CN107698213A - 植生型混凝土构件及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种制备植生型混凝土构件的方法，包括：1)称取以质量百分比计的以下组分：9‑20％的水泥、3‑10％的混合材、60‑75％的粗骨料、1‑5％的细骨料、5‑7％的水和以固含量计为0.02‑0.06％的高效减水剂，并将它们按加入到混凝土搅拌机中搅拌均匀，以及2)采用表面加压和振动相结合的工艺将步骤1)所产生的混合物成型为球状砌块。本申请提供的植生型混凝土构件既可护岸，又可改善环境、净化水质，还能供小型植物生长和小动物栖息，可广泛河涌、河道、湖泊等水利工程。

Description

植生型混凝土构件及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及植生型混凝土构件及其制备方法和应用，属于混凝土 护岸技术领域。

背景技术

随着我国城区扩大，湖泊、河涌河道日益出现安全、生态与环境 问题：①自然边坡常出现的安全问题。修建湖泊、河涌、河道时，改 变了原始地貌和植被，形成裸露的边坡。在植被自然恢复前，边坡表 层土壤易受雨水侵蚀而流失。即使有自然植被的河岸边坡，其土壤也 不一定能够抵抗暴雨和水力冲刷，植被生长难以持久。边坡在汛期一 旦坍塌，将给人民生命财产造成损失。②铺设混凝土面层的边坡常出 现的生态与环境问题。为了确保边坡安全，常铺设混凝土面层，然而 生态与环境问题随之出现。混凝土面层将河流水体与土壤隔离，形成 水体封闭的河道，切断了各生态要素间的物质、信息流动，使生物多 样性下降，河道自净能力降低，污染物一旦流入即造成污染。尤其降 暴雨时，径流携污染物快速进入下游水体，影响人民身体健康。由此 可知，湖泊、河涌河道工程出现了以“安全”和“生态”为焦点的两 难矛盾，面临着越来越严峻的安全、生态与环境问题，因此，对既可 护岸、又可改善环境、净化水质和供小型植物生长、小动物栖息的植 生型混凝土的需求迫在眉睫。

发明内容

为了解决以上问题，在一方面，本申请提供了一种制备植生型混 凝土构件的方法，该方法包括以下步骤：

1)称取以质量百分比计的以下组分：9-20％的水泥、3-10％的混 合材、60-75％的粗骨料、1-5％的细骨料、5-7％的水和以固含量计为 0.02-0.06％的高效减水剂，并将它们按加入到混凝土搅拌机中搅拌均 匀，以及

2)采用表面加压和振动相结合的工艺将步骤1)所产生的混合物 成型为球状砌块。

在优选的实施方案中，所述球状砌块的直径为20-50cm。

在优选的实施方案中，将步骤2)中的成型时间控制在15分钟之 内。

在优选的实施方案中，所述水泥选自硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、 硫铝酸盐水泥及其组合。

在优选的实施方案中，所述粗骨料为单粒级配、片状骨料含量低 于25％、含泥量不高于2％、粒径为5-15mm的瓜米石、山皮石、或 石英岩碎石。

在优选的实施方案中，所述细骨料为粒径小于4.75mm的河砂、 硅砂、石英砂、或石灰石砂。

在优选的实施方案中，所述混合材选自活性粉煤灰、矿渣粉、硅 灰及其组合。

在优选的实施方案中，所述高效减水剂为聚羧酸高效减水剂或萘 系高效减水剂。

在另一方面，本申请还提供采用以上方法制备的植生型混凝土构 件。

在又一方面，本申请还提供了本发明的植生型混凝土构件在边坡 岸堤防护中的应用，包括让含有植物种子、植物生长营养液和种植基 质的种植基质混合物渗入所述植生型混凝土构件的表面，待植物种子 发芽后再以所述植生型混凝土构件进行铺设。

