CN111670718A - 一种渗蓄式垂直绿化构件及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种渗蓄式垂直绿化构件及其施工方法，该构件包括混凝土槽，所述混凝土槽内自下而上依次铺设有水泥基陶粒绿化混凝土基层、植物纤维层和种植土层；所述植物纤维层由植物纤维铺设而成，所述植物纤维下端延伸至所述水泥基陶粒绿化混凝土基层中，所述植物纤维上端延伸至所述种植土层中。以具有丰富孔隙的水泥基陶粒绿化混凝土浇筑基层，在其上铺设植物纤维层和用于栽种植物的种植土层，雨水通过种植土层下渗，蓄积在水泥基陶粒绿化混凝土基层中，形成微型水库；在高温干燥天气时，蓄积的水分在植物纤维毛细管作用下，被引流至种植土层，满足绿化植物生长的需要，同时通过蒸发作用，可降低周围的空气温度、增加湿度。

Description

一种渗蓄式垂直绿化构件及其施工方法
技术领域
本发明属于水利工程技术领域，尤其涉及一种渗蓄式垂直绿化构件及其施工方法。
背景技术
为避免河岸因水流冲刷发生淘蚀和坍塌，岸边需要建造挡墙来对河岸进行保护。传统挡墙普遍采用混凝土、砌石等材料建成，虽然具有较高的力学强度来抵抗水流冲击，但同时也使河道丧失了生态性。
为克服该问题，近年来出现了多种生态挡墙，致力于修复河岸生态系统。如CN106592524A的垂直绿化生态挡墙构件在混凝土框的内腔中填充营养土用于种植花草绿化，并在混凝土框一侧开设侧面开口，在侧面开口上通过钢丝铺设由高强度的聚酰胺单丝纤维材料编制而成的水土保护毯。该垂直绿化生态挡墙构件中，一方面需要使用钢丝固定水土保护毯，操作复杂且存在水土保护毯不牢固的隐患，另一方面植被层的水分也容易从侧面流失。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种渗蓄式垂直绿化构件，不仅能够对水分进行蓄积，避免水分流失，而且能够在干燥天气下向植物供给水分。
本发明的第二个目的是提供一种渗蓄式垂直绿化构件的施工方法。
发明人发现，在种植土层下铺设具有多孔结构的水泥基陶粒绿化混凝土层，并在种植土层与混凝土层之间铺设纤维，可以使种植土层中多余的水分下渗到多孔结构的水泥基陶粒绿化混凝土层的孔隙中进行蓄积。降低种植土中的水分饱和度，避免植物根系长期浸泡在水中造成烂根死亡；当天气干燥时，种植土层的水分减少，则蓄积在多孔结构的水泥基陶粒绿化混凝土层孔隙中的水分可以通过纤维的毛细管作用被引流到种植土层中，满足植物生长的需要。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种渗蓄式垂直绿化构件，包括混凝土槽，所述混凝土槽内自下而上依次铺设有水泥基陶粒绿化混凝土基层、植物纤维层和种植土层；所述植物纤维层由植物纤维铺设而成，所述植物纤维下端延伸至所述水泥基陶粒绿化混凝土基层中，所述植物纤维上端延伸至所述种植土层中。
所述植物纤维数量为20～200根/cm2。
所述水泥基陶粒绿化混凝土基层厚度为5～40cm。
所述种植土层厚度为20～80cm。
所述种植土层顶部低于混凝土槽顶部0～5cm。
所述种植土层中栽种植物。
所述混凝土槽侧面开设有若干个排水孔。
所述排水孔开设在距离水泥基陶粒绿化混凝土基层顶部以下1～5cm的位置。
所述排水孔直径为1～3cm。
相邻两个所述排水孔间距50～100cm。
所述混凝土槽的槽壁厚度为3～10cm，内壁净空宽度15～60cm，长度50～300cm，高度30～100cm。
一种渗蓄式垂直绿化构件的施工方法，包括如下步骤：
1)在混凝土槽的槽底浇筑水泥基陶粒绿化混凝土，形成水泥基陶粒绿化混凝土基层；
2)在水泥基陶粒绿化混凝土基层上铺设植物纤维，使植物纤维的下端延伸至水泥基陶粒绿化混凝土基层中，形成植物纤维层；
