专利名称：一种能使荒漠变绿洲的多功能无机新材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及荒漠化治理领域，属一种与动植物友好的新型无机材料。
背景技术：
当前人们公认的防沙治沙方法是①植物固沙，这是控制流沙最根本且有效的措 施；②工程治沙；③化学固沙；④旱地节水；⑤退化地开发。其中，植物固沙是目前我国正在 大规模实施的方法，但代价大、保证植物存活难度大，需几代人的不懈努力；工程治沙，如果 是引水工程，花钱也算值得，如果是挡沙、盖沙，那简直是浪费了 ；化学固沙，不但成本高，且 功能单一，有破坏生态的后遗症；至于旱地节水、退化地开发，实行起来，谈何容易。就当前国家授权的专利而言，大致可分为两类一是寻找、培育耐旱植物新品种或 保水剂；二是搞固沙、盖沙工程。前者应用价值大，应予肯定并继续研究；后者，往往是功能 单一，不但花钱多，而且使用效果难以肯定。本发明从某种意义上讲，虽然也有固沙、挡沙作用，但其与前述“固沙、挡沙”专利 有本质的不同。本发明在固沙、挡沙的同时，另外还具有多种功能，这些功能综合发挥作用， 可以为植物、动物和人类提供一个和谐的生存环境。
发明内容
本发明的目的是提供一种与动植物友好的新型无机材料，即超低密度的泡沫混凝 土。它具有下列特性。1.强度可以抵御12级大风，但当需要开发土地，如植树时，它又易于破碎，安全地 回归自然。2.良好的保水性饱和吸水的质量是其自重的3倍，可保持的水量是其体积的 64. 5%,25mm厚的本材料，可吸收13mm的降水量。3.良好的透水性过量的水可以顺利地通过其内部的孔洞透过本材料。4.良好的保温性能导热系数约为0. 06W · πΓ1 · Γ1，可大幅度地降低水分的蒸发 量，即这种材料相当于是雨水的单向阀，易进不易出。5.优越的抗冻性能饱和吸水后，立即置于-25°c环境中，冷冻12小时，置于室温 下5小时，如此反复可达400次，未见样品有任何损伤。6.环境友好无毒无害无污染，渗出的水可被动植物利用，材料组成与其保护对 象类同，不造成任何污染和不良后果。7.植被的培养基植物的细小种子，可以在这种材料中生根发芽、生长，头年浇 注、来年通过飞播或自然风播，就会形成绿色植被。8.与岩石有良好结合性可以紧紧地附着在石漠化荒山的岩石上，为植被的生成
奠定基础。9.良好的施工性能可以方便地大规模泵送浇注，荒漠化治理速度快。10.投资小、见效快、使用寿命长，一次投资，长久使用，不存在维护费用。
由本发明的上述特性可以看出，它是一种多功能防沙治沙的优等材料。经测算， 覆盖本材料25mm，治理Ikm2沙漠的直接投资，包括原材料、人工，需人民币(下同)1000万 元。我国目前正在实施的“三北防护林工程”，如双桥区2009年度三北防护林工程招标公 告(来自中国采招网http://WWW.bi dcenter.com.cn)的投资额为治理1万亩，封山育 林2万亩，投资额为380万元。显然2万亩封山育林的投资不能抵消1万亩新造林地的 维护费用。故“三北保护林工程”的投资相当于2.1亿元/km2，是本发明造价的21倍。而 北京大兴区2008年三北防护林工程招标公告(http://blog. 9811. com. cn/index. php/ viewthread-359275. html)的投资居然达到9. 0亿元/km2，为本发明的90倍。并且“三北 保护林工程”要发挥作用至少需要6年以上，而本发明一旦实施，一个月后即可发挥作用。 此外，本发明还可以方便地治理石漠化，而“植物固沙”则难以实施。我国沙漠、戈壁和沙化土地总面积为168. 9万平方公里，则需16. 9万亿元，若加上 专用设备生产及通用设备的购置，估计共需20万亿元左右。若每年投资2万亿，则10年左 右可以使祖国山河全部披上绿装。届时，洪灾、旱灾、沙尘暴，将会远离我们，我国的二氧化 碳“排放量”将会大幅度减少，大气环境也势必得到极大改善。