在优选的实施方案中，所述种植基质选自蛭石、珍珠岩、泥炭、 炉渣及其组合。

在优选的实施方案中，所述植物种子为高羊矛或狗牙根种子。

在优选的实施方案中，还包括向所述种植基质混合物中添加增稠 剂。

本申请提供的植生型混凝土构件既可护岸，又可改善环境、净化 水质，还能供小型植物生长和小动物栖息，可广泛河涌、河道、湖泊 等水利工程。

具体实施方式

本发明在植生型混凝土构件的制备中采用了较少量的细骨料，例 如1-5％细骨料，因而主要靠水泥浆体包裹粗骨料，经凝结硬化后能 形成具有宏观空隙的多孔结构。从原理上讲，选取单粒级配粗骨料， 严格控制片状骨料含量，采用活性混合材和高效减水剂等措施来保证 胶结材既有一定的流动性又要有足够的粘度，以避免成型时胶结材过 量剥落，确保连续孔隙的形成，能够适应特定植物的生长。

一般地，本发明植生型混凝土构件的原料包括以下组分：9-20％ 的水泥、3-10％的混合材、60-75％的粗骨料、1-5％的细骨料、5-7％ 的水和以固含量计为0.02-0.06％的高效减水剂。

所用的水泥可以为液相碱性含量较低的硅酸盐水泥、铝酸盐水 泥、硫铝酸盐水泥；粗骨料可以为单粒级配、片状骨料含量低于25％、 含泥量不高于2％、粒径为5-20mm的瓜米石、山皮石、或石英岩碎 石；细骨料为粒径小于4.75mm的河砂、硅砂、石英砂、或石灰石砂； 混合材采用活性粉煤灰、矿渣粉和硅灰中的一种或者它们混合物；减 水剂采用聚羧酸高效减水剂或萘系高效减水剂。

本发明的植生型混凝土掺加了粉煤灰、矿渣等工业废渣，其广泛 应用可实现资源再利用，节约自然资源，具有良好的生态效益。

在本发明植生型混凝土构件的制备中，可以在称取上述原料后， 将它们加入到混凝土搅拌机中搅拌均匀，采用表面加压和振动相结合 的工艺成型为直径20-50cm的球状砌块，成型时间控制在15分钟之 内。

为了便于球状砌块的铺设或安装，可以在球状砌块中预埋钢筋， 和/或采用四球构件、双球构件等，通过焊接、螺栓连接或绑扎方法 来固定。

本发明提供的植生型混凝土构件可用于边坡岸堤的防护，可以让 含有植物种子和植物生长营养液的种植基质渗入该植生型混凝土构 件的表面，待植物种子发芽后再以该植生型混凝土构件进行铺设。所 采用的种植基质为颗粒小、吸水能力强、保肥能力强、质轻、分散能 力强、偏酸性的材料，可以选自蛭石、珍珠岩、泥炭、炉渣或它们的 组合。所选的植物物种应为抗逆性强(包括抗旱性、抗热性、抗贫瘠 性、抗病虫害性等)、地上部较矮、根系发达、生长迅速、能在短期 内覆盖河涌河道坡面的植物，且该植物为越年生或多年生，适应粗放 管理，能产生适量种子，种子易得且成本合理。优选的植物为高羊矛 和狗牙根。所用的营养液可以为无土栽培营养液、人工合成的营养土、 酸性有机肥中的一种或它们的混合物。

具体操作时，可以先将适当比例的营养液和水配制成溶液；再将 适当比例的种植基质(例如蛭石粉、珍珠岩等)与营养土、复合肥、种 子等混合拌匀；然后将该拌匀的种植基质分批倒入所述溶液中，并添 加增稠剂，搅拌至匀稠状态；最后将该匀稠的粘性种植基渗入混凝土 构件表面或将混凝土构件浸入粘性种植基质半个小时后取出，待种子 发芽后再将该混凝土构件用于铺设。

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。

以下实施例中所用的术语和操作步骤如无特别说明均具有本领 域技术人员所通常理解的含义。

实施例

(1)混凝土原材料选取

水泥为碱含量0.38％，密度为3.1g/cm³的42.5R硅酸盐水泥；粗 骨料为单粒级配、片状骨料含量低于15％、含泥量不高于1％、粒径 为5-10mm的瓜米石；细骨料为细度模数2.6，表观密度2.65g/cm³的河砂；混合材为活性粉煤灰和硅灰的混合物；减水剂为固含量24.5％的聚羧酸高效减水剂。

