本發明涉及人造卵石
技術領域：
，具體涉及一種園林池塘用人造卵石及制備方法。
背景技術：
：園林是組織和引導游人觀賞景物的驅足空間,與建筑、水體、山石、植物等造園要素一起組成豐富多彩的園林景觀。園林池塘是園林景色必不可少的部分，是園林綠化的點睛之處，而隨著園林游客的增多，池塘會在所難免有所污染，因此保持園林池塘清潔、優美的環境成為人們關注的問題。為了保持池塘的清澈及環境的優美，池塘底部分散著許多鵝卵石，而目前，天然石材資源因大量開采和使用已日漸枯竭，天然鵝卵石在電廠、變電站變壓器儲油池墊層或污水處理承托層作為濾料，以及園林路面、小區人工河、護坡、河道大堤等場合使用。天然鵝卵石受地域、環境的條件限制，具有缺乏、選材困難等局限。因此，用人造鵝卵石來代替天然鵝卵石成為人們關注的重點。公開號為cn106278034a的中國發明專利公開了一種人造卵石，涉及混凝土
技術領域：
，由水泥、中砂、細石、水組成，還摻入了石英砂、硅藻土、顏料或光亮劑拌制而成的強度為c20以上的細石混凝土，通過特制組合式模具一次性澆筑成型的底部為平面、頂部設有企業標志或防滑紋的橢圓體人造卵石；該發明專利提供了一種人造卵石，雖然解決了自然資源日漸枯竭和因地域和環境的條件限制致使天然鵝卵石缺乏和選材困難等問題，但是所述的人造卵石僅能為園林池塘提供較好的景色，功能單一，不能適應目前市場的需求。因此，研究開發一種既具有較好的應用性能，有能為園林池塘平添姿色的人造卵石為目前研究的重點，也具有較好的應用前景及使用價值。技術實現要素：針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種園林池塘用人造卵石，所述卵石不僅具有較好的力學強度及防水侵蝕的作用，還具有較好吸附功能，能夠為池塘的清潔提供保障，不僅解決了自然資源日漸枯竭和因地域和環境的條件限制致使天然鵝卵石缺乏和選材困難等問題，還為園林提供一個清澈、優美的池塘提供了保障，具有較好的生態環保經濟效益。本發明解決技術問題采用如下技術方案：本發明涉及一種園林池塘用人造卵石，包括內核和外殼，所述內核包括如下重量份的各組分：改性凹凸棒石粘土30~40份、膏狀凹凸棒石粘土20~30份、玻璃纖維3~15份、石墨烯1~3份、硅藻土10~20份、白炭黑5~15份、活性氧化鋁3~10份、氯化鈣5~10份、甘草3~8份、丹皮5~15份、板藍根5~10份、桑葉5~15份；所述外殼包括如下重量份的各組分：膏狀凹凸棒石粘土10~20份、硅藻土3~10份、聚氨酯20~30份、聚丙烯酰胺5~10份、石墨烯1~3份。優選地，所述內核包括如下重量份的各組分：改性凹凸棒石粘土35份、膏狀凹凸棒石粘土22份、玻璃纖維10份、硅藻土15份、白炭黑9份、活性氧化鋁7份、氯化鈣8份、甘草5份、丹皮12份、板藍根8份、桑葉10份。優選地，所述外殼包括如下重量份的各組分：膏狀凹凸棒石粘土16份、硅藻土6份、聚氨酯28份、聚丙烯酰胺7份、石墨烯2.5份。優選地，所述改性凹凸棒石粘土為經過提純并經酸化及熱改性之后的凹凸棒石粘土。優選地，所述膏狀凹凸棒石粘土為凹凸棒粘土經濕法選礦未進行固液分離前的膏狀凹凸棒石粘土，其中凹凸棒粘土與水的質量比為1:3~10。