本发明的工艺流程如附图1所示。
图1中，水泥为符合国标(GB 175-2007)规定的32. 5#及其以上标号的水泥；短植 物纤维为麦秸、稻草以及低次、旧棉纤维经加工粉碎的产品，其最大长度< 12mm;短化纤， 为不含有有害物质的聚丙烯、聚丙烯晴纤维，长度< 12mm ；水为不被重金属等有毒物质污 染的自来水或天然水；ST发泡剂为本发明人的另一个产品，将另案申请发明专利；搅拌混 合机、发泡机、浆料泵，对沙漠化治理而言，可以选用当前市场上的发泡机代替，但对石漠化 而言，则需重新设计制造，届时将另案申请实用新型专利。混合管必须重新设计、生产。本发明的各项理化指标如表1所示。表1LC-01型泡沫混凝土发泡剂的各项理化指标(20°C ) 本发明的实施方法如下(以生产lm3产品、铺设厚度25mm为例)。施工前应密切关注天气预报，最佳的气候条件为“雨后，并且未来24小时内没有 大风和暴雨”。以下叙述的实施方法为连续晴天、又无大风的常规气候条件。1.植物纤维、化纤，按植物纤维化纤=0.2 0.8 (质量，下同)的比例选取，二 者的总质量占水泥质量0. 2 0. 4%。2.把选取的短纤维(植物纤维+化纤，下同)置于ST发泡剂的20 30倍稀释液 中，搅拌使短纤维全部润湿、捞出、晾干备用。3.取标号彡32. 5#的水泥300kg，按比例加入第2步所得的短纤维，用“狼牙棒形” 搅拌桨，以1450转/分的速度搅拌，使物料混合均勻，即得本发明专用水泥，进入下一步。4.将本发明专用水泥加入到制浆机的搅拌槽中，加入水泥质量的0. 6 0. 7倍的 水，搅拌混勻后，将其转入混凝土搅拌罐车的混凝土罐中，送到施工现场，倒入浆料泵的贮 槽中，进入下一步。5.把发泡机的吸水口与供水管连接，把发泡机的发泡剂吸入管口放入ST发泡剂 液面以下，调整发泡机的稀释倍数为1 100(若使用现有市场发泡机，则需先将发泡剂 1 1稀释)，进入下一步。6.开动浆料泵、发泡机，使浆料与发泡机产生的泡沫在通过混合管时进行混合并 形成泡沫水泥浆料。7.用称量法确定泡沫浆料的密度P (g/cm3)，并按下式Rz = 721. 23 P -26. 58计算泡沫浆料的容重Rz (kg/m3)，看其是否符合200kg/m3 ^ Rz ^ 350kg/m3,调整 泡沫的加入量。Rz较目标容重小，应减小泡沫加入量，反之应加大泡沫加入量，直到Rz值符 合目标要求，产品进入下一步。8.向目标地浇筑前，应先用水把目标地浇湿成宽1.8X10m的长带，带与带之间相 隔1. 8m，润湿深度应大于10mm。尽快在浇过水的润湿带上进行第6步产品的浇注，浇注厚 度为23 60mm。9. 一条润湿带浇注完毕后，即刻用2X 10. 5m的塑料薄膜将其覆盖。回收塑料薄膜 应在7 20天之后，气温彡25°C则早回收，气温< 25°C则晚回收，回收完毕，进入下一步。10对前述未进行本发明覆盖的“带”重复进行7 8步后，进行下一步。11.当第9步浇注的“带”撤去塑料薄膜后，再经过3个月以上(一般应在第二年 春季)，喷洒适量的植物生长营养液和飞播目标植被的细小种子，也可令其自然养肥，接纳 自然风吹来的野生植物种子。本发明产品的容重从高到低，分别适用于坡度> 10°的迎风坡面、坡度<10°的 平面和坡度> 10°背风坡面。
