一种小麦秸秆发酵混凝土砌块及其制备方法与流程

本发明属于道路砌块及其制备方法技术领域，特别是涉及一种利用小麦秸秆发酵制造的混凝土砌块及其制作方法。

背景技术：

交通线路周边以及城市的绿化是现代城市交通建设的一项重要工作，道路边坡护坡工程多使用普通的混凝土砌块，如需要实现在护坡上的绿化，就需要在护坡材料上预留出一定体积的空间，在其中放置土壤用于植物生长。考虑到传统的混凝土砌块不具有蓄水保水能力，更不具有营养性，难以为道路边坡绿化植被提供持久的营养物质条件，传统的混凝土砌块不能与土壤以及其中生长的植物紧密结合，易于产生水土流失，进而导致植物生长困难。

我国是秸秆资源生产大国，年产量约7亿吨，其中水稻、小麦和玉米秸秆所占比例最大，秸秆资源长期以来一直处于低消耗、高产出、高污染的状况。因此，如何提高秸秆综合利用是解决秸秆综合利用的一个重要发展方向。

中国专利文献cn104987121b公开了一种营养型发泡混凝植草砌块及其制备方法，该发泡混凝植草砌块包括发泡混凝骨架和发泡固化营养污泥模块，在所述发泡混凝骨架中间设有凹槽，所述发泡固化营养污泥模块设在发泡混凝骨架的凹槽内，该发明中的发泡混凝骨架整体存在空隙，时间较长会导致水土流失；同时在该发明制备砌块过程中以十二烷基硫酸钠为发泡剂，该发泡剂具有一定毒性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种小麦秸秆发酵混凝土砌块及其制备方法，本发明提供的小麦秸秆发酵混凝土砌块具有较高的强度，能够实现秸秆资源的利用，为植物的生长提供了营养；同时该砌块单侧存在空隙，空心多孔混凝土砌块骨架内部与秸秆发酵模块之间存在一定的空隙，具有良好的透水性与透气性，促进植物的生长，且制备成本较低。

术语解释：

水灰比：指混凝土中水的用量与水泥用量的重量比值。

细砂：一般指平均粒径为0.35～0.25mm。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种小麦秸秆发酵混凝土砌块的制备方法，包括以下步骤：

1)空心多孔混凝土砌块骨架的制备：

配合比1要求：硅酸盐水泥200～350kg/m³，碎石1400～1800kg/m³，减水剂1～1.5kg/m³，水灰比0.2～0.3，其中碎石的粒径为10～15mm；

配合比2要求：硅酸盐水泥200～350kg/m³，细砂300～450kg/m³，减水剂1～1.5kg/m³，水灰比0.25～0.35；

将配合比1与配合比2中的原料分别采用搅拌机进行搅拌制得混凝土浆料，配合比1所制成的浆料倒入空心多孔混凝土砌块骨架模具下层，配合比2制成的浆料倒入模具上层，1～3天脱模并置于室内，自然养护15～20天；

2)秸秆发酵模块的制备：

①小麦秸秆破碎：将自然晾晒干的小麦秸秆去除剩余的叶子，烘干至含水率在3％～5％；将烘干后的小麦秸秆破碎成小麦秸秆碎料，小麦秸秆碎料与水按照固液质量比1∶10～20搅拌混匀制得小麦秸秆碎料混合物，备用；

②筛选复合菌系：

制备用于筛选的mandels培养液，并将步骤①处理后的小麦秸秆碎料混合物按照质量分数为1％～5％加入到mandels培养液中，制得新鲜mandels培养液，灭菌后待用；

所述mandels培养液成分为：(nh4)2so41.4～1.8g/l，mgso4·7h2o0.3～0.6g/l，kh2po42.0～2.5g/l，蛋白胨2.5～3.5g/l，caco32.0～4.0g/l，feso4·7h2o5.0～6.0mg/l，mnso41.6～2.0mg/l，zncl21.7～2.0mg/l，cocl21.7～2.0mg/l，琼脂12.0～13.0g/l，ph为7.5～8.0，溶剂为水，上述物质混合均匀后即为mandels培养液；

③接种菌剂：

新鲜mandels培养液凝固后，接入下列菌源：枯叶土壤、牛粪、堆肥和自然腐烂的小麦秸秆，在25～35℃下恒温培养，1周后小麦秸秆出现明显分解时，将已分解的小麦秸秆转接于新鲜mandels培养液中，在25～35℃下恒温培养，淘汰无分解或分解较弱的菌种，保留分解能力强的菌种，如此转接5～8代后的菌种于低温保存，作为待用的接种菌剂；

