CN110317008A - 一种植被混凝土及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种植被混凝土，包括如下重量份的成分：低碱度胶凝材料5‑8份、植物纤维3‑5份、纤维素醚0.02‑0.05份、土壤40‑60份、有机肥土壤20‑40份、化肥0.5～1份、草种0.5‑3份、陶砂10‑20份，水20‑30份。本发明还公开了上述植被混凝土的制备方法和应用。本发明的植被混凝土在水化的过程中碱性较弱，能够为植物提供适宜的生长环境；还能够减少开裂、脱落的现象，增加稳定性；而且肥性和保水性能优良，为植物提供了优异生长环境。本发明的植被混凝土的制备方法简单，易于操作，其能够应用于生态护坡、边坡绿化、隔离带绿化或矿山绿化的工程中。

Description

一种植被混凝土及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及混凝土领域，尤其涉及一种植被混凝土及其制备方法与应用。
背景技术
在公路、铁路、水利等工程建设中，经常需要开挖大量的边坡，边坡的开发使得原有植被覆盖层被严重破坏，引起荒漠化、水土流失、滑坡泥石流等生态环境问题，因而，使遭到破坏的生态系统向良性循环方向发展，逐步恢复生态系统的健康成了生态建设的重要任务。
植被混凝土是生态效益、景观效益、护坡效益和社会效益显著的新型环境友好型材料，适宜在道路交通、边坡绿化、水利工程等领域推广应用，可实现工程护坡和生态绿化有机结合，符合生态文明建设和可持续发展的要求。
目前，植被混凝土制品已得到广泛的应用，但植被混凝土大多还是处于研发试验阶段。植被混凝土需要使用特种的胶凝材料；还需要为植物提供生长所必需的空间、养分和水分；更需要有足够的耐久性以及具有植被复种的可操作性。
现有技术中，制备植被混凝土均采用普通硅酸水泥作为胶凝材料，植被混凝土水化过程中会产生氢氧化钙等强碱水化产物，造成强碱环境，对植物生长的环境起到不利的影响，不利于植物早期的发芽以及后期长时间的生长，出现植物不发芽或次年生长率低的情况。为了解决上述技术问题，目前最常用的方法是降碱外加剂技术和矿物掺合料技术，这些方法工艺较为复杂，而且在植被混凝土水化的过程中仍然产生大量的碱性离子，在植被混凝土水化的早期，这些方法无法达到降碱的目的，而且混凝土所用的胶凝材料依然是普通硅酸盐水泥，混凝土的生产成本较高。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种植被混凝土，其在水化的过程中碱性较弱，能够为植物提供适宜的生长环境；还能够减少开裂、脱落的现象，增加稳定性；而且肥性和保水性能优良，为植物提供了优异生长环境。
本发明的目的之二在于提供本发明目的之一的植被混凝土的制备方法；制备方法简单，易于操作。
本发明的目的之三在于提供本发明目的之一的植被混凝土的应用；生态护坡、边坡绿化、隔离带绿化或矿山绿化的工程中。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种植被混凝土，其特征在于，包括如下重量份的成分：
低碱度胶凝材料5-8份、植物纤维3-5份、纤维素醚0.02-0.05份、土壤40-60份、有机肥土壤20-40份、化肥0.5～1份、草种0.5-3份、陶砂10-20份，水20-30份。
进一步地，所述低碱度胶凝材料包括如下重量份的成分：
粉煤灰0-30份、硅灰0-10份、矿粉40-85份、硫酸盐激发剂10-45份、碱性激发剂1-10份。
进一步地，所述硫酸盐激发剂为磷石膏、氟石膏、黄石膏、红石膏、脱硫石膏、天然二水石膏和硬石膏中的一种或两种以上组合。
进一步地，所述碱性激发剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、水玻璃和硅酸盐水泥中的一种或两种以上组合。
