CN105174861B - 一种种植用海绵体园林废弃物混凝土 - Google Patents

一种种植用海绵体园林废弃物混凝土 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种种植用混凝土及其制备方法和应用。该混凝土包括水泥、砂子、石子，还包括园林废弃物、缓释肥和土。本发明实现了对园林废弃物材料再生资源的优化配置。本发明的种植用混凝土具有较好的吸水性、透水性、透气性和较高的强度。将本发明的种植用混凝土用作植物培养基质，起到了美化环境、不增加城市内涝负担、经济、环保的作用，且制备方法简单。

Description

一种种植用海绵体园林废弃物混凝土
技术领域
本发明涉及一种混凝土，尤其是一种种植用海绵体园林废弃物混凝土。
背景技术
居室、办公室、人类生活及工作环境中，点缀的花草树木其传统培养基质一般为土质，其缺陷是容易扬尘，污染环境。大雨暴雨时，土质与水结合形成大量污水，一方面造成土壤流失，另一部方面污染环境给人们出行及后期打扫卫生造成不便。大量泥沙进入下水管道还造成管道径流变小，加大城市内涝程度，甚至造成管道拥堵。而混杂了大量泥沙的水源的处理也增加了城市负担。
对于盆栽植物，现有技术一般还需要额外的容器来盛放培养基质。这必然增加了费用。
发明内容
为了寻找一种更经济、简便、环保、美观的培养基质。发明人在现有知识的基础上苦思悯想，发挥创造性的大胆尝试，并经过多次试验研究出了一种种植用海绵体园林废弃物混凝土。其目的是美化环境、不增加城市内涝负担、经济、环保的种植和栽培植物。
本发明提供了一种种植用混凝土，包括水泥、砂子、石子，还包括园林废弃物、缓释肥和土。
进一步地，所述园林废弃物是经过粉碎后的碎片化园林废弃物；所述种植用混凝土是由水泥、砂子、石子、碎片化园林废弃物、缓释肥、土和水均匀混合所制得的混凝土，其重量配比为：水泥:砂子:石子:碎片化园林废弃物:缓释肥:土:水的重量配比是100:90～150:110～190:30～60:2～5:15～25:45～70。
进一步地，所述重量配比为：水泥:砂子:石子:碎片化园林废弃物:缓释肥:土:水的重量配比是100:100～140:120～180:35～50:3～5:18～22:50～60。
进一步地，所述重量配比为：水泥:砂子:石子:碎片化园林废弃物:缓释肥:土:水的重量配比是100:120:150:40:4:20:55。
进一步地，所述园林废弃物是经过粉碎后的碎片化园林废弃物；所述混凝土还包括添加剂；所述混凝土是由水泥、砂子、石子、碎片化园林废弃物、缓释肥、土、添加剂和水均匀混合所制得的混凝土，其重量配比为：水泥:砂子:石子:碎片化园林废弃物:缓释肥:土:添加剂:水的重量配比是100:90～150:110～190:30～50:2～5:15～25:2～5:45～70；所述添加剂是混凝土增强剂和/或混凝土缓凝剂。
进一步地，所述水泥为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫酸盐水泥或波特兰I型水泥；所述石子的粒径为5mm～25mm；所述砂子为中粗砂；所述园林废弃物来自于树枝、树叶、树皮、木片、木屑、秸秆、稻壳或硬果壳。中粗砂是指细度模数为3.7～2.3的粗砂和/或中砂。
本发明还提供了该种植用混凝土在园林种植中作为培养基质的应用。
本发明进一步提供了一种该种植用混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将园林废弃物干燥脱水得到产物一；
步骤二：将所述产物一粉碎，得到粒径0.1～3cm的碎片化园林废弃物；
步骤三：按照以上所述的重量配比称取水泥、砂子、石子、碎片化园林废弃物、缓释肥、土和水；