④秸秆发酵模块的制备

按照以下组份；

质量分数为40％～60％的小麦秸秆碎料；

质量分数为5％～10％的水；

质量分数为30％～35％的泥土；

将上述组份混合，置于25～35℃下，以20～30转/分的转速搅拌2min，搅拌过程中按照质量分数为5％～10％加入新鲜mandels培养液，及体积百分比2％～5％的接种菌剂，最后将搅拌形成的混合物倒入模具压制成型，置于25～35℃下，3～5天后脱模，制得秸秆发酵模块；

3)小麦秸秆发酵混凝土砌块的制备：

将步骤2)制得的秸秆发酵模块放入步骤1)制得的空心多孔混凝土砌块骨架内，周围保留间隙，即制得小麦秸秆发酵混凝土砌块。

进一步，所述小麦秸秆碎料的粒径为1mm～3mm。

进一步，所述秸秆发酵模块与空心多孔混凝土砌块骨架之间的空隙为2～5mm。

进一步，一种根据上述制备方法制备出的小麦秸秆发酵混凝土砌块，包括空心多孔混凝土砌块骨架和秸秆发酵模块，所述空心多孔混凝土砌块骨架中间具有凹槽，所述秸秆发酵模块在空心多孔混凝土砌块骨架的凹槽内，所述空心多孔混凝土砌块骨架与秸秆发酵模块之间具有2～5mm的空隙。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)本发明巧妙地利用了过剩的小麦秸秆资源，能够消耗大量的秸秆，微生物发酵使秸秆被分解为小分子物质，对环境无污染。

(2)采用本发明制备的小麦秸秆发酵混凝土砌块可以用于道路边坡护坡工程，同时秸秆发酵模块可以提供较好的营养物条件，同时具有良好的蓄水保水性能，有利于植物根系在其中生长。

(3)本发明中所制备的空心多孔混凝土砌块骨架强度较高，质量轻，故制成的小麦秸秆发酵混凝土砌块能够用于实际工程之中。

(4)本发明所制备的空心多孔混凝土砌块骨架与秸秆发酵模块存在一定的间隙，保证了砌块生产初期微生物的繁殖有利于后期的发酵。实现了其营养性与机械强度的协调。

(5)本发明采用配合比1与配合比2，其目的在于配合比1在下层，该配合比1在下层会使骨架下层形成孔隙，其空隙大小适中，而配合比2所提供的配方在上层形成的孔隙极小，解决对比文件中整体存在孔隙导致水土流失的问题。

附图说明

图1为本发明小麦秸秆发酵混凝土砌块的立体结构示意图；

图2为图1中a-a的剖视图；

图中：1-空心多孔混凝土砌块骨架；2-秸秆发酵模块。

具体实施方式

本发明实施例中，所用减水剂的种类并没有特殊限制，市售的所有种类减水剂都可以应用在本发明中；市售的所有种类硅酸盐水泥也均可应用在本发明中。

实施例1

如图1～2所示，本实施例中的一种小麦秸秆发酵混凝土砌块是由空心多孔混凝土砌块骨架和秸秆发酵模块构成，空心多孔混凝土砌块骨架1的中间设有凹槽，所述的秸秆发酵模块2设在空心多孔混凝土砌块骨架1的凹槽内，所述空心多孔混凝土砌块骨架1长390mm，宽190mm，高190mm；空心多孔混凝土砌块骨架1中间的凹槽长320mm，宽120mm，高120mm；秸秆发酵模块2长316mm，宽116mm，高116mm。

上述小麦秸秆发酵混凝土砌块的制备方法，包括以下步骤：

1)空心多孔混凝土砌块骨架的制备：

配合比1要求：硅酸盐水泥200kg/m³，碎石1400kg/m³，减水剂1kg/m³，水灰比0.2，其中碎石的粒径为10～15mm；

配合比2要求：硅酸盐水泥200kg/m³，细砂300kg/m³，减水剂1kg/m³，水灰比0.25；

将配合比1与配合比2中的原料分别采用搅拌机进行搅拌制得混凝土浆料，配合比1所制成的浆料倒入空心多孔混凝土砌块骨架模具下层，配合比2制成的浆料倒入模具上层，1天脱模并置于室内，自然养护15天；

2)秸秆发酵模块的制备：

①小麦秸秆破碎：将自然晾晒干的小麦秸秆去除剩余的叶子，烘干至含水率在3％～5％；将烘干后的小麦秸秆破碎成小麦秸秆碎料，碎料的粒径为1mm，并将小麦秸秆碎料与水按照固液质量比1∶10搅拌混匀制得小麦秸秆碎料混合物，备用；

②筛选复合菌系：

制备用于筛选的mandels培养液，再将步骤①处理后的小麦秸秆碎料混合物按照质量分数为2％加入到mandels培养液中，制得新鲜mandels培养液，灭菌后待用；

