一种提高无机胶凝固沙砖抗压强度的方法

摘要

本发明公开了一种提高无机胶凝固沙砖抗压强度的方法，它是将12kg沙漠沙粒与450mL－1800mL胶凝剂充分混合，模压成型后喷洒1－2mol/L AlCl

说明书

技术领域

本发明属于沙漠治理领域。更具体的说是一种提高无机胶凝固沙砖抗压强度的方法。

背景技术

本领域的技术人员通过对天然砂岩的结构，以及沙漠沙的性能和特点的研究，提出了“以沙治沙”的构想，即以沙漠沙为骨料，采用硅酸盐的水溶液为胶凝剂，通过添加各种不同的无机固化剂来制备一种具有一定强度、良好的耐候性能、施工便利、成本低廉且环境友好的无机胶凝材料，土壤固化剂的激活组分还会以不同方式渗入颗粒内部，与黏土矿物发生物理化学反应，形成水铝酸盐、含水硅酸盐等胶凝物质，使黏土颗粒表面产生不可逆凝结硬化。使其具有水稳性和强度稳定性。同时，土壤固化剂的某种成分可代换土体中凝聚能力低的离子，降低动电电位，促使黏土颗粒凝聚，同时使电解质浓度增加，胶粒双电层减薄，均有利于颗粒凝聚。土壤固化剂的主要水化产物及其与黏土矿物反应的生成物，均能牢固地胶结分散的土壤颗粒，建立空间网状结构，使之成为一个具有较高强度的整体。

本发明人经多年的研究已申请了名称为芯型绿化砖固化层及其制备方法的专利申请，在该申请的文件中重点描述了试样的抗压强度与膨润土和沙子比例有关，通过测试其抗压强度发现M沙∶M膨润土＝3∶1时，抗压强度最高与普通不参入膨润土的方法相比可达到节约成本的效果。但随着研究的不断深入，本申请人进一步实验发现：胶凝剂浓度对无机胶凝固沙砖的抗压强度有很大的影响。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种提高无机胶凝固沙砖抗压强度的方法，它是将12kg沙漠沙粒与450mL-1800mL胶凝剂充分混合，模压成型后喷洒＞97.0％的1-2mol/LAlCl₃·6H₂O溶液溶液，然后将其全部浸泡到AlCl₃溶液中进行固化5min，室温养护7天。

本发明所述的胶凝剂为水玻璃溶液。水玻璃用量为450mL，600mL/，750mL，900mL，1050ml，1200mL，1350mL，1500mL，1650mL，1800mL。优选的水玻璃用量为1050mL、1200mL或1500mL。更加优选的水玻璃用量为1200mL或1500mL。

通过设计实验研究水玻璃含量对无机胶凝固沙砖的影响，结合固化材料的耐水性、成本问题，以及野外施工的可操作性，实验中决定采用工业氯化铝溶液为固化剂，并将试样的养护温度都定为室温。

对于固沙材料来说，其抗压强度是其最为重要指标之一，因为绿化砖起到的作用是防风保水，更高的抗压强度可以更好的防止风力吹蚀，过小的话由于长期的风力吹蚀会使绿化砖损坏。所以考虑水玻璃用量对胶凝材料抗压强度的影响。采用不同成型方式时水玻璃含量对无机胶凝材料固化强度的影响测试结果，手工成型制备胶凝材料实验数据如下，见表1-1，2-2：

表1-1  第一次测量数据

  水玻璃用量  (mL/12kg)  450  600  750  900  1050  1200  1350  1500  1650  1800  抗压强度  (MPa)  2.337  2.884  3.474  3.786  4.378  4.734  4.865  5.155  4.934  4.882  密度(kg/m³)  1.327  1.377  1.401  1.422  1.477  1.465  1.470  1.533  1.510  1.503

(固化剂为AlCl₃溶液；固化时间为5min；养护温度为室温；养护时间为7D。)

表2-2  第二次测量数据

  水玻璃用量  (mL/12kg)  450  600  750  900  1050  1200  1350  1500  1650  1800  抗压强度  (MPa)  2.220  2.852  3.465  3.795  4.230  4.786  4.860  5.146  4.945  4.865

  密度(kg/m³)  1.330  1.368  1.400  1.411  1.459  1.476  1.529  1.537  1.504  1.489

(固化剂为AlCl₃溶液；固化时间为5min；养护温度为室温；养护时间为7D。)

从图中可以看出试样的抗压强度与水玻璃用量有较大的联系，其变化规律大致是采用试验中的固化剂(AlCl₃溶液)，水玻璃用量从450mL增加到1500mL时，试样的抗压强度在不断升高，当水玻璃用量为1500mL时，胶凝材料的抗压强度都达到最大值，最高的强度能超过5MPa。当水玻璃用量超过1500mL后，试样的抗压强度反而会有一定程度的降低，这说明在12kg的试样中，水玻璃的用量存在一个最佳值(1500mL)，这与沙子堆积的致密程度和孔隙率有关。

以上结果证明：试样的抗压强度受水玻璃含量的影响，当水玻璃用量为1500ml，即125mL/kg沙子时，试样的抗压强度达到最高。但在应用于实际生产中时，考虑到让施工成本尽可能低廉，水玻璃含量取1200ml，即100mL/kg沙子为宜。

本发明针对水玻璃对绿化砖的抗压强度的影响进行实验研究，确定了最佳的用量，从而达到最好的抗压强度。

附图说明：

图1为水玻璃用量曲线图；

具体实施方式

为了简单和清楚的目的，下文恰当的省略了公知技术的描述，以免那些不必要的细节影响对本技术方案的描述。

本发明所述的胶凝剂为水玻璃溶液成分如下：

  水玻璃成分(％)  成分比例  Na2O  9.01  SiO2  28.54  SiO2/NaO2  3.17  波美度20℃  41.07  固含量  37.55

实施例1

常温条件下制备沙漠绿化砖：

称量12kg沙、1200ml水玻璃，充分混合。

(2)将混合物放入模具中，边放边振动，直到混合物装满拉下压头，上振下振各两次，上升压头脱模。

(3)取出成型砖，用1mol/L AlCl₃溶液喷洒其表面，待可用手提起时将其放入固化浓度为2mol/L的AlCl₃溶液中浸泡5分钟，固化结束取出沙砖进行养护(养护时间7天，养护温度室温)。

实施例2

常温条件下制备沙漠绿化砖：

称量12kg沙、1500ml水玻璃，充分混合。

(2)将混合物放入模具中，边放边振动，直到混合物装满拉下压头，上振下振各两次，上升压头脱模。

(3)取出成型砖，用1.2mol/L AlCl₃溶液喷洒其表面，待可用手提起时将其放入固化浓度为1mol/L的AlCl₃溶液中浸泡5分钟，固化结束取出沙砖进行养护(养护时间7天，养护温度室温)。

实施例3

常温条件下制备沙漠绿化砖：

称量12kg沙、1800ml水玻璃，充分混合。

(2)将混合物放入模具中，边放边振动，直到混合物装满拉下压头，上振下振各两次，上升压头脱模。

(3)取出成型砖，将模压成型后喷洒1mol/L AlCl₃溶液，待可用手提起时将其放入固化浓度为1.5mol/L的AlCl₃溶液中浸泡5分钟，固化结束取出沙砖进行养护(养护时间7天，养护温度室温)。

综上所述，本发明的内容并不局限在的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。