本發明還涉及一種制備園林池塘用人造卵石的方法，包括如下步驟：（1）改性凹凸棒石粘土的制備：首先，取天然凹凸棒石粘土進行粉碎至150~200目，加水，攪拌形成懸浮泥漿，超聲波超聲10~15min，取上層懸濁液于4000~5000轉/min的離心機中離心處理5~10min，真空抽濾；將濾餅置于燒杯中，加入甲醇，攪拌成懸浮泥漿，然后于超聲波條件下超聲10~15min，真空抽濾，干燥得到凹凸棒石粘土預處理產物；其次，將凹凸棒石粘土預處理產物置于燒瓶中，加入2mol/l的稀鹽酸，于超聲波條件下混合攪拌20~30min，真空抽濾并洗滌濾餅；將洗滌后的濾餅烘干，然后置于800℃~1000℃的馬弗爐中焙燒2~4h，冷卻后研磨至粒徑為150~200目，得到改性后的凹凸棒石粘土；（2）內核的制備：首先，按照配比分別稱取甘草、丹皮、板藍根和桑葉，粉碎至80~100目，混合均勻，得混合物a1；其次，將改性后的凹凸棒石粘土、膏狀凹凸棒石粘土混合均勻，然后再在攪拌條件下依次加入玻璃纖維、硅藻土、白炭黑、活性氧化鋁、氯化鈣及適量的水，混合均勻，然后置于超聲波中超聲20~30min，再置于轉速為3000~4000轉/min的剪切機中剪切5~10min，得混合物a2；再次，將混合物a2與a1混合均勻，于超聲波中超聲20~30min，再靜置2~4h，將混合物進行模具成型，開模后將其進行烘干、煅燒升溫至800~1000℃，再恒溫焙燒3~5h，冷卻，切割，即得所述人造卵石內核；（3）外殼涂料的制備：按照配比分別稱取聚氨酯、聚丙烯酰胺加入到反應釜中，于70~90℃條件下攪拌20~30min；向混合物中加入0.1~0.3g/ml的石墨烯水溶液，攪拌反應30~50min，再加入膏狀凹凸棒石粘土和硅藻土，繼續反應20~40min；反應結束后，將混合物置于轉速為5000~6000轉/min的剪切機中剪切10~20min，即得所述外殼涂料；（4）人造卵石的制備：將制備得到的外殼涂料均勻涂覆與內核表面，即得所述人造卵石，其中外殼涂覆層的厚度為0.1~3mm。優選地，所述步驟（1）中凹凸棒石粘土預處理時加水的重量為凹凸棒石粘土重量的3~8倍；加入甲醇的體積與凹凸棒石粘土質量比為50ml：5~15g。優選地，所述步驟（1）中酸化過程加入稀鹽酸體積量與凹凸棒質量之比為1ml：5g~15g。優選地，所述步驟（1）中兩次濾餅的洗滌步驟為將濾餅置于蒸餾水中，于超聲條件下超聲5~10min，抽濾，重復兩次操作，即可。優選地，所述步驟（2）中混合料進行模具成型的方法為將混合料二加入到鍛壓機中于90~100mpa條件下進行鍛壓成型。與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：（1）本發明所述的園林池塘用人造卵石不僅具有較好的力學強度及防水侵蝕的作用，還具有較好吸附水中雜質離子、顆粒及漂浮物的作用，能夠有效凈化池塘、為池塘的清潔提供保障，不僅解決了自然資源日漸枯竭和因地域和環境的條件限制致使天然鵝卵石缺乏和選材困難等問題，還為園林提供一個清澈、優美的池塘提供了保障，具有較好的生態環保經濟效益，此外，還能有效去除水中的細菌，防止細菌滋生，為水質的安全性提供了保障。（2）本發明所述的園林池塘用人造卵石采用改性后的凹凸棒石粘土作為吸附載體，由于凹凸棒石粘土獨特的鏈層狀結構及較大的比表面積，使其具有較好的吸附沉降性能，改性之后的凹凸棒石粘土大大增加了其吸附特性，使其不僅對顆粒具有較好的吸附沉降功能，還對離子、染色劑等多種有機物都有較好的吸附作用，為池塘水質凈化提供了保障，還能有效吸附周圍環境中的有毒有害和不良氣味，為園林優雅清新的環境提供了保障。（3）本發明所述的園林池塘用人造卵石的外殼采用石墨烯改性聚氨酯涂料層，由于石墨烯獨特的片層共軛結構，層層疊加形成致密的防護層，能夠有效抑制水對涂料的浸潤與滲透；將石墨烯應用于改性聚氨酯，使得得到的聚氨酯涂層表面形成致密的保護膜，大大提高了人造卵石的防水、防腐蝕效果，進而延長了人造卵石的使用壽命。（4）本發明所述的園林池塘用人造卵石外殼中聚丙烯酰胺的加入，使得人造卵石具有一定的物理沉降作用，為池塘水質凈化提供了條件。