次堆沙结束后，向距模板10 cm~20 cm的沙子外表层浇灌成岩胶凝液，向内侧的沙子浇灌水；每层沙子浇灌完毕后进行夯实；
S4、重复步骤S2-S3，直至堆沙达到设计高度和体积，最后向沙堆顶层浇灌成岩胶凝液，并进行夯实；
S5、拆模并雕刻：堆沙浇灌完毕后三天左右进行拆模与雕刻工作。
7. 根据权利要求6所述的制作沙雕的方法，其特征在于：所述步骤S2中每次填倒沙子的厚度为10 cm~30 cm。
8.根据权利要求7所述的制作沙雕的方法，其特征在于：所述步骤S3中成岩胶凝液的浇灌体积为沙子天然孔隙体积1.5~3倍。
9.根据权利要求8所述的制作沙雕的方法，其特征在于：所述步骤S3中水的浇灌体积为沙子天然孔隙体积1.5~3倍。
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