CN103570310A - 一种植生型多孔混凝土的护岸构件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种植生型多孔混凝土的护岸构件及其制备方法，包括护岸构件本体，所述的护岸构件本体采用水泥、碎石、水、减水剂、草木灰制成且所述的护岸构件本体的孔隙率为22%～28%，水灰比为0.22～0.28，灰集比为0.18～0.20，其中减水剂占水泥用量的0.2%～0.8%，草木灰占水泥用量的8%～12%，碎石粒径为19～26.5mm。本发明是一种原料与配合比简单、经济实用、高效环保，且能为绿色植物、小型水生生物以及微生物提供生长空间的植生型多孔混凝土护岸构件，其生产方法简单可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型植生型多孔混凝土的护岸构件与制备方法。技术领域属于河道整治、生态混凝土和环保材料领域。
本发明构件采用有特殊级配的集料和胶凝材料制成，不仅能满足各项力学性能要求，而且由于多孔混凝土具有连续空隙，为绿色植物提供了生长的基盘，植物根系可贯穿混凝土内部达到土壤中，对岸坡起到稳固作用。由于其表面可生长绿色植物，既保持了绿色自然景观，又改善了周围大气的环境。同时，多孔混凝土凹凸不平的表面及连续孔隙内部为微生物和小型水生动物提供生息空间，保持了生物的多样性，从而形成自然生态型的河道护岸等。另外，附着在多孔混凝土上的各种菌类能将有机物分解成无机物，而水中微生物又能吸收这些无机物通过进行光合作用，产生有机物。这样反复多次形成的食物链间接对河流水质进行净化，提高河道自身净化能力。
背景技术
传统的河道护岸工程，着重考虑行洪防洪、波浪冲刷、船舶冲撞等问题，大多采用浆砌石、干砌石、混凝土或者钢筋混凝土等材料，结构形式为刚性。这些结构给人灰、冷、硬的感觉，景观效果不理想，生态性差，不利人与自然的和谐。为改变这一现状，交通部把新型护岸型式的研究列入了“十一五”规划的示范工程项目。
植生型多孔混凝土是将无砂多孔混凝土作为植物生长基体，这是一种新兴起的生态混凝土，而多孔混凝土本身并不是新的材料。早在1852年，英国就在两栋建筑物的建设中使用了多孔混凝土。20世纪50年代，多孔混凝土被做成预制板材，用作建筑物的隔墙，并在北欧挪威和瑞典等寒冷地区的国家当作建筑物的墙体材料。但是，在植被护坡上多孔混凝土并未得到应有的发展，真正把多孔混凝土作为植被混凝土来研究，最早开始于日本。20世纪90年代起，日本最早开始研究多孔连续型绿化混凝土，将多孔混凝土作为骨架，在其内部填充保水性材料，表面覆以薄层土并种植各种植物，达到加固和绿化道路边坡、河堤护岸的目的。1995年日本混凝土工学协会提出了生态混凝土的概念并专门设立了“生态混凝土研究委员会”，主要开展多孔植被混凝土的研究。2001年4月，日本“先端建设技术中心”制定了多孔植被混凝土河川护岸工法，以推进具有生态效应的多孔植被混凝土的应用进程。日本国内应用这种技术已经有数百个工程实例，如用来构筑堤坝、河岸、公路边坡等。欧美发达国家在多孔透水混凝土方面发展较早，技术比较成熟，应用也比较广泛，但在植生型多孔混凝土方面，相对于日本而言，起步比较晚。目前，欧美还处于技术攻关阶段，一些应用的工程多引进日本技术。
国内对植生型多孔混凝土的研究还处于起步阶段，吉林省水利实业公司1998年引进日本技术，在中国进行推广，但由于价格太高，效果不理想。另外，江苏大学、东南大学等在多孔混凝土方面有所研究，主要集中在植生型多孔混凝土强度和孔隙率关系等方面的探索。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种原料与配合比简单、经济实用、高效环保，且能为绿色植物、小型水生生物以及微生物提供生长空间的植生型多孔混凝土的护岸构件。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供该植生型多孔混凝土的护岸构件的制备方法。