內核中添加有甘草、丹皮、板藍根、桑葉等中藥成分，不僅能夠有效殺除水中的細菌，并能有效防止細菌滋生，而且此組分對水生動植物不僅無不良影響，還能調節機體機能，有益無害；添加有活性氧化鋁，有效提高了原料間的反應活性，降低了磚體焙燒溫度；硅藻土的存在，與凹凸棒石粘土的吸附特性具有相得益彰的作用，能有效去除水中懸浮物，凈化水質；玻璃纖維和白炭黑的加入大大增加了人造卵石的力學強度。（5）本發明所述制備方法簡單、操作方便，適合推廣應用。具體實施方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。實施例1：本發明優選實施例的一種園林池塘用人造卵石及制備方法；所述園林池塘用人造卵石，由如下重量的各組分制備而成：內核組分：改性凹凸棒石粘土35份、膏狀凹凸棒石粘土22份、玻璃纖維10份、硅藻土15份、白炭黑9份、活性氧化鋁7份、氯化鈣8份、甘草5份、丹皮12份、板藍根8份、桑葉10份。外殼組分：膏狀凹凸棒石粘土16份、硅藻土6份、聚氨酯28份、聚丙烯酰胺7份、石墨烯2.5份。其中，改性凹凸棒石粘土為經過提純并經酸化及熱改性之后的凹凸棒石粘土。膏狀凹凸棒石粘土為凹凸棒粘土經濕法選礦未進行固液分離前的膏狀凹凸棒石粘土，其中凹凸棒粘土與水的質量比為1:7。本發明制備園林池塘用人造卵石的方法，包括如下步驟：（1）改性凹凸棒石粘土的制備：首先，取天然凹凸棒石粘土進行粉碎至150~200目，加入凹凸棒石粘土重量的6倍量的水，攪拌形成懸浮泥漿，超聲波超聲15min，取上層懸濁液于4500轉/min的離心機中離心處理8min，真空抽濾；將濾餅置于燒杯中，加入甲醇，攪拌成懸浮泥漿，然后于超聲波條件下超聲15min，真空抽濾，干燥得到凹凸棒石粘土預處理產物，其中，加入甲醇的體積與凹凸棒石粘土質量比為50ml：9g；其次，將凹凸棒石粘土預處理產物置于燒瓶中，加入2mol/l的稀鹽酸，于超聲波條件下混合攪拌25min，真空抽濾并洗滌濾餅，其中，加入稀鹽酸體積量與凹凸棒質量之比為1ml：12；將洗滌后的濾餅烘干，然后置于900℃的馬弗爐中焙燒3h，冷卻后研磨至粒徑為150~200目，得到改性后的凹凸棒石粘土；（2）內核的制備：首先，按照配比分別稱取甘草、丹皮、板藍根和桑葉，粉碎至80~100目，混合均勻，得混合物a1；其次，將改性后的凹凸棒石粘土、膏狀凹凸棒石粘土混合均勻，然后再在攪拌條件下依次加入玻璃纖維、硅藻土、白炭黑、活性氧化鋁、氯化鈣及適量的水，混合均勻，然后置于超聲波中超聲25min，再置于轉速為4000轉/min的剪切機中剪切10min，得混合物a2；再次，將混合物a2與a1混合均勻，于超聲波中超聲25min，再靜置3h，將混合物進行模具成型，開模后將其進行烘干、煅燒升溫至900℃，再恒溫焙燒4h，冷卻，切割，即得所述人造卵石內核；（3）外殼涂料的制備：按照配比分別稱取聚氨酯、聚丙烯酰胺加入到反應釜中，于78~80℃條件下攪拌25min；向混合物中加入0.2g/ml的石墨烯水溶液，攪拌反應35min，再加入膏狀凹凸棒石粘土和硅藻土，繼續反應30min；反應結束后，將混合物置于轉速為5000轉/min的剪切機中剪切15min，即得所述外殼涂料；（4）人造卵石的制備：將制備得到的外殼涂料均勻涂覆與內核表面，即得所述人造卵石，其中外殼涂覆層的厚度為0.5mm。步驟（1）中兩次濾餅的洗滌步驟為將濾餅置于蒸餾水中，于超聲條件下超聲10min，抽濾，重復兩次操作，即可。步驟（2）中混合料進行模具成型的方法為將混合料二加入到鍛壓機中于90~100mpa條件下進行鍛壓成型。