CN107318515A - 一种立式绿化种植模块混凝土及配置方法 - Google Patents

一种立式绿化种植模块混凝土及配置方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种立式绿化种植模块混凝土及配置方法，属绿色建筑材料技术领域。其组分组成为：低碱度凝胶材料50～140kg/m3；有机质植生土500～800kg/m3；填充中性结构体50～100kg/m3；以及植物纤维和掺和剂。所配置的立式绿化种植模块混凝土性能指标可以达到：湿容重500～1200kg/m3，pH值在5.0～7.5，强度C0.5～C4.0MPa，孔隙率30%～40%，失水率25%～40%。本发明配置的立式绿化种植模块混凝土可以满足模块化成型、立式绿化的综合功能要求，该配置技术简单高效，绿色环保，适用于绿色建筑、生态建筑立体绿化的改造和建造。

Description

一种立式绿化种植模块混凝土及配置方法
技术领域
本发明涉及一种立式绿化种植模块混凝土及配置方法，特别是适用于绿色建筑、生态建筑立体绿化景观设计与施工技术，属于土木建筑的绿色建筑材料。
背景技术
随着城市城镇化进程的不断推进，居住、商业、工业建筑物的不断增多，城市绿地面积会不断萎缩减少，立体绿化对城市化进程中出现的各种环境问题起到一定的调节作用。立体绿化分为屋顶绿化、墙体绿化、构筑物绿化、立体花坛等形式，垂直绿化不占建筑平面空间，是立体绿化的一种重要构造形式。
垂直绿化作为立体绿化的一种典型，其需要考虑气候环境、植物生长周期与条件、植物墙系统、植物选择、植物生存介质以及建筑的适应性等，涉及到结构支撑系统、栽培或种植介质、植物配置、灌溉系统、维护系统等，包括建筑、结构、景观园艺、给排水、装饰、材料、施工、节能、管理、安全等诸多领域知识，目标是营造景观优美、生态自然、低碳节水、节能减排的绿化装置，其后将形成相当规模的新型产业。通过合理的布局组织，形成富有特色的空间环境，将建筑充分融入到自然环境中。
对于多高层建筑、立式竖向建筑外立面，进行其外立面的植被景观建造，关键技术之一就是要解决植物的依附、生存、发展以及后期维护。绿色混凝土、种植混凝土、植物纤维混凝土等，研究者尝试开发出能够适应绿色植物生长、进行绿色植被的混凝土及其制品，如大孔隙的多孔混凝土制品、多孔混凝土植被砖等，这些研究就是通过留置大的孔隙，将种植土或者基质填充其中。见诸报道的研究中，尚未有关绿色混凝土在立式竖向构件，特别是建筑外墙景观中的应用或实践。如何利用混凝土的固结凝固稳定效应，降低其碱度，使其能作为承载、承托的支撑结构体，同时也能作为植物生长的基质材料，满足植物的生存与生长，且能快捷成型在建筑的立面，便于维护与保养，满足竖向立式植物的栽培与景观建造要求。
立式绿化种植模块混凝土及配置方法，适用于建筑竖向构件立面立式绿化。采用层次分析方法进行设计，以其物化性能、力学性能、吸水保水性能、保肥性、植物生长性能为定性研究准则，以低碱度、低容重、低强度、大孔隙率、吸水率、保水率、植株生物量增长率等为研究指标，开发立式绿化种植模块混凝土，其性能指标达到：湿容重500～1200kg/m3、pH值在 5.0～7.5、强度C0.5～C4.0MPa、孔隙率30%～40%、失水率25%～40%，满足垂直绿化植物模块体系的技术指标要求。重点解决混凝土碱性与植物低碱性生存的匹配技术问题、低胶凝材料用量与混凝土自身稳定性的矛盾问题、大孔隙、低容重与强度的兼容问题、植物生存介质与绿色混凝土之间的材料相容问题等。
发明内容
本发明提供一种立式绿化种植模块混凝土及配置方法，主要包括立式绿化种植模块混凝土配置的组分、配比、配置方法和指标要求。
本发明是通过如下技术方案实现的，一种立式绿化种植模块混凝土，其组份包括：
1）低碱度凝胶材料，质量为50～140kg/m3；