3)在植物纤维层上填充种植土，并使植物纤维上端延伸至种植土中，形成种植土层。
步骤3)后还包括步骤：在种植土层中栽种植物。
用于浇筑所述混凝土槽的混凝土强度等级C20～C60，配筋率为0～1.5％。所述混凝土槽可现场浇筑；也可以预制，使用时搬运到渗蓄式垂直绿化构件的施工现场。
所述水泥基陶粒绿化混凝土的配比参数为：陶粒集料用量为350～900kg/m3；无砂；胶凝材料用量为150～300kg/m3；单位用水量60～120kg/m3；水胶比0.25～0.40；矿渣粉掺量为胶凝材料质量的0～50％；粉煤灰掺量为胶凝材料质量的0～30％；减水剂掺量为胶凝材料质量的0～2.5％；引气剂掺量为胶凝材料质量的0～0.1％。所述陶粒集料粒径为5～30mm，紧密堆积密度为350～900kg/m3，吸水率为3.5％～17％，粉末粒径小于5mm的颗粒含量小于5％。本发明采用的水泥基陶粒绿化混凝土不使用砂，增加了内部孔隙，创造了蓄积雨水的空间。而且使用陶粒作为骨料，陶粒自身一定的粒径和吸水性，可以增加水泥基陶粒绿化混凝土的内部孔隙和蓄积水分的体积，植物根系生长也可以进入陶粒内部，增加了植物根系的发展空间，同时可起反滤作用，避免种植土流失。
所述水泥基陶粒绿化混凝土的原料中还包括高吸水性树脂粉末，高吸水性树脂粉末掺量为胶凝材料质量的0.1％～2％。通过增加高吸水性数值粉末可以增强混凝土的吸水、保水能力。
所述陶粒集料选自粉煤灰陶粒、粘土陶粒、页岩陶粒中的任意一种或多种。
所述胶凝材料所用的水泥为普通硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥的任意一种或多种；水泥强度等级为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R的任意一种或多种。
所述粉煤灰为Ⅰ级和/或Ⅱ级粉煤灰。
所述矿渣粉为S95和/或S105级矿渣粉。
所述减水剂为木质素磺酸盐类减水剂、萘系减水剂、三聚氰胺系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂，脂肪酸系减水剂、聚羧酸系减水剂中的任意一种或多种。
所述引气剂选自松香衍生物及磺酸盐。
所述水为天然水、自来水、中水中的任意一种或多种。
所述植物纤维选自椰棕纤维、竹纤维和木纤维中的任意一种或多种，所述植物纤维长度50～500mm、直径0.1mm～1.0mm。植物纤维具有毛细管作用，可以将陶粒绿化混凝土基层中蓄积的雨水引流至种植土层，起到了传输水分的作用。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明以具有丰富孔隙的水泥基陶粒绿化混凝土浇筑基层，在其上铺设植物纤维层和用于栽种植物的种植土层，下雨时，雨水通过种植土层下渗，蓄积在水泥基陶粒绿化混凝土基层中，形成微型水库；在高温干燥天气时，蓄积的水分在植物纤维毛细管作用下，被引流至种植土层，满足绿化植物生长的需要，同时通过蒸发作用，可降低周围的空气温度、增加湿度，降低空气污染物，改善生态环境，提高舒适度。
(2)通过在混凝土槽壁开设排水孔，可排出种植土中多余的水分，降低种植土的水分饱和度，避免绿化植物根系长期浸泡在水中，造成烂根死亡。
(3)采用植物纤维传输水分，性能稳定可靠，环保无污染。
(4)本发明工艺简单，材料易得，工期短，养护简单，维护方便，成本低。
附图说明
图1为渗蓄式垂直绿化构件的结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体的实施例进一步说明本发明的技术方案。