(2)混凝土构件制备

准确称量14.4％的水泥、3.6％的粉煤灰、2％的硅灰、71％的瓜米 石、3％的细砂、5.8％的水，和0.2％高效减水剂后，按比例加入到混 凝土搅拌机中搅拌至均匀，采用表面加压和振动相结合的工艺成型成 直径为25cm球状砌块，成型时间控制为6分钟。

(3)施工安装固定

在球状砌块中预埋钢筋，采用四球构件，不同的球体采用螺栓连 接固定。

(4)种植基质选择

种植基质选取颗粒小、吸水能力强、保肥能力强、质轻、分散能 力强、偏酸性的蛭石粉材料。

(5)植物种类选择

选取抗逆性强(包括抗旱性、抗热性、抗贫瘠性、抗病虫害性等)、 地上部较矮、根系发达、生长迅速、能在短期内覆盖河涌河道坡面的 狗牙根植物。该植物为越年生或多年生，适应粗放管理，能产生适量 种子，种子易得且成本合理。

(6)营养液选择

将无土栽培营养液、人工合成的营养土、酸性有机肥的混合物作 为营养液。

(7)培植方法

首先将适当比例的营养液和水配制成溶液；接着配制种植基质， 将适当比例的蛭石粉、珍珠岩、营养土及复合肥、种子等混合拌均； 然后将配制好的种植基质分批倒入溶液中加增稠剂搅拌至匀稠状态； 最后将匀稠的粘性种植基渗入混凝土构件表面或将混凝土构件浸入 粘性种植基半个小时后取出，待种子发芽后再将混凝土构件进行铺 设。

本实施例显示，本发明的植生型混凝土既能够保护河涌、河道的 边坡岸堤稳定与安全，又能够营造出与自然生态系统和谐的沿岸环 境、形成赏心悦目的近水绿化景观效果，而且还有可能扩展其应用范 围至湖泊堤岸、道路边坡、广场、停车场。同时，还起到对地下水资 源的保护、对城市热环境的改善和对城市地表土壤生态环境的改善等 作用。本发明的植生型混凝土构件，可以使海滨、湖泊、水库堤、河 流两岸既稳固又保持植被覆盖，有利于地表水的“渗、滞、蓄、净、 用、排”。可以预见，本发明的植生型混凝土构件将在湖泊堤岸、河 涌、河道、水库堤岸、甚至道路边坡、广场、停车场等领域发挥巨大 作用，市场前景广阔。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并 不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范 围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。 因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种制备植生型混凝土构件的方法，包括以下步骤：

1)称取以质量百分比计的以下组分：9-20％的水泥、3-10％的混合材、60-75％的粗骨料、1-5％的细骨料、5-7％的水和以固含量计为0.02-0.06％的高效减水剂，并将它们按加入到混凝土搅拌机中搅拌均匀，以及

2)采用表面加压和振动相结合的工艺将步骤1)所产生的混合物成型为球状砌块。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述球状砌块的直径为20-50cm。

3.根据权利要求1所述的方法，其中将步骤2)中的成型时间控制在15分钟之内。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述水泥选自硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥及其组合。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述粗骨料为单粒级配、片状骨料含量低于25％、含泥量不高于2％、粒径为5-15mm的瓜米石、山皮石、或石英岩碎石。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述细骨料为粒径小于4.75mm的河砂、硅砂、石英砂、或石灰石砂。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述混合材选自活性粉煤灰、矿渣粉、硅灰及其组合。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述高效减水剂为聚羧酸高效减水剂或萘系高效减水剂。

9.前述权利要求中任一项所述的方法制备的植生型混凝土构件。

10.权利要求9的植生型混凝土构件在边坡岸堤防护中的应用，包括让含有植物种子、植物生长营养液和种植基质的种植基质混合物渗入所述植生型混凝土构件的表面，待植物种子发芽后再以所述植生型混凝土构件进行铺设。

11.根据权利要求10所述的应用，其中所述种植基质选自蛭石、珍珠岩、泥炭、炉渣及其组合。

12.根据权利要求10所述的应用，其中所述植物种子为高羊矛或狗牙根种子。

13.根据权利要求10所述的应用，其中还包括向所述种植基质混合物中添加增稠剂。