專利名稱：聚合物水泥基固沙材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于復合材料領(lǐng)域，具體地講涉及一種主要用于沙漠治理的有機無機化學固沙材料。
背景技術(shù)：
機械固沙體系、植物(生物)固沙體系、化學固沙體系是現(xiàn)今三大固沙體系。其中，機械固沙只能作為一種臨時性的、輔助性的固沙手段，生物固沙技術(shù)是目前沙漠治理中最普遍的技術(shù)，也是一種一勞永逸的最佳固沙方法，但因惡劣的自然環(huán)境難以提供植物賴以生存的基本要素而使樹木成活率最高也僅在30％左右，收效甚微，有的地方甚至寸草不生?；瘜W固沙可機械化施工，簡單快速，尤為適宜于缺乏工程固沙材料和環(huán)境惡劣、降雨稀少、不易使用生物固沙技術(shù)的地區(qū)。目前主要有水泥漿、水玻璃、石油產(chǎn)品類和聚合物高吸水樹脂類四大類化學固沙材料，當然也有其它一些固沙材料，如利用工業(yè)廢料如廢塑料、棉籽酚樹脂(棉籽榨油廠的生產(chǎn)廢料)等溶解或乳化改性制備固沙材料，還有以工業(yè)酒糟液、紙漿廢液或草漿黑液為基礎(chǔ)，加入各種添加劑配制而成的固沙材料，但都僅處于實驗室研究階段，未能廣泛用于室外沙漠治理。
水泥漿用于固沙僅僅利用了其噴灑在沙面上凝結(jié)固化后的覆蓋作用?，F(xiàn)階段國內(nèi)外的主要改性手段是將水泥超細化，可較大幅度提高滲透性，提高早期強度和漿液穩(wěn)定性。但因水泥漿噴灑在沙面上后，水分蒸發(fā)快，生成的水化產(chǎn)物量少，形成的固結(jié)層很薄且強度很低。同時水泥凝膠體是脆性材料，極易發(fā)生干縮、龜裂、失去固沙和保水的作用，所以現(xiàn)階段很少單獨使用水泥漿進行固沙。
水玻璃固沙材料有的由于強堿性和較強的觸變性而使施工困難，有的雖易噴灑施工，但需要雙液灌漿，凝膠時間無法控制，有的膠凝不均勻，有的具有毒性，有的又固結(jié)強度不高。
石油產(chǎn)品類固沙劑不僅能固定沙漠，在保持沙漠水分的同時能吸收太陽熱，起到沙地增溫劑的功能，提高植物的成活率，雖然其原料來源廣泛，但成本較高，石油產(chǎn)品抗老化性能差，固結(jié)強度不高、穩(wěn)定性也不好，只能固結(jié)沙面2～3年的時間。
聚合物高吸水樹脂類固沙材料由于具有固結(jié)強度較高、吸水保水性好、耐水性好、固化迅速、粘結(jié)性好、有的還具有良好的彈性和高溫穩(wěn)定性等特點而成為當今化學固沙材料的研究熱點之一。但此類高分子化學材料又有抗老化性能差、成本高、有毒而大大限制了其應用。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上固沙材料存在的主要問題，本發(fā)明的目的是提供一種高強、吸水保水性能良好、耐水性、抗凍融穩(wěn)定性、耐風蝕性和耐侯性好，不污染環(huán)境，成本低廉，作用持久，無毒的聚合物水泥基固沙材料。
本發(fā)明的技術(shù)方案是聚合物水泥基固沙材料，它的成分及重量配比為水泥1、沙5～10、水0.5～1、陽離子乳化瀝青為0.03～0.1、聚丙烯酸鈉高吸水樹脂0.02～0.1，按比例稱量后攪拌均勻，噴曬在沙漠中。
所述的水泥為32.5、42.5、52.5普硅水泥或硅酸鹽水泥或礦渣水泥或粉煤灰水泥。
所述的沙可為沙漠中的沙。
所述的陽離子乳化瀝青的組成及物理力學性能如表1～2所示表1 乳化瀝青的組成、性能

表2乳化瀝青蒸發(fā)殘留瀝青性能

所述的聚丙烯酸鈉高吸水樹脂性能如下①吸水倍率(1g高吸水性樹脂靜置于1000mL蒸餾水中，3小時后的飽和吸水量)為600~700g/g。
②保水率(將充分吸水過濾后的聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂置于60℃烘箱中，通風恒溫，每隔24h取出稱量一次，直至完全干燥，測定的質(zhì)量與原有質(zhì)量的比值)24h保水率為≥80％，48h保水率為≥65％，72h保水率為≥55％，96h保水率為≥45％，120h保水率為≥40％。
③水溶性稱取高吸水性樹脂1g置于1000mL蒸餾水中，靜置48h后，將高吸水性樹脂及水溶液過濾后，測定濾液的相對粘度為1.8～2.1。