为了解决上述第一技术问题，本发明提供的植生型多孔混凝土的护岸构件，包括护岸构件本体，所述的护岸构件本体采用水泥、碎石、水、减水剂、草木灰制成，且所述的护岸构件本体的孔隙率为22%～28%，水灰比为0.22～0.28，灰集比为0.18～0.20，其中减水剂占水泥用量的0.2%～0.8%，草木灰占水泥用量的8%～12%，碎石粒径为19～26.5mm。
所述的水泥为普通硅酸盐水泥（R42.5），碎石粒径为19～26.5mm，水灰比为0.25，减水剂占水泥用量的0.5%，草木灰占水泥用量的10%。
所述的护岸构件本体为瓶型护岸构件型式，上部是正六边形，中部是弧线形的棱台，上底为正方形，下底为正方形，下部是方形棱台，上底为正方形，下底为正方形，上表面中间预留锥台，在侧面采用凹槽。
所述的瓶型护岸构件型式的上部是边长为200mm的正六边形，高为50mm，中部是弧线形的棱台，上底为边长250mm的正方形，下底为边长150mm的正方形，高100mm，下部是方形棱台，上底为边长250mm的正方形，下底为边长150mm的正方形，高250mm，上表面中间预留上半径为75mm，下半径为50mm，高为100mm的锥台。
所述的护岸构件本体为箱型护岸构件型式，是在长方体中央对称地预留两个长方体孔，侧面设计预留圆孔，贯穿整个护岸构件，便于构件与构件间的连接。
所述的箱型护岸构件型式是在长为1000mm，宽为500mm，高为250mm的长方体中央，对称地预留两个长为350mm，宽为300mm，高为200mm的长方体孔，侧面设计半径为75mm的预留圆孔，贯穿整个护岸构件。
所述的护岸构件本体为“工”字型护岸构件型式，上下均为长方体，中间为长方体，上、中、下三个部分由两个尺寸相同的棱台连接。
所述的“工”字型护岸构件型式的上下均为长方体，长为600mm，宽为400mm，上部高为100mm，下部高为150mm，中间为长方体，底面是边长为280mm的正方形，高为130mm，上、中、下三个部分由两个尺寸相同的棱台连接，高为50mm。
为了解决上述第二个技术问题，本发明提供的制备植生型多孔混凝土的护岸构件的方法，碎石经人工筛分，冲洗干净，擦拭表面水，再将碎石、水泥、减水剂和草木灰倒入搅拌机，先干拌30s，使碎石和水泥搅拌均匀，充分接触；按配合比计算所得，量取所需水量，倒入搅拌机中，搅拌120s；搅拌完成后，卸料；采用人工振捣法，将拌合料分三次装入试模中，每装一层后，用捣棒插捣25下；最后用木质砌刀将表面整平。在自然养护的基础上洒水养护，用湿布覆盖试件表面，每隔两天洒水一次，使试件保持湿润。
采用上述技术方案的植生型多孔混凝土的护岸构件，其原料由普通硅酸盐水泥（R42.5）、碎石、自来水、减水剂和草木灰组成，通过调节目标孔隙率，得出混凝土最佳配合比，最终制备形成所需的多孔混凝土护岸构件。在满足其力学性能的基础上，为绿色植物、小型水生生物以及微生物提供生长空间，不仅保持了绿色自然景观，改善了周围大气的环境，还能间接对河流水质进行净化。
本发明具有以下优点：
1、通过计算普通硅酸盐水泥与碎石等原料的配比来控制构件的孔隙率，从而到达良好的透水性和透气性，为植物提供生长所需的湿度、水分和空气。实现护岸与美化环境共同效应，并且所需原料极为普通，制作过程简单，易于实现。
2、本发明生态护岸构件具有良好的植生性。由于其表面能生长绿色植物，既能保持绿色自然景观，又能改善周围大气环境。
3、本发明生态护岸构件具有良好的通透性，促进岸坡土体与河流水体的物质交换。微生物能在多孔混凝土凹凸不平的表面及连续孔隙内部生息，通过好氧型营养细菌、硝化细菌等将有机物进行分解成无机物。同时水中微生物又能将这些无机物通过光合作用转换成有机物，这样反复多次形成的食物链间接对河流水质进行净化。
4、本发明生态护岸构件采用预制构件施工方式，采用三种模具进行预制构件的制作，有利于生产的自动化和流水化，便于养护，提高施工效率。
附图说明
图1为本发明的瓶型护岸构件主视图。
图2为本发明的瓶型护岸构件左视图。
图3为本发明的瓶型护岸构件仰视图。
