CN114532180A - 一种用于佛甲草屋顶绿化的建筑废弃物转化基质及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于佛甲草屋顶绿化的建筑废弃物转化基质及其应用，该基质包括以下体积份数的组分：泥炭土15‑20份、红砖颗粒10‑15份、混凝土颗粒3‑5份、环保轻石颗粒3‑5份。本发明基质主要利用来自建筑废料红砖块的不同粒径红砖颗粒、泥炭土、来自建筑废料混凝土块的混凝土颗粒以及环保轻石颗粒制备得到，通过回收利用建筑废弃物制备基质，减少了建筑废弃物的处理成本与环境污染的风险，有效代替了传统天然基材的消耗，降低不可再生的泥炭土资源用量，同时对植物生长有促进作用，符合可持续发展的生态理念。与现有技术相比，本发明基质结构较稳定、透气排蓄能力较好，能取得与传统基质基本相同甚至更优的栽培效果，且制备方法较简单。

Description

一种用于佛甲草屋顶绿化的建筑废弃物转化基质及其应用

技术领域

本发明属于植物生长基质技术领域，涉及一种用于佛甲草屋顶绿化的建筑废弃物转化基质及其应用。

背景技术

随着我国建筑行业和城市建设进程的不断推进，建筑废弃物的产量不断增加。建筑废弃物转化基质用于屋顶绿化不仅是一种经济环保的资源化处理方式，而且能为植物的生长提供适宜的生长环境和良好的支撑作用。近年来，建筑废弃物转化在各国得到了广泛应用，尤其在美国、加拿大、日本、英国、德国等发达国家建筑废弃物用作绿化基质得到了政府和公民的一致认可。我国对此方面的研究虽然起步较晚，但是研究成果显著。中国专利公开号为CN106550796A公开了一种用于屋顶绿化新型污泥栽培基质的制备方法，以含水率50％以下的城市污泥和聚乙烯醇为主要原料，经过备料，混合，成型，包膜，干化等方法对污泥进行深加工用于屋顶绿化基质的制备，虽然同时满足了轻质和排水问题，但加工过程繁琐，增加了基质配置的工序，前期投入大。中国专利公开号为CN104291932A公开了一种屋顶绿化栽培基质及其制备方法，将园林绿化废弃物与城市生活污泥的混合堆肥产品和珍珠岩配置基质，该专利基质有机质含量过高，无机颗粒配比较少，结构不稳定，植物前期可能会迅速繁殖，长期放置经雨水淋溶基质会变薄塌陷透气排蓄功能减弱。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种用于佛甲草屋顶绿化的建筑废弃物转化基质及其应用，以克服现有技术中废弃物转化基质制备过程较复杂、结构不稳定、透气排蓄能力较差等缺陷。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的技术方案之一提供了一种用于佛甲草屋顶绿化的建筑废弃物转化基质，该基质包括以下体积份数的组分：泥炭土15-20份、红砖颗粒10-15份、混凝土颗粒3-5份、环保轻石颗粒3-5份。

进一步的，所述泥炭土的尺寸小于10mm。

进一步的，所述红砖颗粒包括两种，其中一种尺寸大于3mm且小于5mm，另外一种尺寸大于5mm且小于10mm。

更进一步的，所述红砖颗粒的制备过程包括以下步骤：

取回收的建筑废料红砖块破碎，然后过筛得到。

进一步的，所述混凝土颗粒的粒径大于3mm且小于5mm。

更进一步的，所述混凝土颗粒的制备过程包括以下步骤：

取回收的建筑废料混凝土块破碎，然后过筛得到。

进一步的，所述环保轻石颗粒的粒径小于5mm。

更进一步的，所述环保轻石颗粒的制备过程包括以下步骤：

取环保轻石块破碎、研磨，然后过筛得到。

进一步的，该基质由以下体积份数的组分组成：泥炭土20份、红砖颗粒15份、混凝土颗粒5份、环保轻石颗粒5份。

本发明还提供了上述基质的应用，该基质可用于屋顶绿化栽培佛甲草，在应用时，将泥炭土、红砖颗粒、混凝土颗粒、环保轻石颗粒混匀，然后铺设成厚度为10cm的基质层，再将佛甲草植株种植于所述基质层上。

本发明基质主要利用不同粒径的红砖颗粒(来自建筑废料红砖块)、泥炭土、混凝土颗粒(来自建筑废料混凝土块)和环保轻石颗粒制备得到。本发明的目的在于回收利用建筑废弃物以配制得到质轻、透气保水性强、肥力适中、防虫抑菌、结构稳定的环境友好型屋顶绿化基质。