参考图1，本发明提供一种渗蓄式垂直绿化构件，包括混凝土槽11，所述混凝土槽内自下而上依次铺设有水泥基陶粒绿化混凝土基层12、植物纤维层13和种植土层14。
所述混凝土槽11的槽壁厚度为3～10cm，内壁净空宽度15～60cm，长度50～300cm，高度30～100cm。所述混凝土槽11的槽壁长边在距离所述水泥基陶粒绿化混凝土基层12顶部下1～5cm左右的位置每间隔50～100cm开设一直径为1～3cm的排水孔15。
所述水泥基陶粒绿化混凝土基层12厚度为5～40cm。
所述植物纤维层13由植物纤维按照20～200根/cm2的数量铺设而成，所述植物纤维下端延伸至所述水泥基陶粒绿化混凝土基层12中，所述植物纤维上端延伸至所述种植土层14中(图1中未示出植物纤维的延伸关系)。
所述种植土层14厚度为20～80cm，所述种植土层中栽种绿化植物16。
本实施例的渗蓄式垂直绿化构件可在河岸上原有的挡墙17顶部直接建造，施工方法包括如下步骤：
1)清理挡墙顶面，除去杂物和松散混凝土或砌石碎块；
2)在挡墙顶部浇筑混凝土槽；
3)在混凝土槽的槽底浇筑水泥基陶粒绿化混凝土，形成水泥基陶粒绿化混凝土基层；
4)在水泥基陶粒绿化混凝土基层硬化前在上面铺设植物纤维，使部分或全部植物纤维的下端延伸至水泥基陶粒绿化混凝土基层的空隙中，形成植物纤维层；
5)在植物纤维层上填充种植土，并使植物纤维上端延伸至种植土中，形成种植土层。
6)在种植土层中栽种植物。
用于浇筑或预制所述混凝土槽的混凝土强度等级C20～C60，配筋率为0～1.5％。
所述水泥基陶粒绿化混凝土的配比参数为：陶粒集料用量为350～900kg/m3；无砂；胶凝材料用量为150～300kg/m3；单位用水量60～120kg/m3；水胶比0.25～0.40；矿渣粉掺量为胶凝材料质量的0～50％；粉煤灰掺量为胶凝材料质量的0～30％；减水剂掺量为胶凝材料质量的0～2.5％；引气剂掺量为胶凝材料质量的0～0.1％。所述陶粒集料粒径为5～30mm，紧密堆积密度为350～900kg/m3，吸水率为3.5％～17％，粉末粒径小于5mm的颗粒含量小于5％。拌合物工作性以骨料表面水泥浆体不流淌、具有光泽为标准。
所述水泥基陶粒绿化混凝土的原料中还包括高吸水性树脂粉末，高吸水性树脂粉末掺量为胶凝材料质量的0.1％～2％。通过增加高吸水性数值粉末可以增强混凝土的吸水、保水能力。
所述陶粒集料选自粉煤灰陶粒、粘土陶粒、页岩陶粒中的任意一种或多种。
所述胶凝材料所用的水泥为普通硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥的任意一种或多种；水泥强度等级为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R的任意一种或多种。
所述粉煤灰为Ⅰ级和/或Ⅱ级粉煤灰。
所述矿渣粉为S95和/或S105级矿渣粉。
所述减水剂为木质素磺酸盐类减水剂、萘系减水剂、三聚氰胺系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂，脂肪酸系减水剂、聚羧酸系减水剂中的任意一种或多种。
所述引气剂选自松香衍生物及磺酸盐。
所述水为天然水、自来水、中水中的任意一种或多种。
采用不同配比参数和不同原料所制备得到的水泥基陶粒绿化混凝土如下表所示：
表1.水泥基陶粒绿化混凝土原料配比及性能
Figure BDA0002516026150000051
根据表1可知，本发明的水泥基陶粒绿化混凝土具有丰富的孔隙和吸水性能，可用于蓄积从种植土层下渗的雨水。
将椰棕纤维贴靠立于高度500mm、直径200mm、水深100mm的玻璃容器中，24h后，测量水分在纤维中上升的高度，结果如表2所示。