實施例2：本發明優選實施例的一種園林池塘用人造卵石及制備方法；所述園林池塘用人造卵石，由如下重量的各組分制備而成：內核組分：改性凹凸棒石粘土30份、膏狀凹凸棒石粘土20份、玻璃纖維3份、石墨烯1份、硅藻土10份、白炭黑5份、活性氧化鋁3份、氯化鈣5份、甘草3份、丹皮5份、板藍根5份、桑葉5份；外殼組分：膏狀凹凸棒石粘土10份、硅藻土3份、聚氨酯20份、聚丙烯酰胺5份、石墨烯1份。其中，改性凹凸棒石粘土為經過提純并經酸化及熱改性之后的凹凸棒石粘土。膏狀凹凸棒石粘土為凹凸棒粘土經濕法選礦未進行固液分離前的膏狀凹凸棒石粘土，其中凹凸棒粘土與水的質量比為1:3。本發明制備園林池塘用人造卵石的方法，包括如下步驟：（1）改性凹凸棒石粘土的制備：首先，取天然凹凸棒石粘土進行粉碎至150~200目，加入凹凸棒石粘土重量的3倍量的水，攪拌形成懸浮泥漿，超聲波超聲10min，取上層懸濁液于4000轉/min的離心機中離心處理10min，真空抽濾；將濾餅置于燒杯中，加入甲醇，攪拌成懸浮泥漿，然后于超聲波條件下超聲10min，真空抽濾，干燥得到凹凸棒石粘土預處理產物，其中，加入甲醇的體積與凹凸棒石粘土質量比為50ml：5g；其次，將凹凸棒石粘土預處理產物置于燒瓶中，加入2mol/l的稀鹽酸，于超聲波條件下混合攪拌20min，真空抽濾并洗滌濾餅，其中，加入稀鹽酸體積量與凹凸棒質量之比為1ml：5g；將洗滌后的濾餅烘干，然后置于800℃的馬弗爐中焙燒4h，冷卻后研磨至粒徑為150~200目，得到改性后的凹凸棒石粘土；（2）內核的制備：首先，按照配比分別稱取甘草、丹皮、板藍根和桑葉，粉碎至80~100目，混合均勻，得混合物a1；其次，將改性后的凹凸棒石粘土、膏狀凹凸棒石粘土混合均勻，然后再在攪拌條件下依次加入玻璃纖維、硅藻土、白炭黑、活性氧化鋁、氯化鈣及適量的水，混合均勻，然后置于超聲波中超聲20min，再置于轉速為3000轉/min的剪切機中剪切10min，得混合物a2；再次，將混合物a2與a1混合均勻，于超聲波中超聲20min，再靜置2h，將混合物進行模具成型，開模后將其進行烘干、煅燒升溫至800℃，再恒溫焙燒5h，冷卻，切割，即得所述人造卵石內核；（3）外殼涂料的制備：按照配比分別稱取聚氨酯、聚丙烯酰胺加入到反應釜中，于70~78℃條件下攪拌30min；向混合物中加入0.1g/ml的石墨烯水溶液，攪拌反應30min，再加入膏狀凹凸棒石粘土和硅藻土，繼續反應20min；反應結束后，將混合物置于轉速為5000轉/min的剪切機中剪切20min，即得所述外殼涂料；（4）人造卵石的制備：將制備得到的外殼涂料均勻涂覆與內核表面，即得所述人造卵石，其中外殼涂覆層的厚度為3mm。步驟（1）中兩次濾餅的洗滌步驟為將濾餅置于蒸餾水中，于超聲條件下超聲5min，抽濾，重復兩次操作，即可。步驟（2）中混合料進行模具成型的方法為將混合料二加入到鍛壓機中于90~100mpa條件下進行鍛壓成型。實施例3：本發明優選實施例的一種園林池塘用人造卵石及制備方法；所述園林池塘用人造卵石，由如下重量的各組分制備而成：內核組分：改性凹凸棒石粘土40份、膏狀凹凸棒石粘土30份、玻璃纖維15份、石墨烯3份、硅藻土20份、白炭黑15份、活性氧化鋁10份、氯化鈣10份、甘草8份、丹皮15份、板藍根10份、桑葉15份；外殼組分：膏狀凹凸棒石粘土20份、硅藻土10份、聚氨酯30份、聚丙烯酰胺10份、石墨烯3份。其中，改性凹凸棒石粘土為經過提純并經酸化及熱改性之后的凹凸棒石粘土。膏狀凹凸棒石粘土為凹凸棒粘土經濕法選礦未進行固液分離前的膏狀凹凸棒石粘土，其中凹凸棒粘土與水的質量比為1:3~10。