图4为本发明的箱型护岸构件主视图。
图5为本发明的箱型护岸构件左视图。
图6为本发明的箱型护岸构件俯视图。
图7为本发明的“工”字型护岸构件主视图。
图8为本发明的“工”字型护岸构件左视图。
图9为本发明的“工”字型护岸构件仰视图。
图10是瓶型护岸构件施工断面图。
图11是瓶型护岸构件施工平面图。
图12是箱型护岸构件施工断面图。
图13是“工”字型护岸构件施工断面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
护岸构件本体采用水泥、碎石、水、减水剂、草木灰制成且护岸构件本体的孔隙率为22%～28%，其中水灰比0.22～0.28，灰集比0.18～0.20，减水剂占水泥用量的0.2%～0.8%，草木灰占水泥用量的8%～12%，碎石粒径为19～26.5mm。
所采用的水泥为普通硅酸盐水泥（R42.5），碎石粒径为19～26.5mm，水灰比为0.25，减水剂占水泥用量的0.5%，草木灰占水泥用量的10%，孔隙率为25%。
植生型多孔混凝土的护岸构件的制备方法，碎石经人工筛分，冲洗干净，用润湿的干毛巾擦拭表面水，再将碎石、水泥、减水剂和草木灰倒入搅拌机，先干拌30s，使碎石和水泥搅拌均匀，充分接触；按配合比计算所得，量取所需水量，倒入搅拌机中，搅拌120s；搅拌完成后，卸料；采用人工振捣法，将拌合料分三次装入试模中，每装一层后，用捣棒插捣25下；最后用木质砌刀将表面整平。在自然养护的基础上洒水养护，用湿布覆盖试件表面，每隔两天洒水一次，使试件保持湿润。
本发明采用3种不同型式的生态混凝土预制构件进行实施。
（1）如图1、图2和图3所示为瓶型护岸构件型式1，上部是边长为200mm的正六边形，高为50mm，中部是弧线形的棱台，上底为边长250mm的正方形，下底为边长150mm的正方形，高100mm。下部是方形棱台，上底为边长250mm的正方形，下底为边长150mm的正方形，高250mm。上表面中间预留上半径为75mm，下半径为50mm，高为100mm的锥台2，以便植生。此构件顶部预留锥台2，将天然土壤、保水剂、肥料以及植物种子填入锥台内。在构件侧面采用凹槽设计，在花瓶式护面砖的中部两侧设计凹槽3，可增强混凝土构件与土体的咬合，增加护岸的稳定性。瓶型植生型多孔混凝土护岸构件，表面正六面体结构，便于拼接美观；整体上大下小，下部埋于土体，可适用于不同坡比的护岸，也便于植物穿透多孔混凝土扎根土体。护面砖单块重量约为23kg，结构小巧，易于搬运，便于施工。施工断面图如图10和图11。
本结构适用于强度要求比较高的护坡，可防止背面土砂流失；表面留有孔洞，可利于植生；可适用边坡变化较复杂的坡面，设置在水中的情况下，可为小型水生生物提供生息场所。
（2）如图4、图5和图6所示为箱型护岸构件型式4，该结构型式的俯视图如“日“字，是在长为1000mm，宽为500mm，高为250mm的长方体中央，对称地预留两个长为350mm，宽为300mm，高为200mm的长方体孔5。结构侧面设计半径为75mm的预留圆孔6，贯穿整个护面长度方向。箱型植生型多孔混凝土护岸构件，形状规则，结构简单，成型方便，预留给植物生长的空间较大，植物生长状况会比较好。侧面的预留圆孔6，为物质交换和根系侧向生长提供通道，有利于块体与块体以及块体与岸坡土体之间的连接，便于提高护岸的整体性。该护面砖单个重量约为157kg，且预留长方体孔可填土或者天然石料等，故该护岸形式的自重大，稳定性好。图12为箱型植生型多孔混凝土护岸的施工断面图。如图所示，该种护岸形式在实际中可做成台阶状，植物生长在台阶上，既有层次感，又能满足人们的亲水需求。
该结构具有以下特征：跟同类型结构的混凝土构件相比具有经济上的优越性，由于采用混凝土结构，具有高耐磨性和强腐蚀性特点；由于多孔性及透水性特点，内部填充土壤或杂石等，可具备为鱼类及小生物提供生存空间，具有绿化环保功能；可适用于水流冲刷比较严重的护坡岸段。