上述mandels培养液成分为：(nh4)2so41.4g/l，mgso4·7h2o0.3g/l，kh2po42.0g/l，蛋白胨2.5g/l，caco32.0g/l，feso4·7h2o5.0mg/l，mnso41.6mg/l，zncl21.7mg/l，cocl21.7mg/l，琼脂12.0g/l，ph为7.5，溶剂为水，并将上述物质混匀后即为mandels培养液；

③接种菌剂：

新鲜mandels培养液凝固后，接入下列菌源：枯叶土壤、牛粪、堆肥和自然腐烂的小麦秸秆，在25～35℃下恒温培养，1周后小麦秸秆出现明显分解时，将已分解的小麦秸秆转接于新鲜mandels培养液中，在25～35℃下恒温培养，淘汰无分解或分解较弱的菌种，保留分解能力强的菌种，如此转接5代后的菌种于低温保存，作为待用的接种菌剂；

④秸秆发酵模块的制备

按照以下组份；

质量分数为45％的小麦秸秆碎料；

质量分数为9％的水；

质量分数为38％的泥土；

将上述组份混合，置于25～35℃下，以20转/分的转速搅拌2min，搅拌过程中按照质量分数为8％加入新鲜mandels培养液，及体积百分比2％的接种菌剂，最后将搅拌形成的混合物倒入模具压制成型，置于25～35℃下，3天后脱模，制得秸秆发酵模块；

3)小麦秸秆发酵混凝土砌块的制备：

将步骤2)制得的秸秆发酵模块放入步骤1)制得的空心多孔混凝土砌块骨架内，周围保留2mm间隙，即制得小麦秸秆发酵混凝土砌块。

根据上述制备方法制备出的小麦秸秆发酵混凝土砌块，包括空心多孔混凝土砌块骨架和秸秆发酵模块，所述空心多孔混凝土砌块骨架中间具有凹槽，所述秸秆发酵模块在空心多孔混凝土砌块骨架的凹槽内，所述空心多孔混凝土砌块骨架与秸秆发酵模块之间具有2mm的空隙。

本实例制成的小麦秸秆发酵混凝土砌块的空心多孔混凝土砌块骨架孔隙率20％～30％，ph值7.2～7.7，小麦秸秆发酵混凝土砌块的抗压强度为4.5～5.5mpa，整体干体积密度为250～300kg/m³。

实施例2

本实施例中的小麦秸秆发酵混凝土砌块与实施例1中的小麦秸秆发酵混凝土砌块结构相同。

制备过程如下：

1)空心多孔混凝土砌块骨架的制备：

配合比1要求：硅酸盐水泥220kg/m³，碎石1600kg/m³，减水剂1.2kg/m³，水灰比0.25，其中碎石的粒径为10～15mm；

配合比2要求：硅酸盐水泥220kg/m³，细砂310kg/m³，减水剂1.2kg/m³，水灰比0.28；

将配合比1与配合比2中的原料分别采用搅拌机进行搅拌制得混凝土浆料，配合比1所制成的浆料倒入空心多孔混凝土砌块骨架模具下层，配合比2制成的浆料倒入模具上层，2天脱模并置于室内，自然养护17天；

2)秸秆发酵模块的制备：

①小麦秸秆破碎：将自然晾晒干的小麦秸秆去除剩余的叶子，烘干至含水率在3％～5％；将烘干后的小麦秸秆破碎成小麦秸秆碎料，碎料的粒径为1mm，小麦秸秆碎料与水按照固液质量比1∶15搅拌混匀制得小麦秸秆碎料混合物，备用；

②筛选复合菌系：

制备用于筛选的mandels培养液，再将步骤①处理后的小麦秸秆碎料混合物按照质量分数为3％添加到mandels培养液中，制得新鲜mandels培养液，灭菌后待用；

所述mandels培养液成分为：(nh4)2so41.5g/l，mgso4·7h2o0.4g/l，kh2po42.1g/l，蛋白胨2.5g/l，caco32.1g/l，feso4·7h2o5.0mg/l，mnso41.7mg/l，zncl21.8mg/l，cocl21.8mg/l，琼脂12.0g/l，ph为7.6，溶剂为水，上述物质混匀后即为mandels培养液；

③接种菌剂：

新鲜mandels培养液凝固后，接入下列菌源：枯叶土壤、牛粪、堆肥和自然腐烂的小麦秸秆，在25～35℃下恒温培养，1周后小麦秸秆出现明显分解时，将已分解的小麦秸秆转接于新鲜mandels培养液中，在25～35℃下恒温培养，淘汰无分解或分解较弱的菌种，保留分解能力强的菌种，如此转接6代后的菌种于低温保存，作为待用的接种菌剂；

