CN109572949B - 一种多功能水泥乳化沥青砂浆生态浮岛 - Google Patents

Abstract

本发明属于环境领域，特别是一种多功能水泥乳化沥青砂浆生态浮岛。生态浮岛包括：植生装置：由水泥乳化沥青砂浆制作，植生装置四周为带空腔的箱形结构，空腔内填充聚苯板，植生装置中部区域为空洞，空洞的底部设置支撑装置，支撑装置上设置多个上下贯穿的连通孔，支撑装置上部设置纤维布，纤维布上放置土壤，土壤内种植水生植物；喷淋装置：抽取植生装置附近的含有鱼类排泄物的水，喷淋在水生植物上；曝气装置：用于制造氧气；人工礁石；支撑管：设置在植生装置的下部，用于支撑植生装置，支撑管下端固定设置在人工礁石中的孔洞中。本申请采用水泥乳化沥青制备生态乳岛，可保证水工环境下生态乳岛长期稳定的工作，不需另作防水处理，不需维护。

Description

一种多功能水泥乳化沥青砂浆生态浮岛

技术领域

本发明属于环境领域，特别是一种多功能水泥乳化沥青砂浆生态浮岛。

背景技术

随着人们生产规模的不断扩大，以及生活水平的不断提高，水污染问题日趋严重，河湖富养化所引发的生态事故越来越频繁。水污染问题给生活、生产带来极大影响，生态浮岛技术为上述问题提供了一种新颖的解决方法。

例如，申请号CN107792942A中国发明专利公开了一种复合生态浮岛，该专利通过沉水植物和浮水植物协同净化，使水体更加清洁，此生态浮岛难以实现循环作用且植物的吸收能力较差，植物的生存环境较差。申请号CN108147543A中国发明专利公开了一种新型生态浮岛，该专利通过PVC管组成漂浮框，经合成纤维网固定下面的矩形框养殖软体动物，此专利通过动植物相结合的模式使浮岛既利于植物净化水体也利于水中动物的生存，但该生态浮岛的抗风浪能力，抗倾覆能力差。申请号CN108609737A中国发明专利公开了一种生态浮岛水体修复系统，该专利通过中空纤维膜组件将加注系统和种植浮床系统相连，加注系统将营养液通过含有微生物的膜丝注入植物的底部，该发明通过微生物降解将植物根系吸附的有害物质去除，是一种高效净化水体的生态水处理系统，但该发明操作复杂性，浮床的抗风浪性差，经济性差。申请号CN108658241A中国发明专利公开了一种底部培育沉水植物的生态浮岛，该发明通过植株固定架将植物固定在浮岛本体上，此专利提供了种植沉水植物的生态浮岛。但该浮岛循环性差，沉水植物对污水的吸附和吸收较差。

生态浮岛技术目前还存在如下问题有待解决：

(1)传统的生态浮岛技术仅依靠植物的作用，处理效果有限且功能单一。

(2)传统的生态浮岛大多采用有机泡沫板材和金属固件，这种材料工艺简单，寿命短，强度低，破坏了容易造成白色污染。

(3)传统的生态浮岛也没有水中动物的生存环境进行优化。因此有必要发明一种可循环的，对水中动物生存环境优越，多功能，新材料的生态浮岛。

水泥乳化沥青砂浆是一种新型的有机-无机综合材料，兼具了有机无机材料的优点且具有良好的防水功能。太阳能是一种环保的可再生的新能源，对太阳能的利用有利于节约不可再生资源。人造礁石是一种人造的水中动物良好的栖息地。由这几种材料组成的可循怀生态浮岛系统会对生态环境有非常有益的影响。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种多功能水泥乳化沥青砂浆生态浮岛。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种多功能水泥乳化沥青砂浆生态浮岛，所述生态浮岛包括：

植生装置：由水泥乳化沥青砂浆制作，植生装置四周为带空腔的箱形结构，空腔内填充聚苯板，植生装置中部区域为空洞，空洞的底部设置支撑装置，支撑装置上设置多个上下贯穿的连通孔，支撑装置上部设置纤维布，纤维布上放置土壤，土壤内种植水生植物；