进一步地，所述纤维素醚为甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚、羟乙基纤维素醚、羟乙基纤维素乙基醚中的一种或两种以上组合。
进一步地，所述陶砂的粒径为0.5-5mm，堆积密度为400-1000kg/m3。
进一步地，所述有机肥土壤包括以下重量份的组分：废弃植物10-20份、畜禽粪便40-60份、田园土20-30份；
所述有机肥土壤的制备方法为：将各组分充分混合，得到混合物；调节所述混合物的含水率为45-55％，然后将所述混合物放置于密闭空间内发酵10-15天，随后将所述混合物置于室外7天，得到有机肥土壤。
进一步地，所述化肥为尿素、磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、过磷酸钙和硫酸钾复合肥中的一种或两种以上组合；
所述植物纤维为植物秸秆、木屑、草根、松科植物落叶中的一种或两种以上组合，所述植物纤维的长度为1-3cm。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
本发明的目的之一的植被混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
混合的步骤：将低碱度胶凝材料混合均匀，得到混合物；
润湿的步骤：用水润湿陶砂和植物纤维，得到润湿混合物；
制备待喷播的混凝土的步骤：将混合物、润湿混合物、土壤、有机肥土壤、化肥、草种、纤维素醚和水在混合均匀，得到待喷播的混凝土；
制备植被混凝土的步骤：将所述待喷播的混凝土分层、分区域地喷播至边坡基面上，得到植被混凝土。
本发明的目的之三采用如下技术方案实现：
本发明的目的之一的植被混凝土的应用，其特征在于，所述植被混凝土应用于生态护坡、边坡绿化、隔离带绿化或矿山绿化的工程中。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
1.本发明的低碱度胶凝材料包括粉煤灰、硅灰、矿粉、硫酸盐激发剂、碱性激发剂，低碱度胶凝材料消耗了大量的工业废渣、矿渣、粉煤灰、废弃石膏等材料，降低了植被混凝土的生产成本，加快了我国废弃物的资源化，具有十分重要的生态效益和经济效益。
2.本发明通过改进低碱度胶凝材料的组份和配比，使低碱度胶凝材料水化后，植被混凝土的孔隙中的pH值较低，本发明的低碱度胶凝材料水化后第3天，植被混凝土的孔隙内的溶液pH值约为9；低碱度胶凝材料水化后第28天，植被混凝土的孔隙内的溶液pH值约为8，有利于植物根系的生长，植物根系较容易在植被混凝土基体中生长，与植被混凝土形成稳定的缠绕结构；同时，不需要进行复杂的降碱工艺，提高了植被混凝土的生产效率。
3.本发明的植被混凝土中使用的低碱度胶凝材料，有效地降低了低碱度胶凝材料水化后产生的碱性离子，有效降低了混凝土孔隙中溶液的PH,为植物生长提供了一个良好的环境；而且低碱度胶凝材料的凝结时间可以调节，能够适应植物在植被混凝土中的植生情况。
本发明的纤维素醚为土壤稳定剂，在植被混凝土施工的过程中，主要起到保水、增稠的作用，还能够提高植被混凝土的施工性；其在植被混凝土硬化后还能够提高植被混凝土的抗冲刷性能。
本发明的植物纤维和纤维素醚可以大幅度降低植被混凝土在失水后出现开裂及脱落的现象，从而有效地提高了植被混凝土的稳定性。
本发明的有机肥土壤及化肥可以增加植被混凝土肥性。而陶粒内部具有较多的空隙，吸水率较高，具有良好的保水性能，能够为植物提供优异的生长环境，促进其生长。
4.本发明的植被混凝土可用于生态护坡、边坡绿化、隔离带绿化和矿山绿化的工程中，具有较高的经济效益和生态效益。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
