CN104674755A - 一种生态护坡方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种生态护坡方法包括以下步骤：a)将待处理坡面整理平整；b)铺设下层含肥多孔混凝土；c)在下层含肥多孔混凝土表面喷涂下层水质净化层；d)铺设上层强化多孔混凝土；e)在上层强化多孔混凝土表面喷涂上层水质净化层；f)在上层强化多孔混凝土空隙中填充植生材料；g)自然养护。本发明一种生态护坡方法，采用双层结构协同作用，既能提高生态混凝土的持续肥效，又能增强生态混凝土的水质净化能力，同时还能快速提高坡面稳定及抗水流冲击能力。

Description

一种生态护坡方法
技术领域
本发明涉及环境治理方法，特别涉及一种生态护坡方法。
背景技术
传统的护坡工程在稳固边坡方面卓有成效，但却忽视了环境保护和生物生存的需要。随着人们环保意识的增强和对生态环境进行保护的要求，单一的工程护坡已经不能适应人类社会发展的需要，在护坡的同时考虑如何恢复生态已经被越来越多的专家学者所关注。因此，生态护坡的出现，顺应了人与自然共生的要求，不仅是护坡工程建设的一大进步，也将成为今后护坡工程建设的主流。
多孔混凝土又称环保型混凝土。日本混凝土工学协会于1995年提出了生多孔混凝土的概念：所谓多孔混凝土，指的是一类特种混凝土材料，具有特殊的结构与表面特性，能够适应生物生长，对调节生态平衡、美化环境景观、实现人类与自然的协调具有积极的作用。
多孔混凝土生态护坡可以增强水体的自净功能，改善河道水质。多孔混凝土生态护坡水位变动区的水生植物，既能从水中吸收无机盐类营养物(如氮、磷)，其水下茎、根系又是大量微生物以生物膜形式附着的介质，有利于水体自净；同时其多孔隙结构形成不同流速带和紊流区，有利于氧从空气传入水中，增加溶解氧，帮助好氧微生物、鱼类等水生生物的生长，进一步促进水体自净，改善河道水质，此外多孔混凝土浸泡在水中不断溶出Ca(OH)2，它是一种无剂混凝剂，可以使水中的胶凝物质脱稳絮凝后沉淀下来，大到净化水质的作用。
工程应用实践证明：单一的多孔混凝土虽然在早期可以满足植物的生长，但是随着植物的生长，肥效逐渐丧失，影响植物进一步生长，进而降低水质净化的效果。同时净化水质的能力也随着多孔混凝土中钙成份越来越少而逐渐降低。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种生态护坡方法，采用双层结构协同作用，既能提高生态混凝土的持续肥效，又能增强生态混凝土的水质净化能力，同时还能快速提高坡面稳定及抗水流冲击能力。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明一种生态护坡方法，包括以下步骤：
a)将待处理坡面整理平整；
b)铺设下层含肥多孔混凝土；
c)在下层含肥多孔混凝土表面喷涂下层水质净化层；
d)铺设上层强化多孔混凝上；
e)在上层强化多孔混凝土表面喷涂上层水质净化层；
f)在上层强化多孔混凝土空隙中填充植生材料；
g)自然养护。
步骤b)铺设下层含肥多孔混凝土为：将骨料、结合材、燃烧灰和水搅拌混合，平铺在整理平整的待处理坡面，平板夯实。
所述骨料为碎石污泥干燥物，所述结合材为硅酸盐水泥，所述燃烧灰为木质系生物质燃烧物。
所述下层含肥多孔混凝土中骨料、结合材、燃烧灰和水的重量份为：骨料800-1000份，结合材100份，燃烧灰10-20份，水25-45份；所述骨料包括粒径1-3cm的骨料和粒径0.1-1cm的骨料，所述粒径1-3cm的骨料和所述粒径0.1-1cm的骨料的重量百分比为：粒径1-3cm的骨料50-90％，粒径0.1-1cm的骨料10-50％。
步骤d)铺设上层强化多孔混凝土为：将粗骨料、细骨料、结合材、粉煤灰、减水剂和水搅拌混合，平铺在整理平整的待处理坡面，平板夯实。