④秸秆发酵模块的制备

按照以下组份；

质量分数为53％的小麦秸秆碎料；

质量分数为5％的水；

质量分数为34％的泥土；

将上述组份混合，置于25～35℃下，以25转/分的转速搅拌2min，搅拌过程中按照质量分数为8％加入新鲜mandels培养液，及体积百分比3％的接种菌剂，最后将搅拌形成的混合物倒入模具压制成型，置于25～35℃下，4天后脱模，制得秸秆发酵模块；

3)小麦秸秆发酵混凝土砌块的制备：

将步骤2)制得的秸秆发酵模块放入步骤1)制得的空心多孔混凝土砌块骨架内，周围保留2mm的间隙，即制得小麦秸秆发酵混凝土砌块。

本实例制成的小麦秸秆发酵混凝土砌块的空心多孔混凝土砌块骨架孔隙率23％～29％，ph值7.1～7.8，小麦秸秆发酵混凝土砌块的抗压强度为4.7～5.8mpa，整体干体积密度为280～320kg/m³。

实施例3

本实施例中的小麦秸秆发酵混凝土砌块与实施例1中的小麦秸秆发酵混凝土砌块结构相同。

制备过程如下：

1)空心多孔混凝土砌块骨架的制备：

配合比1要求：硅酸盐水泥250kg/m³，碎石1800kg/m³，减水剂1.5kg/m³，水灰比0.3，其中碎石的粒径为10～15mm；

配合比2要求：硅酸盐水泥270kg/m³，细砂320kg/m³，减水剂1.4kg/m³，水灰比0.3；

将配合比1与配合比2中的原料分别采用搅拌机进行搅拌制得混凝土浆料，配合比1所制成的浆料倒入空心多孔混凝土砌块骨架模具下层，配合比2制成的浆料倒入模具上层，3天脱模并置于室内，自然养护20天；

2)秸秆发酵模块的制备：

①小麦秸秆破碎：将自然晾晒干的小麦秸秆去除剩余的叶子，烘干至含水率在3％～5％；将烘干后的小麦秸秆破碎成小麦秸秆碎料，碎料粒径为1mm，小麦秸秆碎料与水按照固液质量比1∶18搅拌混匀制得小麦秸秆碎料混合物，备用；

②筛选复合菌系：

制备用于筛选的mandels培养液，再将步骤①中处理后的小麦秸秆碎料混合物按照质量分数为5％加入到mandels培养液中，制得新鲜mandels培养液，灭菌后待用；

所述mandels培养液成分为：(nh4)2so41.6g/l，mgso4·7h2o0.5g/l，kh2po42.2g/l，蛋白胨2.6g/l，caco32.1g/l，feso4·7h2o5.2mg/l，mnso41.6mg/l，zncl21.7mg/l，cocl21.8mg/l，琼脂12.0g/l，ph为7.5，溶剂为水，上述物质混匀后即为mandels培养液；

③接种菌剂：

新鲜mandels培养液凝固后，接入下列菌源：枯叶土壤、牛粪、堆肥和自然腐烂的小麦秸秆，在25～35℃下恒温培养，1周后小麦秸秆出现明显分解时，将已分解的小麦秸秆转接于新鲜mandels培养液中，在25～35℃下恒温培养，淘汰无分解或分解较弱的菌种，保留分解能力强的菌种，如此转接7代后的菌种于低温保存，作为待用的接种菌剂；

④秸秆发酵模块的制备

按照以下组份；

质量分数为52％的小麦秸秆碎料；

质量分数为8％的水；

质量分数为34％的泥土；

将上述组份混合，置于25～35℃下，以30转/分的转速搅拌2min，搅拌过程中按照质量分数为6％加入新鲜mandels培养液，及体积百分比2％的接种菌剂，最后将搅拌形成的混合物倒入模具压制成型，置于25～35℃下，5天后脱模，制得秸秆发酵模块；

3)小麦秸秆发酵混凝土砌块的制备：

将步骤2)制得的秸秆发酵模块放入步骤1)制得的空心多孔混凝土砌块骨架内，周围保留2mm间隙，即制得小麦秸秆发酵混凝土砌块。

本实例制成的小麦秸秆发酵混凝土砌块的空心多孔混凝土砌块骨架孔隙率25％～30％，ph值7.2～7.7，小麦秸秆发酵混凝土砌块的抗压强度为4.9～6.0mpa，整体干体积密度为300～330kg/m³。

上述实施例中的小麦秸秆发酵混凝土砌块的制备方法还可以制成其它形状或者其它尺寸，在以该方法为基础制备出的小麦秸秆发酵混凝土砌块均属于本发明的保护范围。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。