具体实施例方式实施例1治理沙漠迎风坡面，坡度=12°，2m3产品、铺设厚度50mm。1.植物纤维、化纤，按植物纤维化纤=0. 5的比例选取，二者的总质量占水泥质 量 0. 3%。2.把选取的短纤维置于ST发泡剂的40倍稀释液中，搅拌使短纤维全部润湿、捞 出、晾干备用。3.取标号=32. 5#的水泥700kg，按比例加入第2步所得的短纤维，用“狼牙棒形” 搅拌桨，以1450转/分的速度搅拌，使物料混合均勻，即得本发明专用水泥，进入下一步。4.将本发明专用水泥加入到制浆机的搅拌槽中，加入水泥质量的0. 6倍的水，搅 拌混勻后，将其转入混凝土搅拌罐车的混凝土罐中，送到施工现场，倒入浆料泵的贮槽中， 进入下一步。5.把发泡机的吸水口与供水管连接，把发泡机的发泡剂吸入管口放入ST发泡剂 液面以下，调整发泡机的稀释倍数为1 100(若使用现有市场发泡机，则需先将发泡剂 1 1稀释)，进入下一步。6.开动浆料泵、发泡机，使浆料与发泡机产生的泡沫在通过混合管时进行混合并 形成泡沫水泥浆料。7.用称量法确定泡沫浆料的密度P (g/cm3)，并按下式Rz = 721. 23 P -26. 58计算泡沫浆料的容重Rz (kg/m3)，并调整泡沫的加入量，使Rz = 340士5kg/m3。调 整方法为Rz较目标容重小，减小泡沫加入量，反之则应加大泡沫加入量，直到Rz值符合目 标要求，产品进入下一步。8.向目标地浇筑前，顺着坡的方向，自下而上应先用水把目标地浇湿成宽 l.SXIOm的长带，带与带之间相隔1. 8m，润湿深度应大于10mm。尽快在浇过水的润湿带上 从下而上进行第6步产品的浇注，坡底浇注厚度为30士5mm，逐步加厚，接近坡顶厚度应为 55士5mm09. 一条润湿带浇注完毕后，即刻用2X 10. 5m的塑料薄膜将其覆盖。回收塑料薄膜 应在7 20天之后，气温彡25°C则早回收，气温< 25°C则晚回收，回收完毕，进入下一步。10对前述未进行本发明覆盖的“带”重复进行7 8步后，进行下一步。11.当第9步浇注的“带”撤去塑料薄膜后，再经过3个月以上(一般应在第二年 春季)，喷洒适量的植物生长营养液和飞播目标植被的细小种子，也可令其自然养肥，接纳 自然风吹来的野生植物种子。实施例2治理沙漠背风坡面，坡度=15°，2m3产品、铺设厚度25mm。1.植物纤维、化纤，按植物纤维化纤=0.2 0.8 (质量，下同)的比例选取，二 者的总质量占水泥质量0.2%。2.把选取的短纤维置于ST发泡剂的30倍稀释液中，搅拌使短纤维全部润湿、捞 出、晾干备用。
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3.取标号=42. 5#的水泥500kg，按比例加入第2步所得的短纤维，用“狼牙棒形” 搅拌桨，以1450转/分的速度搅拌，使物料混合均勻，即得本发明专用水泥，进入下一步。4.将本发明专用水泥加入到制浆机的搅拌槽中，加入水泥质量的0. 65倍的水，搅 拌混勻后，将其转入混凝土搅拌罐车的混凝土罐中，送到施工现场，倒入浆料泵的贮槽中， 进入下一步。5.把发泡机的吸水口与供水管连接，把发泡机的发泡剂吸入管口放入ST发泡剂 液面以下，调整发泡机的稀释倍数为1 100(若使用现有市场发泡机，则需先将发泡剂 1 1稀释)，进入下一步。6.开动浆料泵、发泡机，使浆料与发泡机产生的泡沫在通过混合管时进行混合并 形成泡沫水泥浆料。7.