步骤四：将称取的水泥、砂子、石子、土和水置于混凝土搅拌装置中，开始搅拌，然后加入称取的碎片化园林废弃物和缓释肥，再搅拌，得到所述植用混凝土。
本发明的一个优选的制备方法是，包括以下步骤：
步骤一：将园林废弃物干燥脱水得到产物一；
步骤二：将所述产物一粉碎，得到粒径0.1～3cm的产物二；
步骤三：将产物二通过10目、12目或14目筛孔筛选，得到碎片化园林废弃物；
步骤四：按照以上所述的重量配比称取水泥、砂子、石子、碎片化园林废弃物、缓释肥、土和水；
步骤五：将称取的水泥、砂子、石子、土和水置于混凝土搅拌装置中，开始搅拌，然后加入称取的碎片化园林废弃物和缓释肥，再搅拌，得到所述植用混凝土。
本发明的另一个优选的制备方法是，包括以下步骤：
步骤一：将园林废弃物粉碎，得到粒径1～10cm的粗颗粒；
步骤二：将所述粗颗粒干燥脱水得到产物一；
步骤三：将所述产物一粉碎，得到粒径0.1～3cm的产物二；
步骤四：将所述产物二通过10目、12目或14目筛孔筛选，得到碎片化园林废弃物；
步骤五：按照以上所述的重量配比称取水泥、砂子、石子、碎片化园林废弃物、缓释肥、土和水；
步骤六：将称取的水泥、砂子、石子、土和水置于混凝土搅拌装置中，开始搅拌，然后加入称取的碎片化园林废弃物和缓释肥，再搅拌，得到所述植用混凝土。
本发明的有益效果是：
1、本发明的种植用混凝土由于园林废弃物属于纤维状材料，它在该混凝土中丝丝相连，从而使得水能够沿着园林废弃物周围缝隙渗透，因此具有良好的透水性。雨水不会在该种植混凝土的表面蓄积，也不会造成土壤流失，引发新的污染。同时也有很好的透气性。
2、园林废弃物本身可作为一种生态肥料，有利于植物的生长。
3、本发明的种植用混凝土利用了园林废弃物，解决城市园林废弃物污染问题，起到了变废为宝的作用，有利于生态环境保护。园林废弃物取材方便。
4、本发明的种植用混凝土作为培养基质，可以塑造成个种形状，美观、简便而且价格经济。提高园林景观的美感效果，比如墙体植物、假山绿化、护坡植物、绿地草皮灯具等。
5、本发明的种植用混凝土既可以作为培养基质，又可以作为种植容器，无需额外的种植容器，更经济。采用园林废弃物后，可节约混凝土其他成分达到15％～20％。具有一定的强度，抗压强度能达到C5，即5MPa。
6、本发明的种植用混凝土的制备方法步骤简便，制备成本低。
本发明的种植用混凝土透水的理论依据是，以硅酸盐水泥为例：硅酸盐水泥的水化反应是一个非常复杂、非均质的多相化学反应过程，水泥材料的结构随着水泥水化反应逐渐演变，由流动状态变为塑性状态，最后变成凝结硬化状态。水泥中的硅酸三钙和硅酸二钙水化生成水化硅酸钙和氢氧化钙。水化硅酸钙是混凝土中的强度主体，约占水泥中75％的含量，俗称凝胶。氢氧化钙具有强烈的吸附作用，它在本发明的种植用混凝土制备过程中完全吸附在砂子、石子、园林废弃物周边，在该混凝土形成过程中，氢氧化钙脱水硬化，形成微小的缝隙，而园林废弃物周边的缝隙透过该混凝土，达到良好的透水效果。另外，在一定时间后，本发明的种植用混凝土中的园林废弃物会逐渐自然消退，留下空隙，使得透水和透气功能更好；且由于混凝土已经牢固定形，故对强度的影响并不大。
尽管本发明看似非常简单，但是其具有十分显著和良好的应用效果，而且由于植物容易腐败、产酸，人们一般对园林废弃物的利用是产生沼气、堆肥或覆盖土壤。将园林废弃物结合缓释肥、土以及混凝土常规原料作为种植用培养基质的突破性做法很难被一般技术人员想到。本发明的发明人通过不断探索、实验，终于发明了既具有培养基质功能，又能够将园林废弃物变废为宝的一种种植用海绵体园林废弃物混凝土。减轻园林废弃物对城市环境产生的污染。