2）有机质植生土，质量为500～800kg/m3，体积为0.5～0.7m3；
3）填充中性结构体，质量为50～100kg/m3；
4）植物纤维，其掺量占低碱度凝胶材料质量的2%～6%；
5）掺和剂，其掺量占有机质植生土和低碱度胶凝材料质量之和的0.7%-1.5%；
6）水，145-220kg/m3。
进一步优选的，所述的低碱度凝胶材料由低碱度硫铝酸水泥、石粉和复合矿粉组成；
其中，所述低碱度硫铝酸水泥质量占比为50～55%，pH＜10.5；所述石粉质量占比20～25%，7d和28的活性指数A7、A28均大于60%，亚甲蓝MB值不超过1.4；所述复合矿粉质量占比25～30%：比表面积不小于420 m2/kg，3d和28的活性指数A7、A28分别不小于90%和110%。
进一步优选的，所述的低碱度凝胶材料由低碱度硫铝酸水泥、石粉和复合矿粉组成，其质量比为2：1-1.1：1，形成的低碱度凝胶材料pH值不大于10.0。
进一步优选的，所述有机质植生土由壤土、有机质和草炭土混合组成；
其中，所述壤土容重不大于1350kg/m3，总孔隙度64%，p H值6.5～6.85，含砂小于 10%，最大粒径小于 10mm；所述有机质采用锯末，堆肥后风干容重350～500 kg/m3，湿容重700～850 kg/m3；所述草炭土容重320kg/m3，总孔隙度47.6%，pH值5.03。
进一步优选的，所述填充中性结构体部分，由陶粒和蛭石组成；
其中，所述陶粒采用生物污泥陶粒，堆积密度 300～800kg/m3，筒压强度5.0～9.0MPa；24h吸水率不大于15%，孔隙率40～50%，粒径4～12mm；所述蛭石，饱和水条件下容重为330～450 kg/m3，中性或碱性，空隙度达95%。
进一步优选的，所述植物纤维为木棉、黄麻、亚麻或椰麻。
进一步优选的，所述掺和剂由吸水保水材料、中和剂和绿化添加剂组成，其按质量比1:1.3-1.8:0.6-0.9混合而成。
所述的立式绿化种植模块混凝土的配置方法，根据多层次分析方法进行配置，设计立式绿化种植模块混凝，以其物化性能、力学性能、吸水保水性能、保肥性、植物生长性能为定性研究准则，以低碱度、低容重、低强度、大孔隙率、吸水率、保水率、植株生物量增长率等为设计指标；其配置流程如下：
确定立式绿化种植模块混凝土功能目标→确定立式绿化种植模块混凝土判定准则→确定立式绿化种植模块混凝土试验指标→容重、孔隙度、pH、有机质含量、失水率、植生性和固定性→组成成分及用量确定→成型立式绿化种植模块混凝土试件并测试其指标→调整优化级配及种植试验→确定立式绿化种植模块混凝土配置技术和方法。
本发明的有益效果是：立式绿化种植模块混凝土及配置方法，采用多层次分析方法，通过目标功能分析，确定试验指标，配置形成多功能目标条件下的立式绿化种植模块混凝土适用于绿色建筑、生态建筑，特别是多高层建筑外立面的景观绿化及技术改造。其形成的立式绿化种植模块混凝土具有低碱度、低容重、低强度、大孔隙、吸水保水、植株适生性等指标优势，满足生态建筑绿色植被依附、生长、造景、绿化的功能，有利于建筑节能减排、降温增湿、隔声降噪、净化环境，有利于减少PM2.5污染、便于灌溉与后期维护，具有很好的环境生态与社会效益。
具体实施方式
实施案1
本实施案例立式绿化种植模块混凝土及配置方法，其组分由以下原料及其用量组成：
1、低碱度凝胶材料，质量为90kg/m3；
2、有机质植生土，质量为581kg/m3；
3、填充中性结构体，质量为84kg/m3；
4、植物纤维，最佳掺量为低碱度凝胶材料质量占比的3.5%；
5、掺和剂，其掺量占有机质植生土和低碱度胶凝材料质量之和的1.0%；
6、水，采用自来水，170kg/m3。
上述的低碱度凝胶材料由低碱度硫铝酸水泥、石粉、复合矿粉三部分组成，其质量比为2:1:1，形成的低碱度凝胶材料pH值不大于10.0。