用称量法确定泡沫浆料的密度P (g/cm3)，并按下式Rz = 721. 23 P -26. 58计算泡沫浆料的容重Rz (kg/m3)，并调整泡沫的加入量，使Rz = 250士5kg/m3。调 整方法为Rz较目标容重小，减小泡沫加入量，反之则应加大泡沫加入量，直到Rz值符合目 标要求，产品进入下一步。8.向目标地浇筑前，顺着坡的方向，自下而上应先用水把目标地浇湿成宽 l.SXIOm的长带，带与带之间相隔1. 8m，润湿深度应大于10mm。尽快在浇过水的润湿带上 自下而上进行第6步产品的浇注，浇注厚度均为25 士 2mm。9. 一条润湿带浇注完毕后，即刻用2X 10. 5m塑料薄膜将其覆盖。回收塑料薄膜应 在7 20天之后，气温彡25°C则早回收，气温< 25°C则晚回收，回收完毕，进入下一步。10对前述未进行本发明覆盖的“带”重复进行7 8步后，进行下一步。当第9步 浇注的“带”撤去塑料薄膜后，再经过3个月以上(一般应在第二年春季)，喷洒适量的植物 生长营养液和飞播目标植被的细小种子，也可令其自然养肥，接纳自然风吹来的野生植物 种子。实施例3治理石漠化荒山。坡度在30 60°，100m3产品、铺设平均厚度25mm。气候条件 雨后24小时内无雨(或晴天、气温在5 25°C )。1.植物纤维、化纤，按植物纤维化纤=0.8 (质量，下同)的比例选取，二者的总 质量占水泥质量0.4%。2.把选取的短纤维置于ST发泡剂的20倍稀释液中，搅拌使短纤维全部润湿、捞 出、晾干备用。3.取标号=42. 5#的水泥29吨，依设备吞吐能力，分批按比例加入第2步所得的 短纤维，用“狼牙棒形”搅拌桨，以1450转/分的速度搅拌，使物料混合均勻，即得本发明专 用水泥，进入下一步。4.将本发明专用水泥逐次、适量加入到制浆机的搅拌槽中，加入水泥质量的0. 70 倍的水，搅拌混勻后，将其转入混凝土搅拌罐车的混凝土罐中，送到施工现场，倒入浆料泵 的贮槽中，进入下一步。5.把发泡机的吸水口与供水管连接，把发泡机的发泡剂吸入管口放入ST发泡剂 液面以下，调整发泡机的稀释倍数为1 100(若使用现有市场发泡机，则需先将发泡剂1 1稀释)，进入下一步。6.开动浆料泵、发泡机，使浆料与发泡机产生的泡沫在通过混合管时进行混合并 形成泡沫水泥浆料。7.用称量法确定泡沫浆料的密度P (g/cm3)，并按下式Rz = 721. 23 P -26. 58计算泡沫浆料的容重Rz (kg/m3)，并调整泡沫的加入量，使Rz = 300士5kg/m3。调 整方法为Rz较目标容重小，减小泡沫加入量，反之则应加大泡沫加入量，直到Rz值符合目 标要求，产品进入下一步。8.浇筑时，先根据可选的操作通道分布与施工机械的安放位置，找出本发明产品 最长的输送距离，依此确定泡沫和水泥浆料输送管的长度(一般应多出5 10m)，自下而上 进行第6步产品的浇注，浇注完成的标志可任选下列之一①坑洼处达到60mm左右时；② 岩石向上面覆盖有泡沫浆料。9. 一个可浇注区域完成后，拆除、移动设备到下一个施工区，重复5 8步进行施工。10.经过3个月以上(一般应在第二年春季)，喷洒适量的植物生长营养液和飞播 目标植被的细小种子，也可令其自然养肥，接纳自然风吹来的野生植物种子。
权利要求
一种能使荒漠变绿洲的多功能无机新材料，其特征在于其容重为200～350kg/m3。