随着我国城市化进程的加快，园林绿化由于在改善城市环境质量、缓解城市热岛效应，维持城市生态平衡方面的特殊作用而日益受到人们的重视，不断快速地发展，随之而来的，园林废弃物如枯枝落叶、树枝修剪物、草坪修剪物、杂草、种子和残花等的量越来越大，园林废弃物成为继城市生活垃圾后又一大城市废弃物。以往通常把枯枝落叶视为城市固体废弃物，基本采用填埋和焚烧的方式，这不仅造成了环境的污染也带来资源的浪费，更使绿地生态系统的物质循环和能量流动断裂，城市土壤肥力得不到自我维持。另外，农业上的稻壳、秸秆等废弃物的处理，以往通常以焚烧方式处理，不但没有被有效利用，反而造成空气污染。
本发明的种植用海绵体园林废弃物混凝土使用的园林废弃物材料建议为植物废弃物，比如修剪产生的树枝、掉落的树叶、稻壳、秸秆等等，实现了城市建设过程中对园林废弃物材料再生资源的优化配置。园林废弃物在混凝土中一方面起着填充作用，使得混凝土内部形成网状空隙，从而使得混凝土具有透水和透气功能；另一方面起着有机肥料的作用，能够促进植物生长。
本发明的种植用海绵体园林废弃物混凝土可减少地表水径流，可吸收70～80％的雨水，恢复自然的储水能力防止地下水枯竭，改善植被的生存环境，调节大气的湿度，净化空气，恢复地表的水循环系统；具有较好的吸水性、透水性、透气性和较高的强度，能够应用于强度要求不高的部位，如屋顶花园基层、树穴盖板底层、外墙垂直绿化墙体面层、透水花箱等等，具有很好的市场应用前景。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
实施例一
本发明的种植用海绵体园林废弃物混凝土包括水泥、砂子、石子、园林废弃物、缓释肥、土。该园林废弃物是经过粉碎后的碎片化园林废弃物；该种植用混凝土是由水泥、砂子、石子、碎片化园林废弃物、缓释肥、土和水均匀混合所制得的混凝土，其重量配比为：水泥:砂子:石子:碎片化园林废弃物:缓释肥:土:水的重量配比是100:90:190:30:2:15:45。其中，水泥为42.5普通硅酸盐水泥；砂子为中粗砂；石子的粒径是5mm～25mm。
制备方法包括以下步骤：步骤一：将园林废弃物晒干得到产物一；步骤二：将所述产物一粉碎，得到粒径0.1～1cm的产物二；步骤三：将产物二通过10目筛孔筛选，得到碎片化园林废弃物；步骤四：按照重量配比称取水泥、砂子、石子、碎片化园林废弃物、缓释肥、土和水；步骤五：将称取的水泥、砂子、石子、土和水置于混凝土搅拌装置中，开始搅拌，然后加入称取的碎片化园林废弃物和缓释肥，再搅拌，得到所述植用海绵体园林废弃物混凝土。
实施例二
本发明的海绵体园林废弃物混凝土包括水泥、砂子、石子、园林废弃物、缓释肥、土。该园林废弃物是经过粉碎后的碎片化园林废弃物；该混凝土是由水泥、砂子、石子、碎片化园林废弃物、缓释肥、土和水均匀混合所制得的混凝土，其重量配比为：水泥:砂子:石子:碎片化园林废弃物:缓释肥:土:水的重量配比是100:150:190:50:5:25:70。其中，水泥为52.5普通硅酸盐水泥；砂子为中粗砂；石子的粒径是5mm～25mm。
制备方法包括以下步骤：步骤一：将园林废弃物晒干得到产物一；步骤二：将所述产物一粉碎，得到粒径0.1～3cm的产物二；步骤三：将产物二通过12目筛孔筛选，得到碎片化园林废弃物；步骤四：按照重量配比称取水泥、砂子、石子、碎片化园林废弃物、缓释肥、土和水；步骤五：将称取的水泥、砂子、石子、土和水置于混凝土搅拌装置中，开始搅拌，然后加入称取的碎片化园林废弃物和缓释肥，再搅拌，得到种植用海绵体园林废弃物混凝土。
实施例三
本发明的海绵体园林废弃物混凝土包括水泥、砂子、石子、园林废弃物、缓释肥、土。该园林废弃物是经过粉碎后的碎片化园林废弃物；该混凝土是由水泥、砂子、石子、碎片化园林废弃物、缓释肥、土和水均匀混合所制得的混凝土，其重量配比为：水泥:砂子:石子:碎片化园林废弃物:缓释肥:土:水的重量配比是100:100:120:35:3:18:50。其中，水泥为铝酸盐水泥；砂子为中粗砂；石子的粒径是5mm～25mm。