所述粗骨料为粒径1-3cm的碎石，所述细骨料为粒径0.1-1cm的人造砂，所述结合材为硅酸盐水泥。
所述上层强化多孔混凝土中粗骨料、细骨料、结合材、粉煤灰、减水剂和水的重量份为：粗骨料800-1200份，细骨料50-100份，结合材100份，粉煤灰0-50份，减水剂0-2份，水25-45份。
步骤c)在下层含肥多孔混凝土表面喷涂下层水质净化层为：待下层含肥多孔混凝土表面初凝固，喷涂TiO2光催化剂和人造沸石。
步骤e)在上层强化多孔混凝士表面喷涂上层水质净化层：待上层强化多孔混凝土表面初凝固，喷涂TiO2光催化剂和人造沸石。
所述喷涂TiO2光催化剂和人造沸石为：将TiO2光催化剂、人造沸石和水泥按照重量份：TiO2光催化剂0-2份，人造沸石0-5份，水泥100份搅拌混合，以粉末干喷或者溶于水形成乳液喷涂。
所述植生材料为土壤、草种、农用复合肥和保水剂的混合物。
所述植生材料中土壤、草种、农用复合肥和保水剂的重量份为：土壤100-300份，草种1份，农用复合肥3份，保水剂0.5份。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
本发明一种生态护坡方法1)木质系生物质燃烧物被包裹在多孔混凝土中，当植物根系扎在该部分，木质系生物质燃烧物中的钾肥成份缓慢释放出来，发挥持久性的肥效；2)多孔混凝土的表面喷涂TiO2光催化剂在光照作用下，在水中不断的产生OH自由基，分解有害成分；3)人造沸石比表面积大、吸附性能强，可有效吸附水质中的重金属等有害成分；4)上层强化多孔混凝土可以抵抗水流冲击，保持坡面的稳定性，发挥护坡的作用，同时有利于植物的生长；5)双层结构协同作用，既能提高生态混凝土的持续肥效，又能增强生态混凝土的水质净化能力，同时还能快速提高坡面稳定及抗水流冲击能力。
附图说明
图1为本发明一种生态护坡方法示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
如图1所示，本发明一种生态护坡方法，包括以下步骤：
a)将待处理坡面整理平整。
b)铺设下层含肥多孔混凝土：将骨料、结合材、燃烧灰和水搅拌混合，平铺在整理平整的待处理坡面，平板夯实。骨料包括粗骨料(粒径1-3cm的骨料)和细骨料(粒径0.1-1cm的骨料)，粗骨料为粒径2cm左右的碎石污泥干燥物，细骨料为粒径0.5cm左右的碎石污泥干燥物；结合剂为普通硅酸盐水泥525R(江苏省南京长江水泥(集团)公司中国水泥厂)；燃烧灰为树皮燃烧灰，化学组成见表1；水为自来水。下层含肥多孔混凝土中骨料、结合材、燃烧灰和水的重量份为：粗骨料700份，细骨料150份，结合材115份，燃烧灰12份，水45份。
表1
成分 C SiO2 CaO Al2O3 K2O Fe2O3 MgO
含量/％ 25.5 11.4 29.9 6.6 8.7 1.9 5.5
c)在下层含肥多孔混凝土表面喷涂下层水质净化层：待下层含肥多孔混凝土表面初凝固，将TiO2光催化剂、人造沸石和水泥搅拌混合，以粉末干喷或者溶于水形成乳液喷涂。TiO2为纳米TiO2白色粉沫，型号VK-TG01(杭州万景新材料有限公司)，PH值6-8，平均粒径25nm；人造沸石为化学组成见表2(宁海县嘉和化工有限公司)，比重1.92g/cm3，粒径分布0.5-1mm。TiO2光催化剂、人造沸石和水泥的重量份为：TiO2光催化剂1份，人造沸石5份，水泥100份。
表2
组成 SiO2 AL2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O
含量/％ 71.4 14.2 1.8 2.1 1.4 2.5 1.2