一种植被混凝土，包括如下重量份的成分：
低碱度胶凝材料5-8份、植物纤维3-5份、纤维素醚0.02-0.05份、土壤40-60份、有机肥土壤20-40份、化肥0.5～1份、草种0.5-3份、陶砂10-20份，水20-30份。
作为进一步的实施方式，低碱度胶凝材料包括如下重量份的成分：
粉煤灰0-30份、硅灰0-10份、矿粉40-85份、硫酸盐激发剂10-45份、碱性激发剂1-10份。
作为进一步的实施方式，硫酸盐激发剂为磷石膏、氟石膏、黄石膏、红石膏、脱硫石膏、天然二水石膏和硬石膏中的一种或两种以上组合。
作为进一步的实施方式，碱性激发剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、水玻璃和硅酸盐水泥中的一种或两种以上组合。
作为进一步的实施方式，纤维素醚为甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚、羟乙基纤维素醚、羟乙基纤维素乙基醚中的一种或两种以上组合。
作为进一步的实施方式，陶砂的粒径为0.5-5mm，堆积密度为400-1000kg/m3。陶砂是一种轻质多孔材料，内部有较多细小独立的小孔，具有很强的吸水性，可作为植被混凝土的保水材料。
作为进一步的实施方式，有机肥土壤包括以下重量份的组分：废弃植物10-20份、畜禽粪便40-60份、田园土20-30份；
有机肥土壤的制备方法为：将各组分充分混合，得到混合物；调节混合物的含水率为45-55％，然后将混合物放置于密闭空间内发酵10-15天，随后将混合物置于室外7天，得到有机肥土壤。
作为进一步的实施方式，化肥为尿素、磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、过磷酸钙和硫酸钾复合肥中的一种或两种以上组合；
植物纤维为植物秸秆、木屑、草根、松科植物落叶中的一种或两种以上组合，植物纤维的长度为1-3cm。植物秸秆内部有较多输水管道，具有一定的吸水性。
上述植被混凝土的制备方法，包括如下步骤：
混合的步骤：将低碱度胶凝材料混合均匀，得到混合物；
润湿的步骤：用水润湿陶砂和植物纤维，得到润湿混合物；
制备待喷播的混凝土的步骤：将混合物、润湿混合物、土壤、有机肥土壤、化肥、草种、纤维素醚和水在混合均匀，得到待喷播的混凝土；
制备植被混凝土的步骤：将喷播筑的混凝土分层、分区域地喷播至边坡基面上，得到植被混凝土。
上述植被混凝土的应用，植被混凝土应用于生态护坡、边坡绿化、隔离带绿化或矿山绿化的工程中。
实施例1：
一种植被混凝土，包括如下重量份的成分：低碱度胶凝材料5份、植物纤维3份、纤维素醚0.04份、土壤50份、有机肥土壤30份、化肥1份、狗尾巴草种0.2份、天鹅绒草种0.3份、陶砂10.46份。
植物纤维为稻草秸秆；纤维素醚为羟乙基甲基纤维素醚；土壤为当地建筑开采废弃土壤；化肥为尿素；草种为狗尾巴草种和天鹅绒草种；
低碱度胶凝材料包括如下重量份的成分：粉煤灰10份、矿粉60份、脱硫石膏20份、P.O 42.5水泥10份。
有机肥土壤的制备方法：将废弃植物10份、畜禽粪便60份、田园土30份充分混合，得到混合物；调节混合物的含水率为50％，然后将混合物放置于密闭空间内持续发酵15天，随后将混合物置于室外7天，待植被土壤表面较干后，得到有机肥土壤。
上述植被混凝土的制备方法：
混合的步骤：将低碱度胶凝材料混合均匀，得到混合物；
润湿的步骤：将陶砂和植物纤维在水中润湿1小时，直到陶砂和植物纤维的表面被完全润湿，得到润湿混合物；
制备待喷播的混凝土的步骤：将混合物、润湿混合物、土壤、有机肥土壤、化肥、草种、纤维素醚和水在混合均匀，得到喷播筑的混凝土；