制备方法包括以下步骤：步骤一：将园林废弃物粉碎，得到粒径1～10cm的粗颗粒；步骤二：将所述粗颗粒晒干得到产物一；步骤三：将所述产物一粉碎，得到粒径0.1～3cm的产物二；步骤四：将所述产物二通过14目筛孔筛选，得到碎片化园林废弃物；步骤五：按照重量配比称取水泥、砂子、石子、碎片化园林废弃物、缓释肥、土和水；步骤六：将称取的水泥、砂子、石子、土和水置于混凝土搅拌装置中，开始搅拌，然后加入称取的碎片化园林废弃物和缓释肥，再搅拌，得到种植用海绵体园林废弃物混凝土。
实施例四
本发明的种植用海绵体园林废弃物混凝土包括水泥、砂子、石子、园林废弃物、缓释肥、土。该园林废弃物是经过粉碎后的碎片化园林废弃物；该混凝土是由水泥、砂子、石子、碎片化园林废弃物、缓释肥、土和水均匀混合所制得的混凝土，其重量配比为：水泥:砂子:石子:碎片化园林废弃物:缓释肥:土:水的重量配比是100:140:180:60:5:22:60。其中，水泥为硫酸盐水泥；砂子为中粗砂；石子的粒径是5mm～25mm。
制备方法包括以下步骤：步骤一：将园林废弃物粉碎，得到粒径1～10cm的粗颗粒；步骤二：将所述粗颗粒晒干得到产物一；步骤三：将所述产物一粉碎，得到粒径0.1～3cm的产物二；步骤四：将所述产物二通过12目筛孔筛选，得到碎片化园林废弃物；步骤五：按照重量配比称取水泥、砂子、石子、碎片化园林废弃物、缓释肥、土和水；步骤六：将称取的水泥、砂子、石子、土和水，置于混凝土搅拌装置中，开始搅拌，然后加入称取的碎片化园林废弃物和缓释肥，再搅拌，得到种植用海绵体园林废弃物混凝土。
实施例五
本发明的种植用海绵体园林废弃物混凝土包括水泥、砂子、石子、园林废弃物、缓释肥、土。该园林废弃物是经过粉碎后的碎片化园林废弃物；该混凝土是由水泥、砂子、石子、碎片化园林废弃物、缓释肥、土和水均匀混合所制得的混凝土，其重量配比为：水泥:砂子:石子:碎片化园林废弃物:缓释肥:土:水的重量配比是100:120:150:40:4:20:55。其中，水泥为波特兰I型水泥；砂子为中粗砂；石子的粒径是5mm～25mm。
制备方法同实施例二。
实施例六
本发明的种植用海绵体园林废弃物混凝土包括水泥、砂子、石子、园林废弃物、缓释肥、土、混凝土缓凝剂。该园林废弃物是经过粉碎后的碎片化园林废弃物；该混凝土是由水泥、砂子、石子、碎片化园林废弃物、缓释肥、土、混凝土缓凝剂和水均匀混合所制得的混凝土，其重量配比为：水泥:砂子:石子:碎片化园林废弃物:缓释肥:土:混凝土缓凝剂:水的重量配比是100:90:110:50:2:15:2:45。其中，水泥为42.5普通硅酸盐水泥；砂子为中粗砂；石子的粒径是5mm～25mm。
制备方法包括以下步骤：步骤一：将园林废弃物粉碎，得到粒径1～10cm的粗颗粒；步骤二：将所述粗颗粒晒干得到产物一；步骤三：将所述产物一粉碎，得到粒径0.1～3cm的产物二；步骤四：将所述产物二通过12目筛孔筛选，得到碎片化园林废弃物；步骤五：按照重量配比称取水泥、砂子、石子、碎片化园林废弃物、缓释肥、土、混凝土缓凝剂和水；步骤六：将称取的水泥、砂子、石子、土、混凝土缓凝剂和水，置于混凝土搅拌装置中，开始搅拌，然后加入称取的碎片化园林废弃物和缓释肥，再搅拌，得到种植用海绵体园林废弃物混凝土。
实施例七
本发明的种植用海绵体园林废弃物混凝土包括水泥、砂子、石子、园林废弃物、缓释肥、土、混凝土增强剂。该园林废弃物是经过粉碎后的碎片化园林废弃物；该混凝土是由水泥、砂子、石子、碎片化园林废弃物、缓释肥、土、混凝土增强剂和水均匀混合所制得的混凝土，其重量配比为：水泥:砂子:石子:碎片化园林废弃物:缓释肥:土:混凝土增强剂:水的重量配比是100:150:190:40:5:25:5:70。其中，水泥为42.5普通硅酸盐水泥；砂子为中粗砂；石子的粒径是5mm～25mm；混凝土增强剂是市面上可以买到的含特选高活性氟钛物的物质。