上述的有机质植生土由壤土、有机质、草炭土设计配置混合组成，其质量配比比例为5:1.5:3.5。
其进一步是，所述壤土容重1210kg/m3，总孔隙度61%，p H值6.6，含砂小于 10%，最大粒径小于10mm ，有机质含量不低于2%；
有机质采用锯末，堆肥后风干，湿容重773 kg/m3。
草炭土容重305kg/m3，总孔隙度45%，pH值5.0。
上述的填充中性结构体部分，主要组成包括陶粒、蛭石。陶粒采用生物污泥陶粒，堆积密度 450kg/m3，筒压强度6.2MPa，24h吸水率不大于15%，孔隙率40～50%，粒径5～10mm；
蛭石，饱和水条件下容重为392 kg/m3，中性或碱性，空隙度达95%；
上述的植物纤维可以采用黄麻，掺量为低碱度凝胶材料的用量的3.5%。
掺和剂由吸水保水材料、中和剂和绿化添加剂组成，其组成质量比为1:1.5:0.7。
所述的立式绿化种植模块混凝土的配置方法，根据多层次分析方法进行配置，设计立式绿化种植模块混凝，以其物化性能、力学性能、吸水保水性能、保肥性、植物生长性能为定性研究准则，以低碱度、低容重、低强度、大孔隙率、吸水率、保水率、植株生物量增长率等为设计指标；其配置流程如下：
确定立式绿化种植模块混凝土功能目标→确定立式绿化种植模块混凝土判定准则→确定立式绿化种植模块混凝土试验指标→容重、孔隙度、pH、有机质含量、失水率、植生性和固定性→组成成分及用量确定→成型立式绿化种植模块混凝土试件并测试其指标→调整优化级配及种植试验→确定立式绿化种植模块混凝土配置技术和方法。
形成立式绿化种植模块混凝土及配置方法，实验和现场检测得到，湿容重935kg/m3、pH值6.9、强度C1.4MPa、孔隙率32%、失水率25%～40%，所配置的立式绿化种植模块混凝土及配置方法，可以满足多高层建筑垂直绿化的景观构造与植物生长要求。
实施例2
本实施案例立式绿化种植模块混凝土及配置方法，其组分由以下原料及其用量组成：
1、低碱度凝胶材料，质量为126kg/m3；
2、有机质植生土，质量为631kg/m3；
3、填充中性结构体，质量为92kg/m3；
4、植物纤维，最佳掺量为低碱度凝胶材料质量占比的4.1%；
5、掺和剂，其掺量占有机质植生土和低碱度胶凝材料质量之和的1.2%；
6、水，采用自来水210kg/m3。
上述的低碱度凝胶材料由低碱度硫铝酸水泥、石粉、复合矿粉（高炉矿渣）三部分组成，其质量比为2:1.1:1，形成的低低碱度凝胶材料pH值不大于10.0。
上述的有机质植生土由壤土、有机质、草炭土设计配置混合组成，其质量配比比例为5:1.5:3.5。
其进一步是，所述壤土容重1263kg/m3，总孔隙度62%，p H值6.5，含砂小于 10%，最大粒径小于10mm ，有机质含量不低于2%；
有机质采用锯末，堆肥后风干，湿容重715 kg/m3；
草炭土容重312kg/m3，总孔隙度43%，pH值5.05。
上述的填充中性结构体部分，主要组成包括陶粒、蛭石。陶粒采用生物污泥陶粒，堆积密度 450kg/m3，筒压强度6.2MPa，24h吸水率不大于15%，孔隙率40～50%，粒径5～10mm；
蛭石，饱和水条件下容重为392 kg/m3，中性或碱性，空隙度达95%；
上述的植物纤维可以采用黄麻，掺量为低碱度凝胶材料的用量的4.1%。
上述掺和剂由吸水保水材料、中和剂和绿化添加剂组成，其组成质量比为：1:1.5:0.7。
所述的立式绿化种植模块混凝土的配置方法，根据多层次分析方法进行配置，设计立式绿化种植模块混凝，以其物化性能、力学性能、吸水保水性能、保肥性、植物生长性能为定性研究准则，以低碱度、低容重、低强度、大孔隙率、吸水率、保水率、植株生物量增长率等为设计指标；其配置流程如下：