d)铺设上层强化多孔混凝土：将粗骨料、细骨料、结合材、粉煤灰和减水剂搅拌混合均匀，最后加入水，搅拌均匀，平铺在整理平整的待处理坡面，平板夯实。粗骨料为粒径2cm左右的碎石；细骨料为粒径0.5cm左右的人造沙；结合剂为普通硅酸盐水泥525R(江苏省南京长江水泥(集团)公司中国水泥厂)；粉煤灰为取自南京某发电厂；高性能减水剂为M1系列高减水聚羧酸减水剂(江苏奥莱特新材料有限公司)；水为自来水。上层强化多孔混凝土中粗骨料、细骨料、结合材、粉煤灰、减水剂和水的重量份为：粗骨料1360份，细骨料100份，结合材123份，粉煤灰60份，减水剂0份，水35份。
e)在上层强化多孔混凝土表面喷涂上层水质净化层：待上层强化多孔混凝土表面初凝固，将TiO2光催化剂、人造沸石和水泥搅拌混合，以粉末干喷或者溶于水形成乳液喷涂。TiO2为纳米TiO2白色粉沫，型号VK-TG01(杭州万景新材料有限公司)，PH值6-8，平均粒径25nm；人造沸石为化学组成见表2(宁海县嘉和化工有限公司)，比重1.92g/cm3，粒径分布0.5-1mm。TiO2光催化剂、人造沸石和水泥的重量份为：TiO2光催化剂1份，人造沸石5份，水泥100份。
f)在上层强化多孔混凝土空隙中填充植生材料：植生材料应根据现场环境、植物种类以及边坡治理需要进行选择，基本构成为土壤、草种、农用复合肥和保水剂的混合物。植生材料中土壤、草种、农用复合肥和保水剂的重量份为：土壤12000份，草种45份，农用复合肥150份，保水剂20份。
g)自然养护。
实施例2：
本发明一种生态护坡方法，采用与实施例1相同的步骤方法，并重新设定实施例1步骤b)下层含肥多孔混凝土中骨料、结合材、燃烧灰和水的重量份作为本实施例，具体为：粗骨料500份，细骨料350份，结合材115份，燃烧灰12份，水45份。
实施例3：
本发明一种生态护坡方法，采用与实施例1相同的步骤方法，并重新设定实施例1步骤b)下层含肥多孔混凝土中骨料、结合材、燃烧灰和水的重量份，具体为：粗骨料700份，细骨料150份，结合材115份，燃烧灰20份，水45份；重新设定实施例1步骤c)下层水质净化层中TiO2光催化剂、人造沸石和水泥的重量份，具体为：TiO2光催化剂1份，人造沸石5份，水泥100份作为本实施例。
比较例1：
本发明一种生态护坡方法，采用与实施例1相同的步骤方法，并重新设定实施例1步骤b)下层含肥多孔混凝土中骨料、结合材、燃烧灰和水的重量份作为本比较例，具体为：粗骨料850份，细骨料0份，结合材115份，燃烧灰12份，水45份。
比较例2：
本发明一种生态护坡方法，采用与实施例1相同的步骤方法，并重新设定实施例1步骤b)下层含肥多孔混凝土中骨料、结合材、燃烧灰和水的重量份作为成本比较例，具体为：粗骨料350份，细骨料500份，结合材115份，燃烧灰12份，水45份。
为了测试本发明一种生态护坡方法的效果，分别按照实施例1、实施例2、实施例3、比较例1和比较例2的方法制作试件，进行性能测试。以直径10cm，高20cm的模具制作各试件。自然养护，1天后脱模，7天和28天后测试压缩强度，28天后测试透水系统。各试件材料配比见表3中，各试件的压缩强度及透水系数测试结果见表4。
表4测试结果表明：下层含肥多孔混凝土中骨料(碎石污泥干燥物)比例过大，会降低多孔混凝土的强度，当骨料(碎石污泥干燥物)比例过小，则多孔混凝土强度孔隙率较小，不利于植物生长；燃烧灰(木质系生物质燃烧物)比例过小，则含肥成分料小，肥力持久性较低，但是当燃烧灰(木质系生物质燃烧物)过大，则会降低多孔混凝土强度。当粗骨料比例超过90％，孔隙较大，多孔混凝土强度较低，当粗骨料比例低于50％，孔隙被细骨料占据，多孔混凝土强度孔隙率较小，不利于植物生长。
表3
表4
将试件放入从南京秦淮河取回的水中，30天后观测水质的变化，结果见表5。TiO2光催化剂和人造沸石比例越小，达不到光催化分解有害物质以及吸附重金属的作用，但是比例过大，则会增加综合成本，且降低表面强度、影响整体外观。
表5
