本发明涉及人造卵石
技术领域：
，具体涉及一种人造卵石及制备方法。
背景技术：
：园林是组织和引导游人观赏景物的驱足空间,与建筑、水体、山石、植物等造园要素一起组成丰富多彩的园林景观。而园林道路又是园林的脉络,它的规划布局及走向必须满足该区域使用功能的要求，同时也要与周围环境相协调。园林道路是园林的组成部分，起着组织空间、引导游览、交通联系并提供散步休息场所的作用。它象脉络一样，把园林的各个景区景点联成整体。所以,除了具有与人行道路相同的交通功能外，还有许多特有的功能。但现有的园林道路及草丛中大多分布着鹅卵石，而目前，天然石材资源因大量开采和使用已日渐枯竭，天然鹅卵石在电厂、变电站变压器储油池垫层或污水处理承托层作为滤料，以及园林路面、小区人工河、护坡、河道大堤等场合使用。天然鹅卵石受地域、环境的条件限制，具有缺乏、选材困难等局限。因此，用人造鹅卵石来代替天然鹅卵石成为人们关注的重点。公开号为cn106278034a的中国发明专利公开了一种人造卵石，涉及混凝土
技术领域：
，由水泥、中砂、细石、水组成，还掺入了石英砂、硅藻土、颜料或光亮剂拌制而成的强度为c20以上的细石混凝土，通过特制组合式模具一次性浇筑成型的底部为平面、顶部设有企业标志或防滑纹的椭圆体人造卵石；该发明专利提供了一种人造卵石，虽然解决了自然资源日渐枯竭和因地域和环境的条件限制致使天然鹅卵石缺乏和选材困难等问题，但是所述的人造卵石功能单一，不能适应目前市场的需求。因此，研究开发一种既具有较好的应用性能，有能为园林平添姿色的人造卵石为目前研究的重点，也具有较好的应用前景及使用价值。技术实现要素：针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种人造卵石，所述卵石不仅具有较好的力学强度及防水侵蚀的作用，还具有较好吸音、吸附功能，不仅解决了自然资源日渐枯竭和因地域和环境的条件限制致使天然鹅卵石缺乏和选材困难等问题，还为园林提供一个清新、幽静的环境提供了保障，具有较好的生态环保经济效益。本发明解决技术问题采用如下技术方案：本发明涉及一种人造卵石，包括内核和外壳，所述内核包括如下重量份的各组分：改性凹凸棒石粘土20~40份、膏状凹凸棒石粘土30~60份、活性炭10~20份、硅藻土10~20份、碳酸钙10~15份、二氧化硅5~10份、炉渣3~9份、除虫菊5~15份、香樟叶5~10份、薄荷10~15份、丁香油1~5份；所述外壳包括如下重量份的各组分：高粘凹凸棒石粘土5~10份、硅藻土3~10份、聚氨酯20~30份、石墨烯0.1~2份。优选地，所述内核包括如下重量份的各组分：改性凹凸棒石粘土30份、膏状凹凸棒石粘土50份、活性炭15份、硅藻土16份、碳酸钙12份、二氧化硅8份、炉渣6份、除虫菊12份、香樟叶8份、薄荷12份、丁香油3份。优选地，所述外壳包括如下重量份的各组分：高粘凹凸棒石粘土8份、硅藻土6份、聚氨酯26份、石墨烯0.8份。优选地，所述改性凹凸棒石粘土为经过提纯并经酸化及热改性之后的凹凸棒石粘土。本发明还涉及一种制备人造卵石的方法，包括如下步骤：（1）改性凹凸棒石粘土的制备：首先，取天然凹凸棒石粘土进行粉碎至150~200目，加水，搅拌形成悬浮泥浆，超声波超声10~15min，取上层悬浊液于4000~5000转/min的离心机中离心处理5~10min，真空抽滤；将滤饼置于烧杯中，加入甲醇，搅拌成悬浮泥浆，然后于超声波条件下超声10~15min，真空抽滤，干燥得到凹凸棒石粘土预处理产物；其次，将凹凸棒石粘土预处理产物置于烧瓶中，加入2mol/l的稀盐酸，于超声波条件下混合搅拌20~30min，真空抽滤并洗涤滤饼；将洗涤后的滤饼烘干，然后置于800℃~1000℃的马弗炉中焙烧2~4