喷淋装置：抽取植生装置附近的含有鱼类排泄物的水，喷淋在水生植物上；

曝气装置：固定在植生装置上，用于制造氧气，向水中输氧，供给鱼类；

人工礁石：用水泥砂浆将不同粒径的石块连接成一个整体，其上设有大小不一的孔洞；

支撑管：设置在植生装置的下部，用于支撑植生装置，支撑管下端固定设置在人工礁石中的孔洞中。

所述喷淋装置包括用于抽水的潜水泵，呈倒“L”型的输水管，输水管的横部上设有若干喷头，潜水泵用太阳能板；潜水泵用太阳能板通过立柱固定设置在植生装置上，并为潜水泵提供电力。

所述曝气装置包括曝气机平台，曝气机太阳能板，输气管、曝气机和排气管；

所述曝气机设置在曝气机平台内，曝气机太阳能板为曝气机提供电力，输气管一端与曝气机平台连接，另一端与排气管连接，用于将曝气机制造的氧气输送到排气管中；所述排气管为由多个管道构成的横向管道，位于植生装置的下部，且所述排气管上设置开孔，输气管输送的氧气进入排气管，通过排气管上的开孔输入水中，供给鱼类。

所述支撑管为带螺旋梯的支撑管，为两栖动物提供通道；所述输水管竖向部分的下部外周设置螺旋梯，为两栖动物提供通道。

所述输水管、排气管、输气管的材质为PVC。

所述水生植物为苦草、轮藻、金鱼藻、浮萍、蒲草、石莲花中的一种或几种。

所述植生装置的水泥乳化沥青砂浆各组分质量份为：PP纤维0.1～0.2份，普通硅酸盐水泥100～150份，阳离子乳化沥青20～70份，聚羧酸减水剂0.4～1.1份，硅灰4～6份，水22～34份，砂浆的抗压强度≥20MPa，抗折强度≥4MPa。

所述水泥透水混凝土各组成质量份为普通硅酸盐水泥100～150份，碎石543～815份，粉煤灰28～42份，硅灰10～15份，聚羧酸减水剂0.6～0.9份，丙烯酸酯2～3份。

所述植生装置采用如下方法制备，具体步骤如下：

(1)安装好模具，涂好脱模剂；

(2)将按配比称量好的水泥，阳离子乳化沥青，硅灰，粉煤灰，PP纤维，放入搅拌机中混合1min；

(3)将聚羧酸减水剂，丙烯酸酯，水混合成均匀混合液，在搅拌机搅拌的情况下注入搅拌机中继续搅拌1min；

(4)将制备好的水泥乳化沥青浆体注入之前已经准备好的模具中，待水泥乳化沥青砂浆完全硬化后拆掉模具形成植生装置的床体；

(5)在植生装置的带空腔的箱型结构内填充聚苯板。

本发明与现有技术相比，其显著优点如下：

(1)水泥乳化沥青自身具有一定的防水性、强度的韧性，用该材料制备生态乳岛，可保证水工环境下生态乳岛长期稳定的工作，不需另作防水处理，不需维护；

(2)喷淋装置将人工礁石附近含有鱼类排泄物的水喷到水生植物上，供给植物生长，水生植物又作为鱼类的食物，曝气装置即为水下钱类供氧，其带螺旋梯多孔PVC排气管又为两栖动物活动提供了通道，人工礁石为鱼类提供栖息场所，生态浮岛、喷淋装置、曝气装置、人工礁石形成了完整的生态链；

(3)通过太阳能板提供电力，节能效果良好；

(4)生态浮岛上种植各种水生植物，除了净水功能有外，还具有河湖美观作用。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1本申请生态浮岛立体结构示意图。