确定立式绿化种植模块混凝土功能目标→确定立式绿化种植模块混凝土判定准则→确定立式绿化种植模块混凝土试验指标→容重、孔隙度、pH、有机质含量、失水率、植生性和固定性→组成成分及用量确定→成型立式绿化种植模块混凝土试件并测试其指标→调整优化级配及种植试验→确定立式绿化种植模块混凝土配置技术和方法。
形成立式绿化种植模块混凝土及配置方法，实验和现场检测得到，湿容重1054kg/m3、pH值7.1、强度C1.8MPa、孔隙率29%、失水率25%～40%，所配置的立式绿化种植模块混凝土及配置方法，可以满足多高层建筑垂直绿化的景观构造与植物生长要求。

Claims (8)

1.一种立式绿化种植模块混凝土，其特征在于，其组份包括：
1）低碱度凝胶材料，质量为50～140kg/m3；
2）有机质植生土，质量为500～800kg/m3，体积为0.5～0.7m3；
3）填充中性结构体，质量为50～100kg/m3；
4）植物纤维，其掺量占低碱度凝胶材料质量的2%～6%；
5）掺和剂，其掺量占有机质植生土和低碱度胶凝材料质量之和的0.7%-1.5%；
6）水，145-220kg/m3。
2.根据权利要求1所述的立式绿化种植模块混凝土，其特征在于，所述的低碱度凝胶材料由低碱度硫铝酸水泥、石粉和复合矿粉组成；
其中，所述低碱度硫铝酸水泥质量占比为50～55%，pH＜10.5；所述石粉质量占比20～25%，7d和28的活性指数A7、A28均大于60%，亚甲蓝MB值不超过1.4；所述复合矿粉质量占比25～30%：比表面积不小于420 m2/kg，3d和28的活性指数A7、A28分别不小于90%和110%。
3.根据权利要求2所述的立式绿化种植模块混凝土，其特征在于，所述的低碱度凝胶材料由低碱度硫铝酸水泥、石粉和复合矿粉组成，其质量比为2：1-1.1：1，形成的低碱度凝胶材料pH值不大于10.0。
4.根据权利要求1所述的立式绿化种植模块混凝土，其特征在于，所述有机质植生土由壤土、有机质和草炭土混合组成；
其中，所述壤土容重不大于1350kg/m3，总孔隙度64%，p H值6.5～6.85，含砂小于 10%，最大粒径小于 10mm；所述有机质采用锯末，堆肥后风干容重350～500 kg/m3，湿容重700～850 kg/m3；所述草炭土容重320kg/m3，总孔隙度47.6%，pH值5.03。
5.根据权利要求1所述的立式绿化种植模块混凝土，其特征在于，所述填充中性结构体部分，由陶粒和蛭石组成；
其中，所述陶粒采用生物污泥陶粒，堆积密度 300～800kg/m3，筒压强度5.0～9.0MPa；24h吸水率不大于15%，孔隙率40～50%，粒径4～12mm；所述蛭石，饱和水条件下容重为330～450 kg/m3，中性或碱性，空隙度达95%。
6.根据权利要求1所述的立式绿化种植模块混凝土，其特征在于，所述植物纤维为木棉、黄麻、亚麻或椰麻。
7.根据权利要求1所述的立式绿化种植模块混凝土，其特征在于，所述掺和剂由吸水保水材料、中和剂和绿化添加剂组成，其按质量比1:1.3-1.8:0.6-0.9混合而成。
8.一种如权利要求1所述的立式绿化种植模块混凝土的配置方法，其特征在于，根据多层次分析方法进行配置，设计立式绿化种植模块混凝，以其物化性能、力学性能、吸水保水性能、保肥性、植物生长性能为定性研究准则，以低碱度、低容重、低强度、大孔隙率、吸水率、保水率、植株生物量增长率等为设计指标；其配置流程如下：
确定立式绿化种植模块混凝土功能目标→确定立式绿化种植模块混凝土判定准则→确定立式绿化种植模块混凝土试验指标→容重、孔隙度、pH、有机质含量、失水率、植生性和固定性→组成成分及用量确定→成型立式绿化种植模块混凝土试件并测试其指标→调整优化级配及种植试验→确定立式绿化种植模块混凝土配置技术和方法。
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