CN113261491A - 一种基于地聚物的绿化外墙系统及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于地聚物的绿化外墙系统及其制造方法。本发明的绿化外墙系统，包括墙体、吸附层和种植层；所述吸附层粘接于墙体外表面，所述吸附层包括粘合剂、营养土和保水剂；所述种植层附着于吸附层表面，所述种植层包括营养土、粘合剂、草种和保水剂；所述营养土为含水污泥、过氧化钾、氮化碳和磷酸铁的混合物；所述粘合剂为偏高岭土、液态水玻璃和营养土的混合物。本发明利用涂覆于墙体的吸附层、附着于吸附层的种植层，获得了适宜植被生长的绿化外墙系统。吸附层和种植层的有机结合，一方面为植被提供营养物质，另一方面提供了植被根部生长和固着的必要空间，且紧密粘附于墙面上，附着力强，使得植被生长得更牢固、避免了掉落风险。

Description

一种基于地聚物的绿化外墙系统及其制造方法

技术领域

本发明涉及地聚物材料技术领域，更具体的，涉及一种基于地聚物的绿化外墙系统及其制造方法。

背景技术

随着工业文明的不断发展，人类社会的城市化进程不断的深入，城市人口密度不断的增大，大城市中环境的问题日益突出，在城市中增加绿化面积不仅可以有效提升城市整体景观效果，还可以有效改善城市的环境污染。

目前，大多数园林景墙、建筑外墙、道路隔离围墙等墙体所使用的砌筑材料多为实心砌块或空心砌块，本身不具有绿化效果，而对这些墙面进行绿化美化，通常需要进行二次建构，如采用附着攀援植物或外挂墙体绿化装置等方式，来将墙体覆盖上植物达到绿化效果。中国专利CN109518834A公开了一种绿色环保建筑墙体施工方法，将植物直接种植在容器中并固定在外墙上，虽然达到了绿化效果，但一方面将绿植容器固定于墙面的步骤繁琐，另一方面还有高空坠物的风险。中国专利CN212670924U公开了一种立体绿化墙体，使用单池砌块、双池砌块和连通砌块砌筑而成，各砌块内可以装入植物土壤，土壤内可以种植植物。但一般建筑物使用的混凝土为碱性环境，不适宜植被生长，且绿化墙体的砌块为固定大小、固定位置，功能单一，也限制了植物的生长。

中国专利申请CN 106800387 A公开了一种碱激发地聚合物假山石，包括地聚物假山外壳、多孔植被层、内置土壤和耐碱种子。通过在假山外壳中涂抹植被层、填充土壤、再种植种子，可以获得具有绿化效果的假山石。但该假山石仍为碱性环境，需要额外对植被种子进行石蜡包裹处理，且土壤为填充于假山石壳体中，并非完全粘合，仍有脱落的风险。

因此，需要开发出一种适宜植被生长的绿化外墙系统。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的建筑物外墙绿化效果差的缺陷，提供一种基于地聚物的绿化外墙系统，该绿化外墙系统包括涂覆于墙体的吸附层、附着与吸附层的种植层，与墙体的粘结性强，且适宜植物生长。

本发明的另一目的在于提供上述绿化外墙系统的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于地聚物的绿化外墙系统，包括墙体，所述墙体外表面由内至外依次设置有吸附层和种植层；

所述吸附层由如下重量百分比的组分组成：50～65wt.％粘合剂、25～35wt.％营养土和10～15wt.％保水剂；

所述种植层由如下重量百分比的组分组成：50～70wt.％营养土、20～30wt.％粘合剂、5～10wt.％草种和5～15wt.％保水剂；

所述营养土为含水污泥、过氧化钾、氮化碳和磷酸铁的混合物；

所述粘合剂为偏高岭土、液态水玻璃和营养土的混合物。

发明人研究发现，在建筑物的墙体外表面粘接的吸附层，一方面可以为植被提供营养物质，另一方面也提供了植被根部生长和固着的必要空间，且紧密粘附于墙面上，使得植被生长得更牢固、避免了掉落风险。吸附层中的营养土包括过氧化钾、氮化碳和磷酸铁，可以氧化含水污泥，生成易于植被吸收的营养物质，同时钾元素、氮元素、磷元素为植被生长提供充足的肥料。粘合剂中偏高岭土作为地聚物原料，在液态水玻璃和过氧化钾、氮化碳、磷酸铁的共同激发下，成为胶状物质，具有良好的粘合作用和较高的强度。

在种植层附着于吸附层表面，种植层中的营养土、粘合剂与吸附层的组分有机结合，为植被生长提供良好的附着力和生长空间。

本发明的绿化外墙系统中，吸附层和种植层的环境pH为5～9，适宜植被生长。

优选地，所述保水剂为淀粉接枝丙烯酸盐和/或合成聚合物保水剂。

可选的，所述淀粉接枝丙烯酸盐为玉米淀粉接枝丙烯酸、葛根淀粉接枝丙烯酸、葛根淀粉接枝甲基丙烯酸中的一种或几种；所述合成聚合物保水剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钾或聚丙烯酸铵中的一种或几种。