图2本申请太阳能曝气机构结构示意图。

图3本申请太阳能喷淋装置结构示意图。

图4本申请人工礁石的结构示意图。

图5本申请带螺旋梯多孔排气管结构示意图。

图6为图1中A-A剖面结构示意图。

附图标记说明：

1-潜水泵用太阳能板，2-输水管，3-潜水泵，4-喷头，5-水生植物，6-曝气机太阳能板，7-曝气机平台，8-输气管，9-排气管，10-支撑管，11-人工礁石，12-植生装置，13-曝气机，14-空腔，15-空洞，16-支撑板，17-土壤。

具体实施方式

如图1-6所示，一种多功能水泥乳化沥青生态浮岛，设有：曝气机太阳能板6、潜水泵用太阳能板1、人工礁石11、植生装置12、水生植物5。利用水泥乳化沥青砂浆掺入纤维制成格栅结构作为生态浮岛的床体，床体通过竖向带螺旋梯的支撑管10插入河底的人工礁石11进行固定，床体四周设有封闭的空腔14，中间设有上下贯通的空洞15，空腔14内填充轻质的聚苯板，空洞15的底部设有纤维布，空洞内放置土壤16和水生植物5。

如图1-2所示，在床体的左下角放置一个曝气机太阳能板6，太阳能曝气机通过PVC输气管8将其产生的氧气通过横向多孔PVC排气管9运输到水下水生植物的底部。

如图1和3所示，床体的右上角放置了一个潜水泵用太阳能板1，潜水泵3将河中的水抽入水生植物的上方设有喷淋装置。

如图1和4所示，河底放置用水泥砂浆将不同粒径的石块连接在一起的人工礁石11。人工礁石11是将配制水泥砂浆浇筑粒径不同粒径的岩石，使之成为一个坚固的整体。整体有大小不一的孔洞。

如图5所示为带螺旋梯的支撑管10，为两栖动物提供通道。

水泥乳化沥青砂浆植生装置制作方法如下：

【实施例-1】乳化沥青使用茂名牌阳离子乳化沥青，乳化沥青含固量为60％；水泥是扬州绿杨水泥发展有限公司生产，P·O42.5级普通硅酸盐水泥；外加剂为聚羧酸减水剂为江苏苏博特新材料股份有限公司生产，含固量30％，聚羧酸减水剂饱和掺量点减水率30％以上；PP纤维为江苏苏博特新材料股份有限公司生产，纤维长度13mm；硅灰为上海胜阔建筑材料有限公司生产，SiO2含量95％以上；粉煤灰为巩义市恒诺滤料有限公司生产，SiO2含量50％以上；

制备方法：

(1)安装好模具，涂好脱模剂

(2)将按配比称量好的水泥，阳离子乳化沥青，硅灰，粉煤灰，PP纤维，放入搅拌机中混合1min；

(3)将聚羧酸减水剂，丙烯酸酯，水混合成均匀混合液，在搅拌机搅拌的情况下注入搅拌机中继续搅拌1min；

(4)将制备好的水泥乳化沥青浆体注入之前已经准备好的模具中，待水泥乳化沥青砂浆完全硬化后拆掉模具形成床体；

(5)在植生装置12的带空腔的箱型结构内填充聚苯板；

(6)植生装置12中部区域放置土壤并种水生植物5，植生装置12底部设连通孔。

【实施例-1】-【实施例-6】配方见表1，制备工艺相同。

【比较例-1】-【比较例-2】配方见表1，制备工艺相同。

各实施例和比较例测试结果见表2。

表1.不同实施例的配方

表2.不同实施例的测试结果

对比实施例-1至实施例-6可以发现，采用不同含量的阳离子乳化沥青对水泥乳化沥青床体的强度和防水性有较大影响。对比实施例和比较例-2发现阳离子乳化沥青含量过高时，水泥乳化沥青床体的抗压强度较低，对比实施例和比较例-1发现阳离子乳化沥青含量过低时，水泥乳化沥青床体防水性较差。对比实施例和比较例-3发现当不含阳离子乳化沥青时，纯水泥的软化系数小于0.85，不耐水。

Claims (9)