在高度300mm、直径200mm、底部筛网孔径1.25mm的不锈钢网篮中，填充过2.5mm孔径筛的河砂，厚度100mm，河砂上再回填粉质粘土200mm，并分层压实。河砂内垂直填埋实椰棕纤维，纤维下端出露50mm，上端入土50mm，将网篮整体真空脱水，使土壤干燥，含水量不大于2％。将真空脱水后的装填砂、土及纤维的不锈钢网篮置于在高度100mm、直径200mm、水深100mm的玻璃容器上，然后将整个测试装置置于密闭容器中，使纤维下端入水面下，砂在水面上，不浸水。不锈钢网篮置于玻璃容器上，砂与水面隔着一个网篮底的高度，悬空。保持恒温20±2℃，96h后，测试深度100～150mm粉质粘土的含水量百分数，结果如表2所示(间隔100mm处土壤含水量)。
表2.水的上升高度和间隔100mm处土壤含水量
Figure BDA0002516026150000061
通过测试结果可知，水分能够通过椰棕纤维的毛细管作用被引流到上层粘土使得上层粘土水分含量增加，说明在干燥天气下，在水泥基陶粒绿化混凝土层中继续的水分在植物纤维毛细管作用下，能够被引流至种植土层，满足绿化植物生长的需要，同时通过蒸发作用，可降低周围的空气温度、增加湿度，降低空气污染物，改善生态环境，提高舒适度。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种渗蓄式垂直绿化构件，其特征在于：所述渗蓄式垂直绿化构件包括混凝土槽，所述混凝土槽内自下而上依次铺设有水泥基陶粒绿化混凝土基层、植物纤维层和种植土层；所述植物纤维层由植物纤维铺设而成，所述植物纤维下端延伸至所述水泥基陶粒绿化混凝土基层中，所述植物纤维上端延伸至所述种植土层中。
2.根据权利要求1所述渗蓄式垂直绿化构件，其特征在于：所述植物纤维数量为20～200根/cm2。
3.根据权利要求1所述渗蓄式垂直绿化构件，其特征在于：所述水泥基陶粒绿化混凝土基层厚度为5～40cm。
4.根据权利要求1所述渗蓄式垂直绿化构件，其特征在于：所述种植土层厚度为20～80cm。
5.根据权利要求1～4任意一项所述渗蓄式垂直绿化构件，其特征在于：所述混凝土槽侧面开设有若干个排水孔。
6.根据权利要求5所述渗蓄式垂直绿化构件，其特征在于：所述排水孔开设在距离水泥基陶粒绿化混凝土基层顶部以下1～5cm的位置。
7.根据权利要求6所述渗蓄式垂直绿化构件，其特征在于：所述排水孔直径为1～3cm。
8.一种渗蓄式垂直绿化构件的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)在混凝土槽的槽底浇筑水泥基陶粒绿化混凝土，形成水泥基陶粒绿化混凝土基层；
2)在水泥基陶粒绿化混凝土基层上铺设植物纤维，使植物纤维的下端延伸至水泥基陶粒绿化混凝土基层中，形成植物纤维层；
3)在植物纤维层上填充种植土，并使植物纤维上端延伸至种植土中，形成种植土层。
9.根据权利要求8所述施工方法，其特征在于：用于浇筑所述混凝土槽的混凝土强度等级C20～C60，配筋率为0～1.5％。
10.根据权利要求8所述施工方法，其特征在于：所述水泥基陶粒绿化混凝土的配比参数为：陶粒集料用量为350～900kg/m3；胶凝材料用量为150～300kg/m3；单位用水量60～120kg/m3；水胶比0.25～0.40；矿渣粉掺量为胶凝材料质量的0～50％；粉煤灰掺量为胶凝材料质量的0～30％；减水剂掺量为胶凝材料质量的0～2.5％；引气剂掺量为胶凝材料质量的0～0.1％；所述陶粒集料粒径为5～30mm，紧密堆积密度为350～900kg/m3，吸水率为3.5％～17％，粉末粒径小于5mm的颗粒含量小于5％。
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