h，冷却后研磨至粒径为150~200目，得到改性后的凹凸棒石粘土；（2）高粘凹凸棒石的制备：取自然风化后的凹凸棒石粘土5~10份，均匀加入0.1~0.3份的碳酸钠，加入清水于超声波条件下进行浸泡3~8h；取浸泡后的凹凸棒石粘土进行搅拌并挤出成型，得到凹凸棒石粘土薄片，然后将薄片与聚丙烯酰胺0.3~0.5份、环氧树脂0.1~0.3份及纤维素0.1~0.3份搅拌混合均匀，研磨至粒径为150~200目即可；（3）内核的制备：首先，按照配比分别称取除虫菊、香樟叶和薄荷，粉碎至80~100目，混合均匀，得混合物a1，按照配比分别称取硅藻土、碳酸钙、二氧化硅和炉渣，粉碎并混合均匀得混合物a2；其次，将改性后的凹凸棒石粘土、膏状凹凸棒石粘土混合均匀，然后再在搅拌条件下加入a1及适量的水，混合均匀，于80℃~100℃条件下反应0.5~2h，向混合物中加入丁香油，然后置于超声波中超声20~30min，得混合物a3；再次，将混合物a3与a2混合均匀，于超声波中超声20~30min，再于转速为3000~4000砖/min剪切机中剪切10~20min，然将混合物进行模具成型，开模后将其进行烘干、煅烧升温至800~1000℃，再恒温焙烧3~5h，冷却，切割，即得所述人造卵石内核；（4）外壳涂料的制备：按照配比称取聚氨酯加入到反应釜中，于70~90℃条件下搅拌10~15min；向混合物中加入0.1~0.3g/ml的石墨烯水溶液，搅拌反应30~50min，再加入高粘凹凸棒石粘土和硅藻土，继续反应20~40min；反应结束后，将混合物置于转速为5000~6000转/min的剪切机中剪切10~20min，即得所述外壳涂料；（5）人造卵石的制备：将制备得到的外壳涂料均匀涂覆与内核表面，即得所述人造卵石，其中外壳涂覆层的厚度为0.1~3mm。优选地，所述步骤（1）中凹凸棒石粘土预处理时加水的重量为凹凸棒石粘土重量的3~8倍；加入甲醇的体积与凹凸棒石粘土质量比为50ml：5~15g。优选地，所述步骤（1）中酸化过程加入稀盐酸体积量与凹凸棒质量之比为1ml：5g~15g。优选地，所述步骤（1）中两次滤饼的洗涤步骤为将滤饼置于蒸馏水中，于超声条件下超声5~10min，抽滤，重复两次操作，即可。优选地，所述步骤（3）中混合料进行模具成型的方法为将混合料二加入到锻压机中于90~100mpa条件下进行锻压成型。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：（1）本发明所述的人造卵石不仅具有较好的力学强度及防水侵蚀的作用，还具有较好吸音和吸附除尘及除异味的功能，不仅解决了自然资源日渐枯竭和因地域和环境的条件限制致使天然鹅卵石缺乏和选材困难等问题，还能有效净化园林空气，为园林提供一个清新、幽静的环境提供了保障，具有较好的生态环保经济效益。（2）本发明所述的人造卵石采用采用凹凸棒石粘土作为基材，由于凹凸棒石粘土独特层链状微结构，能够对声波进行无数次反射、相互叠加、碰撞，最终使得声波转化为热能，声波强度减弱，声音消失，实现消音的作用，为园林提供一个宁静优美的环境提供了条件。同时，由于凹凸棒石粘土较大的比表面积，使其具有优异的吸附性能，能够对有效吸附周围环境中的有毒有害和不良气味，为园林优雅清新的环境提供了保障。（3）本发明所述的人造卵石的外壳采用石墨烯改性聚氨酯涂料层，由于石墨烯独特的片层共轭结构，层层叠加形成致密的防护层，能够有效抑制水对涂料的浸润与渗透；将石墨烯应用于改性聚氨酯，使得得到的聚氨酯涂层表面形成致密的保护膜，大大提高了人造卵石的防水、防腐蚀效果，进而延长了人造卵石的使用寿命。（4）本发明所述的人造卵石外壳中采用高粘凹凸棒石粘土，大大增加了制备过程各原料之间的粘结性能，有效提高了外壳和内核的粘结牢固性。