优选地，所述含水污泥为污水处理厂生化池污泥，含水率为90～98％。

优选地，所述草种为早熟禾、剪股颖、狗牙根、黑麦草、混播四季青、马尼拉、地毯草、碱茅草、结缕草。

优选地，所述营养土中各组分的质量百分比为：含水污泥20～50wt.％、过氧化钾20～30wt.％、氮化碳20～30wt.％和磷酸铁10～20wt.％。

更优选地，所述营养土中各组分的质量百分比为：含水污泥33～38wt.％、过氧化钾20～25wt.％、氮化碳25～30wt.％和磷酸铁13～16wt.％。

优选地，所述粘合剂中各组分的质量百分比为：偏高岭土50～70％、液态水玻璃20～30wt.％和营养土10～20wt.％。

更优选地，所述粘合剂中各组分的质量百分比为：偏高岭土58～62％、液态水玻璃21～23wt.％和营养土17～19wt.％。

优选地，所述吸附层的厚度为2～3cm。

优选地，所述种植层的厚度为2～6cm。

更优选地，所述吸附层的厚度为3cm，所述种植层的厚度为6cm。

吸附层和种植层的厚度较厚，有利于提高抗压强度和粘结强度，且植被能够获得更充分的营养物质。

优选地，所述吸附层中各组分的质量百分比为：粘合剂60wt.％、营养土30wt.％、保水剂10wt.％。

优选地，所述种植层中各组分的质量百分比为：营养土58～62wt.％、粘合剂25wt.％、草种5～7wt.％、保水剂9～11wt.％。

本发明还保护上述绿化外墙系统的制造方法，包括如下步骤：

S1.将含水污泥、过氧化钾、氮化碳、磷酸铁混合，得到营养土；

S2.将所述营养土、偏高岭土和液态水玻璃混合，得到粘合剂；

S3.按比例将所述粘合剂、所述营养土和保水剂混合得到吸附层，将所述粘合剂、所述营养土、草种和保水剂混合得到种植层；

S4.在建筑物墙体外表面涂覆吸附层，在温度10～30℃、相对湿度≥90％的条件下养护2～5h后，于吸附层外表面涂覆种植层，再于温度10～30℃、相对湿度≥90％的条件下养护18～45天后，固化成型，得到所述绿化外墙系统。

在步骤S4的养护过程中，可以使用麻布、草帘等保湿材料包覆墙体外表面，以提高相对湿度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明利用涂覆于墙体的吸附层、附着于吸附层的种植层，获得了适宜植被生长的绿化外墙系统。吸附层和种植层的有机结合，一方面为植被提供营养物质，另一方面提供了植被根部生长和固着的必要空间，且紧密粘附于墙面上，附着力强，使得植被生长得更牢固、避免了掉落风险。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

实施例及对比例中的原料均可通过市售得到；

除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

实施例1～5

实施例1～5提供一种绿化外墙系统，原料如表1所示，制备方法如下：

S1.将含水污泥、过氧化钾、氮化碳、磷酸铁混合，得到营养土；

S2.将所述营养土、偏高岭土和液态水玻璃混合，得到粘合剂；

S3.按比例将粘合剂、营养土和保水剂混合得到吸附层，将粘合剂、营养土、草种和保水剂混合得到种植层；

S4.在建筑物墙体外表面涂覆吸附层3cm，在20±2℃、相对湿度95±2％条件下养护3h后，于吸附层外表面涂覆种植层6cm，然后将墙体外表面用草帘包覆，20±2℃、相对湿度95±2％条件下养护28天后固化成型，得到所述绿化外墙系统；

其中实施例1使用吸附层A、种植层A；实施例2使用吸附层B、种植层B；实施例3使用吸附层C、种植层C；实施例4使用吸附层D、种植层D；实施例5使用吸附层E、种植层E。

表1实施例1～5的绿化外墙系统中原料的组分含量(％)

营养土：

	营养土A	营养土B	营养土C
				含水污泥	20	50	35
过氧化钾	30	20	25
				氮化碳	30	20	25
磷酸铁	20	10	15

粘合剂：

吸附层：

	吸附层A	吸附层B	吸附层C	吸附层D	吸附层E
						营养土	营养土A 25％	营养土B 25％	营养土C 25％	营养土A 25％	营养土A 35％
粘合剂	粘合剂A 65％	粘合剂B 65％	粘合剂C 65％	粘合剂D 65％	粘合剂A 50％
						保水剂	10％	10％	10％	10％	15％

种植层：

	种植层A	种植层B	种植层C	种植层D	种植层E
						营养土	营养土A 70％	营养土B 70％	营养土C 70％	营养土A 70％	营养土A 50％
粘合剂	粘合剂A 20％	粘合剂B 20％	粘合剂C 20％	粘合剂D 20％	粘合剂A 30％
						保水剂	5％	5％	5％	5％	10％
草种	5％	5％	5％	5％	10％