制备方法同实施例四。
通过如上原料重量配比和制备方法获得的100×200×60mm3经固化后的海绵体园林废弃物混凝土的物理力学性能参数范围如下表。
海绵体混凝土物理力学性能表
性能 100×200×60mm3经固化后的海绵体混凝土
抗压强度(MPa) 3～8
透水系数(mm/h) 40～60
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种种植用混凝土，包括水泥、砂子、石子，其特征在于，所述混凝土还包括园林废弃物、缓释肥和土；所述园林废弃物是经过粉碎后的碎片化园林废弃物；所述种植用混凝土是由水泥、砂子、石子、碎片化园林废弃物、缓释肥、土和水均匀混合所制得的混凝土，其重量配比为：水泥:砂子:石子:碎片化园林废弃物:缓释肥:土:水的重量配比是100:90～150:110～190:30～60:2～5:15～25:45～70；
所述种植用混凝土的通过以下步骤制备获得：
步骤一：将园林废弃物干燥脱水得到产物一；
步骤二：将所述产物一粉碎，得到粒径0.1～1cm的碎片化园林废弃物；
步骤三：按照所述的重量配比称取水泥、砂子、石子、碎片化园林废弃物、缓释肥、土和水；
步骤四：将称取的水泥、砂子、石子、土和水置于混凝土搅拌装置中，开始搅拌，然后加入称取的园林废弃物和缓释肥，再搅拌，得到所述植用混凝土。
2.如权利要求1所述的种植用混凝土，其特征在于，所述重量配比为：水泥:砂子:石子:碎片化园林废弃物:缓释肥:土:水的重量配比是100:100～140:120～180:35～50:3～5:18～22:50～60。
3.如权利要求1所述的种植用混凝土，其特征在于，所述重量配比为：水泥:砂子:石子:碎片化园林废弃物:缓释肥:土:水的重量配比是100:120:150:40:4:20:55。
4.如权利要求1所述的种植用混凝土，其特征在于，所述园林废弃物是经过粉碎后的碎片化园林废弃物；所述混凝土还包括添加剂；所述混凝土是由水泥、砂子、石子、碎片化园林废弃物、缓释肥、土、添加剂和水均匀混合所制得的混凝土，其重量配比为：水泥:砂子:石子:碎片化园林废弃物:缓释肥:土:添加剂:水的重量配比是100:90～150:110～190:30～50:2～5:15～25:2～5:45～70；所述添加剂是混凝土增强剂和/或混凝土缓凝剂。
5.如权利要求1～4任一项所述的种植用混凝土，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥或硫酸盐水泥；所述石子的粒径为5mm～25mm；所述砂子为中粗砂；所述园林废弃物来自于树枝、树叶、树皮、木片、木屑、秸秆、稻壳或硬果壳。
6.如权利要求1～4任一项所述的种植用混凝土，在园林种植中作为培养基质的应用。
7.如权利要求1～3任一项所述的种植用混凝土的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：将园林废弃物干燥脱水得到产物一；
步骤二：将所述产物一粉碎，得到粒径0.1～1cm的碎片化园林废弃物；
步骤三：按照权利要求1～3任一项所述的重量配比称取水泥、砂子、石子、碎片化园林废弃物、缓释肥、土和水；
步骤四：将称取的水泥、砂子、石子、土和水置于混凝土搅拌装置中，开始搅拌，然后加入称取的园林废弃物和缓释肥，再搅拌，得到所述植用混凝土。
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