以实施例1制作试件：在面积1m2的模具中，制作厚度5cm的下层含肥多孔混凝土喷涂下层水质净化层，然后在下层水质净化层上制作厚度5cm的上层强化多孔混凝土喷涂上层水质净化层，表层覆植生材料，植生材料构成如表6。采用同样的制作方法，将比较例2制作对比试件。观测植物生长情况，对比结果见表7。
结果表明：本发明生态护坡方法既有较高坡面的强度，又有较好的水质净化能力；植生试验进一步证明该方法肥效持久，有利于植物生长。
表6
组成 土壤 种子 复合肥 保水剂
含量/g 12000 45 150 20
表7
实施例1 比较例2
出苗率/％ 80 80
15天后植物生长高度/cm 5.4 5.2
30天后植物生长高度/cm 12.4 10.4
60天后植物生长高度/cm 15.2 11.8
90天后植物生长高度/cm 17.6 11.3
90天后植物覆盖度/％ 90 45

Claims (10)

1.一种生态护坡方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)将待处理坡面整理平整；
b)铺设下层含肥多孔混凝土；
c)在下层含肥多孔混凝土表面喷涂下层水质净化层；
d)铺设上层强化多孔混凝土；
e)在上层强化多孔混凝土表面喷涂上层水质净化层；
f)在上层强化多孔混凝土空隙中填充植生材料；
g)自然养护。
2.根据权利要求1所述生态护坡方法，其特征在于，步骤b)铺设下层含肥多孔混凝土为：将骨料、结合材、燃烧灰和水搅拌混合，平铺在整理平整的待处理坡面，平板夯实。
3.根据权利要求1所述生态护坡方法，其特征在于，所述骨料为碎石污泥干燥物，所述结合材为硅酸盐水泥，所述燃烧灰为木质系生物质燃烧物。
4.根据权利要求2或3所述生态护坡方法，其特征在于，所述下层含肥多孔混凝土中骨料、结合材、燃烧灰和水的重量份为：骨料800-1000份，结合材100份，燃烧灰10-20份，水25-45份；所述骨料包括粒径1-3cm的骨料和粒径0.1-1cm的骨料，所述粒径1-3cm的骨料和所述粒径0.1-1cm的骨料的重量百分比为：粒径1-3cm的骨料50-90％，粒径0.1-1cm的骨料10-50％。
5.根据权利要求1所述生态护坡方法，其特征在于，步骤d)铺设上层强化多孔混凝土为：将粗骨料、细骨料、结合材、粉煤灰、减水剂和水搅拌混合，平铺在整理平整的待处理坡面，平板夯实。
6.根据权利要求5所述生态护坡方法，其特征在于，所述上层强化多孔混凝土中粗骨料、细骨料、结合材、粉煤灰、减水剂和水的重量份为：粗骨料800-1200份，细骨料50-100份，结合材100份，粉煤灰0-50份，减水剂0-2份，水25-45份；所述粗骨料为粒径1-3cm的碎石，所述细骨料为粒径0.1-1cm的人造砂，所述结合材为硅酸盐水泥。
7.根据权利要求1所述生态护坡方法，其特征在于，步骤c)在下层含肥多孔混凝土表面喷涂下层水质净化层为：待下层含肥多孔混凝土表面初凝固，喷涂TiO2光催化剂和人造沸石。
8.根据权利要求1所述生态护坡方法，其特征在于，步骤e)在上层强化多孔混凝土表面喷涂上层水质净化层：待上层强化多孔混凝土表面初凝固，喷涂TiO2光催化剂和人造沸石。
9.根据权利要求8或9所述生态护坡方法，其特征在于，所述喷涂TiO2光催化剂和人造沸石为：将TiO2光催化剂、人造沸石和水泥按照重量份：TiO2光催化剂0-2份，人造沸石0-5份，水泥100份搅拌混合，以粉末干喷或者溶于水形成乳液喷涂。
10.根据权利要求1所述生态护坡方法，其特征在于，所述植生材料为土壤、草种、农用复合肥和保水剂的混合物，所述植生材料中土壤、草种、农用复合肥利保水剂的重量份为：土壤100-300份，草种1份，农用复合肥3份，保水剂0.5份。
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