2.一种能使荒漠变绿洲的多功能无机新材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤步骤一、植物纤维、化纤，按植物纤维化纤=0.2 0.8(质量，下同)的比例选取，二 者的总质量占水泥质量0. 2 0. 4%，备用；步骤二、把选取的纤维(植物纤维+化纤，下同)置于ST发泡剂的20 30倍稀释液 中，搅拌使纤维全部润湿、捞出、晾干，备用；步骤三、取标号>32. 5#的水泥300kg，按比例加入第2步所得的短纤维，用“狼牙棒形” 搅拌桨，以1450转/分的速度搅拌，使物料混合均勻，即得本发明专用水泥，进入下一步；步骤四、将本发明专用水泥加入到制浆机的搅拌槽中，加入水泥质量的0. 6 0. 7倍的 水，搅拌混勻后，将其转入混凝土搅拌罐车的混凝土罐中，送到施工现场，倒入浆料泵的贮 槽中，进入下一步；步骤五、把发泡机的吸水口与供水管连接，把发泡机的发泡剂吸入管口放入ST发泡 剂液面以下，调整发泡机的稀释倍数为1 100 (若使用现有市场发泡机，则需先将发泡剂 1 1稀释)，进入下一步；步骤六、开动浆料泵、发泡机，使浆料与发泡机产生的泡沫在通过混合管时进行混合并 形成泡沫水泥浆料，进入下一步；步骤七、用称量法确定泡沫浆料的密度P (g/cm3)，并按下式 Rz = 721. 23 P -26. 58计算泡沫浆料的容重Rz (kg/m3)，看其是否符合200kg/m3 ^ Rz ^ 350kg/m3,调整泡沫 的加入量，Rz较目标容重小，应减小泡沫加入量，反之应加大泡沫加入量，直到Rz值符合目 标要求，产品进入下一步；步骤八、向目标地浇筑前，应先用水把目标地浇湿成宽1.8X 10m的长带，带与带之间 相隔1.8m，润湿深度应大于10mm。尽快在浇过水的润湿带上进行第六步产品的浇注，浇注 厚度为23 60_，进入下一步；步骤九、一条润湿带浇注完毕后，即刻用2X 10. 5m的塑料薄膜将其覆盖，回收塑料薄 膜应在7 20天之后，气温彡25°C则早回收，气温< 25°C则晚回收，回收完毕，进入下一止少；步骤十、对前述未进行本发明覆盖的“带”重复进行七 八步后，进行下一步； 步骤十一、当第九步浇注的“带”撤去塑料薄膜后，再经过3个月以上(一般应在第二 年春季)，喷洒适量的植物生长营养液和飞播目标植被的细小种子，也可令其自然养肥，接 纳自然风吹来的野生植物种子。
3.根据权利要求2，所述的一种能使荒漠变绿洲的多功能无机新材料的制备方法，其 特征在于所述的植物纤维及化学纤维长度< 12mm，植物纤维是麦秸、稻草、低次棉和旧棉 花纤维粉碎后的产品。
4.根据权利要求2，所述的一种能使荒漠变绿洲的多功能无机新材料的制备方法的制 备方法，其特征在于所述的水泥为符合国标(GB 175-2007)规定的32. 5#及其以上标号的 水泥。
全文摘要
一种能使荒漠变绿洲的多功能无机新材料，它具有固沙、保温、保水、透水、抗冻以及与动植物友好等功能。它可以顺应自然、适应自然、利用自然，且不给自然留下任何后遗症，是治理荒漠化的理想材料。其治理成本为1000万元/km2，是“三北防护林”工程低标准治理成本的二十一分之一；高标准治理成本的九十分之一。不仅治理速度快，而且一个月后即可发挥防洪、保水等功能，来年即可有自然植被生成。实施本发明，若每年投资2万亿元，则10年后祖国的近1/5荒漠将全部被绿色覆盖。届时，洪灾、旱灾、沙尘暴，将会远离我们，我国的二氧化碳“排放量”将会大幅度减少，大气环境也势必得到极大改善。
文档编号B28C5/40GK101870569SQ20101020529
公开日2010年10月27日 申请日期2010年6月11日 优先权日2010年6月11日
发明者李森兰, 王建平 申请人:李森兰;王建平