内核中添加有除虫菊、香樟叶、薄荷和丁香油等成分，不仅能够有效驱除蚊虫，并能有效防止卵石上细菌、霉菌的滋生，为人们提供安全的园林环境；活性炭、硅藻土和碳酸钙的存在，与凹凸棒石粘土的吸附特性具有相得益彰的作用，能有效吸附周围环境中的粉尘及异味，还园林以清新的环境。（5）本发明所述制备方法简单、操作方便，适合推广应用。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。实施例1：本发明优选实施例的一种人造卵石及制备方法；所述人造卵石，由如下重量的各组分制备而成：内核组分：改性凹凸棒石粘土30份、膏状凹凸棒石粘土50份、活性炭15份、硅藻土16份、碳酸钙12份、二氧化硅8份、炉渣6份、除虫菊12份、香樟叶8份、薄荷12份、丁香油3份。外壳组分：高粘凹凸棒石粘土8份、硅藻土6份、聚氨酯26份、石墨烯0.8份。本发明所述人造卵石的制备方法，包括如下步骤：（1）改性凹凸棒石粘土的制备：首先，取天然凹凸棒石粘土进行粉碎至150~200目，加入凹凸棒石粘土重量的5倍量的水，搅拌形成悬浮泥浆，超声波超声15min，取上层悬浊液于4000转/min的离心机中离心处理10min，真空抽滤；将滤饼置于烧杯中，加入甲醇，其中，加入甲醇的体积与凹凸棒石粘土质量比为50ml：10g，搅拌成悬浮泥浆，然后于超声波条件下超声15min，真空抽滤，干燥得到凹凸棒石粘土预处理产物；其次，将凹凸棒石粘土预处理产物置于烧瓶中，加入2mol/l的稀盐酸，于超声波条件下混合搅拌25min，真空抽滤并洗涤滤饼，其中，加入稀盐酸体积量与凹凸棒质量之比为1ml：10g；将洗涤后的滤饼烘干，然后置于900℃的马弗炉中焙烧3h，冷却后研磨至粒径为150~200目，得到改性后的凹凸棒石粘土；（2）高粘凹凸棒石的制备：取自然风化后的凹凸棒石粘土8份，均匀加入0.2份的碳酸钠，加入清水于超声波条件下进行浸泡6h；取浸泡后的凹凸棒石粘土进行搅拌并挤出成型，得到凹凸棒石粘土薄片，然后将薄片与聚丙烯酰胺0.3份、环氧树脂0.2份及纤维素0.15份搅拌混合均匀，研磨至粒径为150~200目即可；（3）内核的制备：首先，按照配比分别称取除虫菊、香樟叶和薄荷，粉碎至80~100目，混合均匀，得混合物a1，按照配比分别称取硅藻土、碳酸钙、二氧化硅和炉渣，粉碎并混合均匀得混合物a2；其次，将改性后的凹凸棒石粘土、膏状凹凸棒石粘土混合均匀，然后再在搅拌条件下加入a1及适量的水，混合均匀，于90℃~95℃条件下反应1.5h，向混合物中加入丁香油，然后置于超声波中超声25min，得混合物a3；再次，将混合物a3与a2混合均匀，于超声波中超声25min，再于转速为4000砖/min剪切机中剪切15min，然将混合物进行模具成型，开模后将其进行烘干、煅烧升温至900℃，再恒温焙烧4h，冷却，切割，即得所述人造卵石内核；（4）外壳涂料的制备：按照配比称取聚氨酯加入到反应釜中，于78~80℃条件下搅拌10min；向混合物中加入0.2g/ml的石墨烯水溶液，搅拌反应40min，再加入高粘凹凸棒石粘土和硅藻土，继续反应30min；反应结束后，将混合物置于转速为5000转/min的剪切机中剪切15min，即得所述外壳涂料；（5）人造卵石的制备：将制备得到的外壳涂料均匀涂覆与内核表面，即得所述人造卵石，其中外壳涂覆层的厚度为0.8mm。步骤（1）中滤饼的洗涤步骤为将滤饼置于蒸馏水中，于超声条件下超声10min，抽滤，重复两次操作，即可。步骤（3）中混合料进行模具成型的方法为将混合料二加入到锻压机中于90~100mpa条件下进行锻压成型。