1.一种多功能水泥乳化沥青砂浆生态浮岛，其特征在于，所述生态浮岛包括：

植生装置(12)：由水泥乳化沥青砂浆制作，植生装置(12)四周为带空腔的箱形结构，空腔内填充聚苯板，植生装置(12)中部区域为空洞，空洞的底部设置支撑装置，支撑装置上设置多个上下贯穿的连通孔，支撑装置上部设置纤维布，纤维布上放置土壤(17)，土壤(17)内种植水生植物(5)；

喷淋装置：抽取植生装置附近的含有鱼类排泄物的水，喷淋在水生植物(5)上；

曝气装置：固定在植生装置(12)上，用于制造氧气，向水中输氧，供给鱼类；

人工礁石(11)：材质为水泥透水混凝土，具体为用水泥砂浆将不同粒径的石块连接成一个整体，其上设有大小不一的孔洞；

支撑管(10)：设置在植生装置(12)的下部，用于支撑植生装置，支撑管(10)下端固定设置在人工礁石(11)中的孔洞中。

2.根据权利要求1所述的生态浮岛，其特征在于，所述喷淋装置包括用于抽水的潜水泵(3)，呈倒“L”型的输水管(2)，输水管(2)的横部上设有若干喷头(4)，潜水泵用太阳能板(1)；潜水泵用太阳能板(1)通过立柱固定设置在植生装置(12)上，并为潜水泵(3)提供电力。

3.根据权利要求2所述的生态浮岛，其特征在于，所述曝气装置包括曝气机平台(7)，曝气机太阳能板(6)，输气管(8)、曝气机(13)和排气管(9)；

所述曝气机(13)设置在曝气机平台(7)内，曝气机太阳能板(6)为曝气机(13)提供电力，输气管(8)一端与曝气机平台(7)连接，另一端与排气管(9)连接，用于将曝气机(13)制造的氧气输送到排气管(9)中；所述排气管(9)为由多个管道构成的横向管道，位于植生装置(12)的下部，且所述排气管(9)上设置开孔，输气管(8)输送的氧气进入排气管(9)，通过排气管(9)上的开孔输入水中，供给鱼类。

4.根据权利要求3所述的生态浮岛，其特征在于，所述支撑管(10)为带螺旋梯的支撑管，为两栖动物提供通道；所述输水管(2)竖向部分的下部外周设置螺旋梯，为两栖动物提供通道。

5.根据权利要求4所述的生态浮岛，其特征在于，所述输水管(2)、排气管(9)、输气管(8)的材质为PVC。

6.根据权利要求1所述的生态浮岛，其特征在于，所述水生植物(5)为苦草、轮藻、金鱼藻、浮萍、蒲草、石莲花中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的生态浮岛，其特征在于，所述植生装置(12)的水泥乳化沥青砂浆各组分质量份为：PP纤维0.1～0.2份，普通硅酸盐水泥100～150份，阳离子乳化沥青20～70份，聚羧酸减水剂0.4～1.1份，硅灰4～6份，水22～34份，砂浆的抗压强度≥20MPa，抗折强度≥4MPa。

8.根据权利要求1所述的生态浮岛，其特征在于，所述水泥透水混凝土各组成质量份为普通硅酸盐水泥100～150份，碎石543～815份，粉煤灰28～42份，硅灰10～15份，聚羧酸减水剂0.6～0.9份，丙烯酸酯2～3份。

9.根据权利要求7所述的生态浮岛，其特征在于，所述植生装置(12)采用如下方法制备，具体步骤如下：

(1)安装好模具，涂好脱模剂；

(2)将按配比称量好的水泥，阳离子乳化沥青，硅灰，PP纤维，放入搅拌机中混合1min；

(3)将聚羧酸减水剂，水混合成均匀混合液，在搅拌机搅拌的情况下注入搅拌机中继续搅拌1min；

(4)将制备好的水泥乳化沥青浆体注入之前已经准备好的模具中，待水泥乳化沥青砂浆完全硬化后拆掉模具形成植生装置(12)的床体；

(5)在植生装置(12)的带空腔的箱型结构内填充聚苯板。

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