與現(xiàn)有化學固沙技術(shù)相比，本發(fā)明的組成不同，現(xiàn)有的固沙材料或者是無機物如水泥漿、水玻璃固沙材料等，或者是有機物，如聚合物高吸水樹脂類等，而本發(fā)明的固沙材料是無機有機復合材料。正是由于組成的不同，使其較現(xiàn)有技術(shù)有更優(yōu)越的技術(shù)效果。如水泥漿用于固沙僅僅利用了其噴灑在沙面上凝結(jié)固化后的覆蓋作用；水玻璃固沙材料有的由于強堿性和較強的觸變性而使施工困難，有的雖易噴灑施工，但需要雙液灌漿，凝膠時間無法控制，有的膠凝不均勻，有的具有毒性，有的又固結(jié)強度不高；石油產(chǎn)品類固沙劑能固定沙漠，在保持沙漠水分的同時能吸收太陽熱，起到沙地增溫劑的功能，提高植物的成活率，但成本較高，石油產(chǎn)品抗老化性能差，固結(jié)強度不高、穩(wěn)定性也不好，只能固結(jié)沙面2～3年的時間；聚合物高吸水樹脂類固沙材料雖有固結(jié)強度較高、吸水保水性好、耐水性好、固化迅速、粘結(jié)性好等優(yōu)點，但此類高分子化學材料又有抗老化性能差、成本高、有毒。而本發(fā)明以水泥砂漿為基材，摻入黑色保溫、吸水保水作用的陽離子乳化瀝青和高吸水樹脂進行改性，采用材料復合技術(shù)合成的一種含有機無機組分的聚合物水泥基固沙材料，既有無機類材料、有機類材料的優(yōu)點，又通過疊加協(xié)同效應克服了無機類材料、有機類材料的缺點，具有高強、吸水保水性能良好、耐久性好、抗凍融穩(wěn)定性、耐風蝕性和耐侯性好，不污染環(huán)境，成本低廉，作用持久，無毒的特點。
利用本技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品可達到如下技術(shù)指標力學性能28d抗壓強度6~12MPa。
24h吸水率7％~15％。
60℃24h水分蒸發(fā)率3％~7％。
抗老化性紫外光照射300h后剩余抗壓強度3-9MPa，質(zhì)量損失率小于3％。
抗凍性-20℃和20℃間進行14次凍融循環(huán)后，剩余強度3-9MPa，質(zhì)量損失率小于3％。
具體實施例方式
實施例1采用32.5普硅水泥1份、沙漠沙6份、陽離子乳化瀝青0.05份、聚丙烯酸鈉高吸水樹脂0.03份、水1份，按比例稱量后在混凝土攪拌機內(nèi)拌合均勻，噴灑在需要固沙的沙、丘表面，形成厚度為3~6mm聚合物固沙層。
實施例2將42.5普硅水泥或52.5普硅水泥1份、沙8份、陽離子乳化瀝青0.1份、聚丙烯酸鈉高吸水樹脂0.1份、水1份，按比例稱量后在混凝土攪拌機內(nèi)拌合均勻，噴灑在需要固沙的沙、丘表面，形成厚度為3~6mm聚合物固沙層。
實施例3將硅酸鹽水泥1份、沙5份、陽離子乳化瀝青0.08份、聚丙烯酸鈉高吸水樹脂0.08份、水0.5份，按比例稱量后在混凝土攪拌機內(nèi)拌合均勻，噴灑在需要固沙的沙、丘表面，形成厚度為3~6mm聚合物固沙層。
實施例4將礦渣水泥1份、沙漠沙8份、陽離子乳化瀝青0.03份、聚丙烯酸鈉高吸水樹脂0.02份、水0.5份，按比例稱量后在混凝土攪拌機內(nèi)拌合均勻，噴灑在需要固沙的沙、丘表面，形成厚度為3~6mm聚合物固沙層。
實施例5將粉煤灰水泥1份、沙8份、陽離子乳化瀝青0.05份、聚丙烯酸鈉高吸水樹脂0.05份、水0.8份，按比例稱量后在混凝土攪拌機內(nèi)拌合均勻，噴灑在需要固沙的沙、丘表面，形成厚度為3~6mm聚合物固沙層。
權(quán)利要求
1.聚合物水泥基固沙材料，其特征是它的成分及重量份配比為水泥1、沙5～10、水0.5～1、陽離子乳化瀝青為0.03～0.1、聚丙烯酸鈉高吸水樹脂0.02～0.1，按比例稱量后攪拌均勻，噴曬在沙漠中。
2.如權(quán)利要求1所述的聚合物水泥基固沙材料，其特征是所述的水泥為32.5普硅水泥或42.5普硅水泥或52.5普硅水泥或硅酸鹽水泥或礦渣水泥或粉煤灰水泥。
3.如權(quán)利要求1所述的聚合物水泥基固沙材料，其特征是所述的沙為沙漠沙。
全文摘要
本發(fā)明屬于復合材料領(lǐng)域，具體地講涉及一種主要用于沙漠治理的有機無機化學固沙材料。聚合物水泥基固沙材料，其特征是它的成分及重量份配比為水泥1、沙5～10、水0.5～1、陽離子乳化瀝青為0.03～0.1、聚丙烯酸鈉高吸水樹脂0.02～0.1，按比例稱量后攪拌均勻，噴曬在沙漠中。本發(fā)明以水泥砂漿為基材，摻入黑色保溫、吸水保水作用的陽離子乳化瀝青和高吸水樹脂進行改性，本產(chǎn)品具有高強、吸水保水性能良好、耐久性好、抗凍融穩(wěn)定性、耐風蝕性和耐侯性好，不污染環(huán)境，成本低廉，作用持久，無毒的特點。
文檔編號C09K17/44GK1487054SQ0312528
公開日2004年4月7日 申請日期2003年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月18日
發(fā)明者胡曙光, 丁慶軍, 呂林女, 許祥俊, 姜從盛, 王發(fā)洲, 彭波, 陳友治 申請人:武漢理工大學