实施例2：本发明优选实施例的一种人造卵石及制备方法；所述人造卵石，由如下重量的各组分制备而成：内核组分：改性凹凸棒石粘土20份、膏状凹凸棒石粘土30份、活性炭10份、硅藻土10份、碳酸钙10份、二氧化硅5份、炉渣3份、除虫菊5份、香樟叶5份、薄荷10份、丁香油1份；外壳组分：高粘凹凸棒石粘土5份、硅藻土3份、聚氨酯20份、石墨烯0.1份。本发明所述人造卵石的制备方法，包括如下步骤：（1）改性凹凸棒石粘土的制备：首先，取天然凹凸棒石粘土进行粉碎至150~200目，加入凹凸棒石粘土重量的3倍量的水，搅拌形成悬浮泥浆，超声波超声10min，取上层悬浊液于4000转/min的离心机中离心处理10min，真空抽滤；将滤饼置于烧杯中，加入甲醇，其中，加入甲醇的体积与凹凸棒石粘土质量比为50ml：5g，搅拌成悬浮泥浆，然后于超声波条件下超声10min，真空抽滤，干燥得到凹凸棒石粘土预处理产物；其次，将凹凸棒石粘土预处理产物置于烧瓶中，加入2mol/l的稀盐酸，于超声波条件下混合搅拌20min，真空抽滤并洗涤滤饼，其中，加入稀盐酸体积量与凹凸棒质量之比为1ml：5g；将洗涤后的滤饼烘干，然后置于800℃的马弗炉中焙烧4h，冷却后研磨至粒径为150~200目，得到改性后的凹凸棒石粘土；（2）高粘凹凸棒石的制备：取自然风化后的凹凸棒石粘土5份，均匀加入0.1份的碳酸钠，加入清水于超声波条件下进行浸泡3h；取浸泡后的凹凸棒石粘土进行搅拌并挤出成型，得到凹凸棒石粘土薄片，然后将薄片与聚丙烯酰胺0.3份、环氧树脂0.1份及纤维素0.1份搅拌混合均匀，研磨至粒径为150~200目即可；（3）内核的制备：首先，按照配比分别称取除虫菊、香樟叶和薄荷，粉碎至80~100目，混合均匀，得混合物a1，按照配比分别称取硅藻土、碳酸钙、二氧化硅和炉渣，粉碎并混合均匀得混合物a2；其次，将改性后的凹凸棒石粘土、膏状凹凸棒石粘土混合均匀，然后再在搅拌条件下加入a1及适量的水，混合均匀，于80℃~90℃条件下反应0.5h，向混合物中加入丁香油，然后置于超声波中超声20min，得混合物a3；再次，将混合物a3与a2混合均匀，于超声波中超声200min，再于转速为3000转/min剪切机中剪切20min，然将混合物进行模具成型，开模后将其进行烘干、煅烧升温至800℃，再恒温焙烧5h，冷却，切割，即得所述人造卵石内核；（4）外壳涂料的制备：按照配比称取聚氨酯加入到反应釜中，于70~78℃条件下搅拌15min；向混合物中加入0.1g/ml的石墨烯水溶液，搅拌反应30min，再加入高粘凹凸棒石粘土和硅藻土，继续反应20min；反应结束后，将混合物置于转速为5000转/min的剪切机中剪切20min，即得所述外壳涂料；（5）人造卵石的制备：将制备得到的外壳涂料均匀涂覆与内核表面，即得所述人造卵石，其中外壳涂覆层的厚度为3mm。步骤（1）中滤饼的洗涤步骤为将滤饼置于蒸馏水中，于超声条件下超声5min，抽滤，重复两次操作，即可。步骤（3）中混合料进行模具成型的方法为将混合料二加入到锻压机中于90~100mpa条件下进行锻压成型。实施例3：本发明优选实施例的一种人造卵石及制备方法；所述人造卵石，由如下重量的各组分制备而成：内核组分：改性凹凸棒石粘土40份、膏状凹凸棒石粘土60份、活性炭20份、硅藻土20份、碳酸钙15份、二氧化硅10份、炉渣9份、除虫菊15份、香樟叶10份、薄荷15份、丁香油5份；外壳组分：高粘凹凸棒石粘土10份、硅藻土10份、聚氨酯30份、石墨烯2份。