（3）如图7、图8和图9所示为“工”字型护岸构件型式7，上下均为长方体，长为600mm，宽为400mm，上部高为100mm，下部高为150mm。中间为长方体，底面是边长为280mm的正方形，高为130mm。上、中、下三个部分由两个尺寸相同的棱台连接，高为50mm。“工”字型护岸构件构造严密，表面没有预留植物生长孔，抗冲刷性能较好。该形式单块护面砖重量约为160kg，自身重量大，稳定性好。图13为“工”字型植生型多孔混凝土护岸的施工断面图。各“工”字紧密拼接，“工”字内空间由石料或者土体填满，增加护岸自重，增强岸坡稳定性。
本结构具有以下特征：具有传统护岸结构相同的安定性，由于结构表面的多孔性，具有优越的透气性、透水性，达到与自然共生的可能；背面填充材料可利用当地土壤、杂石及一些再生材料。使用与大型的护坡及具有较强的抗冲刷能力。
Claims (9)
1.一种植生型多孔混凝土的护岸构件，包括护岸构件本体，其特征在于：所述的护岸构件本体采用水泥、碎石、水、减水剂、草木灰制成，且所述的护岸构件本体的孔隙率为22%～28%，水灰比为0.22～0.28，灰集比为0.18～0.20，其中减水剂占水泥用量的0.2%～0.8%，草木灰占水泥用量的8%～12%，碎石粒径为19～26.5mm。
2.根据权利要求1所述的植生型多孔混凝土的护岸构件，其特征在于：所述的水泥为普通硅酸盐水泥（R42.5），碎石粒径为19～26.5mm，水灰比为0.25，减水剂占水泥用量的0.5%，草木灰占水泥用量的10%，孔隙率为25%。
3.根据权利要求1或2所述的植生型多孔混凝土的瓶型护岸构件，其特征在于：所述的护岸构件本体的形状为瓶形，上部是正六边形；中部是弧线形的棱台，上底为正方形，下底为正方形；下部是方形棱台，上底为正方形，下底为正方形，上表面中间预留锥台，在侧面采用凹槽。
4.根据权利要求3所述的植生型多孔混凝土的瓶型护岸构件，其特征在于：所述的瓶型护岸构件的上部是边长为200mm的正六边形，高为50mm，中部是弧线形的棱台，上底为边长250mm的正方形，下底为边长150mm的正方形，高100mm，下部是方形棱台，上底为边长250mm的正方形，下底为边长150mm的正方形，高250mm，上表面中间预留上半径为75mm，下半径为50mm，高为100mm的锥台。
5.根据权利要求1或2所述的植生型多孔混凝土的箱型护岸构件，其特征在于：所述的护岸构件本体的形状为箱形，是在长方体中央对称地预留两个长方体孔，侧面设计预留圆孔，纵向贯穿整个构件。
6.根据权利要求5所述的植生型多孔混凝土的箱型护岸构件，其特征在于：所述的箱型护岸构件是在长为1000mm，宽为500mm，高为250mm的长方体中央，对称地预留两个长为350mm，宽为300mm，高为200mm的长方体孔，侧面设计半径为75mm的预留圆孔，贯穿整个护岸构件。
7.根据权利要求1或2所述的植生型多孔混凝土的“工”字型护岸构件，其特征在于：所述的护岸构件本体的形状为“工”字型，上下均为长方体，中间为长方体；上、中、下三个部分由两个尺寸相同的棱台连接。
8.根据权利要求7所述的植生型多孔混凝土的“工”字型护岸构件，其特征在于：所述的“工”字型护岸构件的上下均为长方体，长为600mm，宽为400mm，上部高为100mm，下部高为150mm，中间为长方体，底面是边长为280mm的正方形，高为130mm，上、中、下三个部分由两个尺寸相同的棱台连接，高为50mm。
9.制备权利要求1所述的植生型多孔混凝土的护岸构件的方法，其特征在于：碎石经人工筛分，冲洗干净，擦拭表面水，再将碎石、水泥、减水剂和草木灰倒入搅拌机，先干拌30s，使碎石和水泥搅拌均匀，充分接触；按配合比计算所得，量取所需水量，倒入搅拌机中，搅拌120s；搅拌完成后，卸料；采用人工振捣法，将拌合料分三次装入试模中，每装一层后，用捣棒插捣25下；最后用木质砌刀将表面整平。在自然养护的基础上洒水养护，用湿布覆盖试件表面，每隔两天洒水一次，使试件保持湿润。
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