制备植被混凝土的步骤：用喷播机将待喷播的混凝土分层、分区域、均匀地喷射于坡面上，得到植被混凝土。坡面需要提前固定铁丝网。喷射时，加入待喷播的混凝土20wt％质量的水，然后加入待喷播的混凝土，搅拌5-10分钟，使其充分混合后进行喷播，喷播的厚度为2-3cm；
植被混凝土的养护步骤：喷射完植被混凝土后，立即用厚约1cm的有机肥土壤覆盖植被混凝土，再用塑料布或土工布覆盖植被混凝土，加强植被混凝土的保温、保湿，加快幼苗的生长与扎根，植被混凝土的养护时间不少于60天。
性能：实施例1的低碱度胶凝材料水化第3天，混凝土孔隙内的溶液pH值为9.1；植被混凝土的离析度为15.3％，植被混凝土上的植物发芽率超过90％，植物生长的过程中无叶片发黄的现象。
实施例2：
一种植被混凝土，包括如下重量份的成分：低碱度胶凝材料8份、植物纤维5份、纤维素醚0.03份、土壤45份、有机肥土壤30份、化肥1份、高羊茅草种0.2份、野牛草草种0.3份、陶砂10.47份。
植物纤维为松科植物落叶；纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚；土壤为当地建筑开采废弃土壤；化肥为硫酸钾复合肥；草种为高羊茅草种和野牛草草种；
低碱度胶凝材料包括如下重量份的成分：硅灰10份、矿粉62份、脱硫石膏20份、P.I52.5水泥8份。
有机肥土壤的制备方法：将废弃植物10份、畜禽粪便60份、田园土30份充分混合，得到混合物；调节混合物的含水率为50％，然后将混合物放置于密闭空间内持续发酵15天，随后将混合物置于室外7天，待植被土壤表面较干后，得到有机肥土壤。
上述植被混凝土的制备方法：
混合的步骤：将低碱度胶凝材料混合均匀，得到混合物；
润湿的步骤：将陶砂和植物纤维在水中润湿1小时，直到陶砂和植物纤维的表面被完全润湿，得到润湿混合物；
制备待喷播的混凝土的步骤：将混合物、润湿混合物、土壤、有机肥土壤、化肥、草种、纤维素醚和水在混合均匀，得到待喷播的混凝土；
制备植被混凝土的步骤：用喷播机将待喷播的混凝土分层、分区域、均匀地喷射于坡面上，得到植被混凝土。坡面需要提前固定铁丝网。喷射时，加入待喷播的混凝土20wt％质量的水，然后加入待喷播的混凝土，搅拌5-10分钟，使其充分混合后进行喷播，喷播的厚度为2-3cm；
植被混凝土的养护步骤：喷射完植被混凝土后，立即用厚约1cm的有机肥土壤覆盖植被混凝土，再用塑料布或土工布覆盖植被混凝土，加强植被混凝土的保温、保湿，加快幼苗的生长与扎根，植被混凝土的养护时间不少于60天。
性能：实施例2的低碱度胶凝材料水化第3天，混凝土孔隙内的溶液pH值为9.6；植被混凝土的离析度为13.8％，植被混凝土上的植物发芽率超过90％，植物生长的过程中无叶片发黄的现象。
实施例3：
一种植被混凝土，包括如下重量份的成分：低碱度胶凝材料5份、植物纤维3份、纤维素醚0.05份、土壤40份、有机肥土壤40份、化肥1份、黑麦草草种0.2份、四季青草种0.3份、陶砂10.45份。
植物纤维为草根；纤维素醚为甲基纤维素醚；土壤为当地建筑开采废弃土壤；化肥为磷酸二氢铵；草种为黑麦草草种和四季青草种；
低碱度胶凝材料包括如下重量份的成分：矿粉70份、黄石膏25份、P.I 52.5水泥5份。
有机肥土壤的制备方法：将废弃植物10份、畜禽粪便60份、田园土30份充分混合，得到混合物；调节混合物的含水率为50％，然后将混合物放置于密闭空间内持续发酵15天，随后将混合物置于室外7天，待植被土壤表面较干后，得到有机肥土壤。
上述植被混凝土的制备方法：
混合的步骤：将低碱度胶凝材料混合均匀，得到混合物；
润湿的步骤：将陶砂和植物纤维在水中润湿1小时，直到陶砂和植物纤维的表面被完全润湿，得到润湿混合物；
制备待喷播的混凝土的步骤：将混合物、润湿混合物、土壤、有机肥土壤、化肥、草种、纤维素醚和水在混合均匀，得到待喷播的混凝土；