本发明所述人造卵石的制备方法，包括如下步骤：（1）改性凹凸棒石粘土的制备：首先，取天然凹凸棒石粘土进行粉碎至150~200目，加入凹凸棒石粘土重量的8倍量的水，搅拌形成悬浮泥浆，超声波超声15min，取上层悬浊液于5000转/min的离心机中离心处理5min，真空抽滤；将滤饼置于烧杯中，加入甲醇，其中，加入甲醇的体积与凹凸棒石粘土质量比为50ml：15g，搅拌成悬浮泥浆，然后于超声波条件下超声15min，真空抽滤，干燥得到凹凸棒石粘土预处理产物；其次，将凹凸棒石粘土预处理产物置于烧瓶中，加入2mol/l的稀盐酸，于超声波条件下混合搅拌30min，真空抽滤并洗涤滤饼，其中，加入稀盐酸体积量与凹凸棒质量之比为1ml：15g；将洗涤后的滤饼烘干，然后置于1000℃的马弗炉中焙烧2h，冷却后研磨至粒径为150~200目，得到改性后的凹凸棒石粘土；（2）高粘凹凸棒石的制备：取自然风化后的凹凸棒石粘土10份，均匀加入0.3份的碳酸钠，加入清水于超声波条件下进行浸泡8h；取浸泡后的凹凸棒石粘土进行搅拌并挤出成型，得到凹凸棒石粘土薄片，然后将薄片与聚丙烯酰胺0.5份、环氧树脂0.3份及纤维素0.3份搅拌混合均匀，研磨至粒径为150~200目即可；（3）内核的制备：首先，按照配比分别称取除虫菊、香樟叶和薄荷，粉碎至80~100目，混合均匀，得混合物a1，按照配比分别称取硅藻土、碳酸钙、二氧化硅和炉渣，粉碎并混合均匀得混合物a2；其次，将改性后的凹凸棒石粘土、膏状凹凸棒石粘土混合均匀，然后再在搅拌条件下加入a1及适量的水，混合均匀，于100℃条件下反应0.5h，向混合物中加入丁香油，然后置于超声波中超声30min，得混合物a3；再次，将混合物a3与a2混合均匀，于超声波中超声30min，再于转速为4000转/min剪切机中剪切10min，然将混合物进行模具成型，开模后将其进行烘干、煅烧升温至1000℃，再恒温焙烧3h，冷却，切割，即得所述人造卵石内核；（4）外壳涂料的制备：按照配比称取聚氨酯加入到反应釜中，于80~90℃条件下搅拌10min；向混合物中加入0.3g/ml的石墨烯水溶液，搅拌反应50min，再加入高粘凹凸棒石粘土和硅藻土，继续反应40min；反应结束后，将混合物置于转速为6000转/min的剪切机中剪切10min，即得所述外壳涂料；（5）人造卵石的制备：将制备得到的外壳涂料均匀涂覆与内核表面，即得所述人造卵石，其中外壳涂覆层的厚度为0.1mm。步骤（1）中滤饼的洗涤步骤为将滤饼置于蒸馏水中，于超声条件下超声10min，抽滤，重复两次操作，即可。步骤（3）中混合料进行模具成型的方法为将混合料二加入到锻压机中于90~100mpa条件下进行锻压成型。将实施例1~3制备得到的人造卵石参照gb／t17431.1-2010《轻集料及其试验方法第1部分：轻集料》进行强度测试，结果见下表1：人造卵石密度等级（kg/m3）筒压强度（mpa）实施例16564.9实施例26214.3实施例36374.5由上表1可知，本发明所制备得到的人造卵石的强度符合标准中一等品的要求，且实施例1所对应的卵石的强度最高，为本发明的最优实施例。将实施例1~3制备得到的人造卵石的吸附性能进行性能测试，分别将试验用人造卵石置于相同灰尘颗粒密度的密闭空间中静置10~12h，其中，对照组为常规方法制备的人造卵石，吸附结果见下表2：人造卵石类型灰尘颗粒吸附率（%）实施例196实施例291实施例393对照组32由表2可知，本发明制备得到的卵石较普通人造卵石具有较好的吸附除尘效果，为园林提供清新、优美的环境提供保障，具有较好的应用价值。综上所述，本发明所述的人造卵石不仅具有较好的力学强度及防水侵蚀的作用，还具有较好吸音和吸附除尘及除异味的功能，不仅解决了自然资源日渐枯竭和因地域和环境的条件限制致使天然鹅卵石缺乏和选材困难等问题，还能有效净化园林空气，为园林提供一个清新、幽静的环境提供了保障，具有较好的生态环保经济效益。以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。当前第1页12