实施例6

实施例6提供一种绿化外墙系统，原料与实施例1相同，制备方法与实施例1的区别在于，吸附层的厚度为2cm，种植层的厚度为2cm。

对比例1

对比例1提供一种绿化外墙系统，与实施例1的区别在于，吸附层中不添加粘合剂。

对比例2

对比例2提供一种绿化外墙系统，与实施例1的区别在于，种植层中不添加粘合剂。

对比例3

对比例3提供一种绿化外墙系统，与实施例1的区别在于，绿化外墙系统中不包括吸附层，即种植层直接涂覆于墙体外表面。

性能测试

对上述实施例和对比例制得的绿化外墙系统进行性能检测。

在绿化外墙系统制备结束第28天时检测吸附层和种植层的粘结强度和抗压强度，第30天时检测结缕草的发芽率，第100天时检测发芽结缕草的存活率、色泽和盖度。

吸附层和种植层的抗压强度和粘结强度测试按照《混凝土物理力学性能试验方法标准GB/T50081-2019》的要求和步骤制作试件，进行测试。

实施例1～6及对比例1～3的测试结果见表2。

表2实施例1～6及对比例1～3的测试结果

由表1的测试结果，各实施例制得的绿化外墙系统适宜植被生长，在制造完成第28天时，草种的发芽率均≥78％，第30天时存活率≥85％，第100天时盖度≥75％，具有良好的绿化效果。且吸附层和种植层的抗压强度、粘结强度较高，具有良好的粘接性，附着力强，植被生长牢固。

对比例1中，吸附层中不添加粘合剂，使得吸附层的抗压强度和粘结强度大幅下降，粘结强度仅为0.33MPa，抗压强度平均3.78MPa，外墙系统在固化过程中部分脱落，100天后墙体植被存活率仅为43.9％，盖度38.5％，难以满足使用要求。对比例2中种植层中不添加粘合剂，种植层的抗压强度平均0.89MPa，粘结强度仅为0.12MPa，植被在生长过程中种植层部分脱落，100天后墙体植被存活率仅为57.3％，盖度49.2％。对比例3中，绿化外墙系统中不包括吸附层，种植层直接涂覆于墙体外表面，而种植层平均抗压强度仅有3.78MPa，粘结强度0.37MPa，不能满足强度使用要求，外墙系统在固化过程中部分脱落，100天后植被存活率49.6％，盖度仅有43.3％，难以满足美观绿化的使用要求。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于地聚物的绿化外墙系统，包括墙体，其特征在于，所述墙体外表面由内至外依次设置有吸附层和种植层；

所述吸附层由如下重量百分比的组分组成：50～65wt.％粘合剂、25～35wt.％营养土和10～15wt.％保水剂；

所述种植层由如下重量百分比的组分组成：50～70wt.％营养土、20～30wt.％粘合剂、5～10wt.％草种和5～15wt.％保水剂；

所述营养土为含水污泥、过氧化钾、氮化碳和磷酸铁的混合物；

所述粘合剂为偏高岭土、液态水玻璃和营养土的混合物。

2.根据权利要求1所述绿化外墙系统，其特征在于，所述营养土中各组分的质量百分比为：含水污泥20～50wt.％、过氧化钾20～30wt.％、氮化碳20～30wt.％和磷酸铁10～20wt.％。

3.根据权利要求1所述绿化外墙系统，其特征在于，所述粘合剂中各组分的质量百分比为：偏高岭土30～60wt.％、液态水玻璃20～30wt.％和营养土10～20wt.％。

4.根据权利要求1所述绿化外墙系统，其特征在于，所述吸附层的厚度为2～3cm。

5.根据权利要求1所述绿化外墙系统，其特征在于，所述种植层的厚度为2～6cm。

6.根据权利要求1所述绿化外墙系统，其特征在于，所述吸附层中各组分的质量百分比为：粘合剂60wt.％、营养土30wt.％、保水剂10wt.％。

7.根据权利要求1所述绿化外墙系统，其特征在于，所述种植层中各组分的质量百分比为：营养土58～62wt.％、粘合剂25wt.％、草种5～7wt.％、保水剂9～11wt.％。

8.根据权利要求1所述绿化外墙系统，其特征在于，所述保水剂为淀粉接枝丙烯酸盐和/或合成聚合物保水剂。

9.根据权利要求1所述绿化外墙系统，其特征在于，所述含水污泥的含水率为90～98％。

10.权利要求1～9任一项所述绿化外墙系统的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.将含水污泥、过氧化钾、氮化碳、磷酸铁混合，得到营养土；

S2.将所述营养土、偏高岭土和液态水玻璃混合，得到粘合剂；

S3.按比例将粘合剂、营养土和保水剂混合得到吸附层，将粘合剂、营养土、草种和保水剂混合得到种植层；

S4.在建筑物墙体外表面涂覆吸附层，在温度10～30℃、相对湿度≥90％的条件下养护2～5h后，于吸附层外表面涂覆种植层，再于温度10～30℃、相对湿度≥90％的条件下养护18～45天后，固化成型，得到所述绿化外墙系统。