制备植被混凝土的步骤：用喷播机将待喷播的混凝土分层、分区域、均匀地喷射于坡面上，得到植被混凝土。坡面需要提前固定铁丝网。喷射时，加入待喷播的混凝土20wt％质量的水，然后加入待喷播的混凝土，搅拌5-10分钟，使其充分混合后进行喷播，喷播的厚度为2-3cm；
植被混凝土的养护步骤：喷射完植被混凝土后，立即用厚约1cm的有机肥土壤覆盖植被混凝土，再用塑料布或土工布覆盖植被混凝土，加强植被混凝土的保温、保湿，加快幼苗的生长与扎根，植被混凝土的养护时间不少于60天。
性能：实施例3的低碱度胶凝材料水化第3天，混凝土孔隙内的溶液pH值为9.4；植被混凝土的离析度为14.1％，植被混凝土上的植物发芽率超过90％，植物生长的过程中无叶片发黄的现象。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种植被混凝土，其特征在于，包括如下重量份的成分：
低碱度胶凝材料5-8份、植物纤维3-5份、纤维素醚0.02-0.05份、土壤40-60份、有机肥土壤20-40份、化肥0.5～1份、草种0.5-3份、陶砂10-20份，水20-30份。
2.根据权利要求1所述的植被混凝土，其特征在于，所述低碱度胶凝材料包括如下重量份的成分：
粉煤灰0-30份、硅灰0-10份、矿粉40-85份、硫酸盐激发剂10-45份、碱性激发剂1-10份。
3.根据权利要求2所述的植被混凝土，其特征在于，所述硫酸盐激发剂为磷石膏、氟石膏、黄石膏、红石膏、脱硫石膏、天然二水石膏和硬石膏中的一种或两种以上组合。
4.根据权利要求2所述的植被混凝土，其特征在于，所述碱性激发剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、水玻璃和硅酸盐水泥中的一种或两种以上组合。
5.根据权利要求1所述的植被混凝土，其特征在于，所述纤维素醚为甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚、羟乙基纤维素醚中的一种或两种以上组合。
6.根据权利要求1所述的植被混凝土，其特征在于，所述陶砂的粒径为0.5-5mm，堆积密度为400-1000kg/m3。
7.根据权利要求1所述的植被混凝土，其特征在于，所述有机肥土壤包括以下重量份的组分：废弃植物10-20份、畜禽粪便40-60份、田园土20-30份；
所述有机肥土壤的制备方法为：将各组分充分混合，得到混合物；调节所述混合物的含水率为45-55%，然后将所述混合物放置于密闭空间内发酵10-15天，随后将所述混合物置于室外7天，得到有机肥土壤。
8.根据权利要求1所述的植被混凝土，其特征在于，所述化肥为尿素、磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、过磷酸钙和硫酸钾复合肥中的一种或两种以上组合；
所述植物纤维为植物秸秆、木屑、草根、松科植物落叶中的一种或两种以上组合，所述植物纤维的长度为1-3cm。
9.根据权利要求1-8任一项所述的植被混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
混合的步骤：将低碱度胶凝材料混合均匀，得到混合物；
润湿的步骤：用水润湿陶砂和植物纤维，得到润湿混合物；
制备待喷播的混凝土的步骤：将混合物、润湿混合物、土壤、有机肥土壤、化肥、草种、纤维素醚和水在混合均匀，得到待喷播的混凝土；
制备植被混凝土的步骤：将所述待喷播的混凝土分层、分区域地喷播至边坡基面上，得到植被混凝土。
10.根据权利要求1-8任一项所述的植被混凝土的应用，其特征在于，所述植被混凝土应用于生态护坡、边坡绿化、隔离带绿化或矿山绿化的工程中。
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