本發明制備園林池塘用人造卵石的方法，包括如下步驟：（1）改性凹凸棒石粘土的制備：首先，取天然凹凸棒石粘土進行粉碎至150~200目，加入凹凸棒石粘土重量的8倍量的水，攪拌形成懸浮泥漿，超聲波超聲15min，取上層懸濁液于5000轉/min的離心機中離心處理5min，真空抽濾；將濾餅置于燒杯中，加入甲醇，攪拌成懸浮泥漿，然后于超聲波條件下超聲15min，真空抽濾，干燥得到凹凸棒石粘土預處理產物，其中，加入甲醇的體積與凹凸棒石粘土質量比為50ml：15g；其次，將凹凸棒石粘土預處理產物置于燒瓶中，加入2mol/l的稀鹽酸，于超聲波條件下混合攪拌30min，真空抽濾并洗滌濾餅，其中，加入稀鹽酸體積量與凹凸棒質量之比為1ml：15g；將洗滌后的濾餅烘干，然后置于1000℃的馬弗爐中焙燒2h，冷卻后研磨至粒徑為150~200目，得到改性后的凹凸棒石粘土；（2）內核的制備：首先，按照配比分別稱取甘草、丹皮、板藍根和桑葉，粉碎至80~100目，混合均勻，得混合物a1；其次，將改性后的凹凸棒石粘土、膏狀凹凸棒石粘土混合均勻，然后再在攪拌條件下依次加入玻璃纖維、硅藻土、白炭黑、活性氧化鋁、氯化鈣及適量的水，混合均勻，然后置于超聲波中超聲30min，再置于轉速為4000轉/min的剪切機中剪切5min，得混合物a2；再次，將混合物a2與a1混合均勻，于超聲波中超聲30min，再靜置4h，將混合物進行模具成型，開模后將其進行烘干、煅燒升溫至1000℃，再恒溫焙燒3h，冷卻，切割，即得所述人造卵石內核；（3）外殼涂料的制備：按照配比分別稱取聚氨酯、聚丙烯酰胺加入到反應釜中，于80~90℃條件下攪拌30min；向混合物中加入0.3g/ml的石墨烯水溶液，攪拌反應50min，再加入膏狀凹凸棒石粘土和硅藻土，繼續反應40min；反應結束后，將混合物置于轉速為6000轉/min的剪切機中剪切10min，即得所述外殼涂料；（4）人造卵石的制備：將制備得到的外殼涂料均勻涂覆與內核表面，即得所述人造卵石，其中外殼涂覆層的厚度為0.1mm。步驟（1）中兩次濾餅的洗滌步驟為將濾餅置于蒸餾水中，于超聲條件下超聲10min，抽濾，重復兩次操作，即可。步驟（2）中混合料進行模具成型的方法為將混合料二加入到鍛壓機中于90~100mpa條件下進行鍛壓成型。將實施例1~3制備得到的園林池塘用人造卵石參照gb／t17431.1-2010《輕集料及其試驗方法第1部分：輕集料》進行強度測試，結果見下表1：人造卵石密度等級（kg/m3）筒壓強度（mpa）實施例16204.5實施例26094.2實施例36154.3由上表1可知，本發明所制備得到的園林池塘用卵石的強度符合標準中一等品的要求，且實施例1所對應的卵石的強度最高，為本發明的最優實施例。將實施例1~3制備得到的園林池塘用人造卵石的吸附性能進行性能測試，分別將試驗用人造卵石置于相同懸浮濃度的水質中靜置10~12h，其中，對照組為常規方法制備的人造卵石，吸附結果見下表2：人造卵石類型懸浮物吸附率（%）實施例192實施例289實施例390對照組46由表2可知，本發明制備得到的卵石較普通人造卵石具有較好的沉降吸附效果，能夠為園林池塘提供清澈、優美的環境提供保障，具有較好的應用價值。綜上所述，本發明所述的園林池塘用人造卵石不僅具有較好的力學強度及防水侵蝕的作用，還具有較好吸附水中雜質離子、顆粒及漂浮物的作用，能夠有效凈化池塘、為池塘的清潔提供保障，不僅解決了自然資源日漸枯竭和因地域和環境的條件限制致使天然鵝卵石缺乏和選材困難等問題，還為園林提供一個清澈、優美的池塘提供了保障，具有較好的生態環保經濟效益，此外，還能有效去除水中的細菌，防止細菌滋生，為水質的安全性提供了保障。以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發明的實質內容。當前第1頁12