本发明所提供的以红砖颗粒、混凝土颗粒等不同种类的建筑废弃物为主要材料，与细质泥炭土通过合理制备形成的用于佛甲草屋顶绿化的栽培基质材料及其应用，具有实际可操作性、环保性。本发明减少了建筑废弃物的处理成本与环境污染的风险，有效代替了传统天然基材的消耗，降低不可再生的泥炭土资源用量，同时对植物生长也有很好的促进作用，符合可持续发展的生态理念。

本发明提供的用于佛甲草屋顶绿化的建筑废弃物转化基质整体能满足佛甲草在低维护条件下的屋顶绿化中生长必备的有机质、矿物质等营养元素，孔隙度适合，透气性强，有较好的保水保肥能力；具备支持植株和根系生长的长期稳定性；能保障良好的雨水涵蓄效果，屋顶绿化植被无须额外浇水，并益于增强屋顶绿化的雨洪调节生态效益。

本发明提供一种用于佛甲草屋顶绿化的建筑废弃物转化基质，其优点为有机物含量丰富，根据佛甲草植物生理特性选择细质(粒径小于10mm)泥炭土，更能保证植物在生长初期的生理稳定性，达到较好的绿化景观效果；所添加的不同粒径的红砖颗粒，可以扩大基质颗粒的比表面积，增强通气孔隙，调节基质层的排蓄能力，起到保水保肥作用；所添加的粒径大于3mm且小于5mm的混凝土颗粒可调节基质颗粒间的粘结性，从而对整体基质的孔隙度进行微调；所添加的环保轻石颗粒，其主要成分为SiO₂和CaO，具有天然杀虫剂的特性，能够防虫抑菌，减少佛甲草烂根、霉变和病虫害的发生；旱季具有保水性，减少灌溉次数，节省水源，雨季具有排水性、保肥性能良好，还能促进土壤里面微生物的生长，活化土壤中植物的根系，促进植物健康生长。本发明基质用于屋顶种植土壤中，与一般砂石相比，重量较轻，相同体积的环保轻石重量是一般砂石重量的10％-20％，降低屋面荷载。整体配置方法有利于提高植物的抗逆性和栽培系统的长期稳定性，有利于增强屋顶绿化的雨洪调节生态效益。

本发明所提供的用于佛甲草屋顶绿化的建筑废弃物转化基质各组分体积份数为：泥炭土15-20份、红砖颗粒10-15份、混凝土颗粒3-5份、环保轻石颗粒3-5份。本发明对基质各组分体积份数进行了限定，可保证基质在长期低维护的屋顶环境下仍有较强的稳定性。本发明配方尽可能减少泥炭土的用量，既满足佛甲草正常生长所需的营养成分，又达到了资源减量化的目的；红砖颗粒在10-15份的体积份数范围内，能够有效调节整体基质的通透性，保证良好的通气性和雨水滞蓄能力。若无机颗粒体积份数过大，会增加基质孔隙度，将会导致植物所需的营养成分在降雨的淋溶作用下流失，不利于植物生长。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明基质主要利用来自建筑废料红砖块的不同粒径红砖颗粒、泥炭土、来自建筑废料混凝土块的混凝土颗粒以及环保轻石颗粒制备得到，通过回收利用建筑废弃物制备基质，减少了建筑废弃物的处理成本与环境污染的风险，有效代替了传统天然基材的消耗，降低不可再生的泥炭土资源用量，同时对植物生长也有很好的促进作用，符合可持续发展的生态理念；

(2)本发明基质组分中所添加的不同粒径红砖颗粒，可以扩大基质颗粒的比表面积，增强通气孔隙，调节基质层的排蓄能力，起到保水保肥作用；

(3)本发明基质组分中所添加的混凝土颗粒可调节基质颗粒间的粘结性，从而对整体基质的孔隙度进行微调，使得基质结构更稳定；

(4)本发明基质组分中所添加的环保轻石颗粒，其主要成分为SiO₂和CaO，具有天然杀虫剂的特性，能够防虫抑菌，且相同体积的环保轻石重量是一般砂石重量的10％-20％，可降低屋面荷载；

(5)本发明基质组分中所添加的泥炭土具有较高的有机质含量，能保证植物在生长初期的生理稳定性，本发明基质整体能满足佛甲草在低维护条件下的屋顶绿化中生长必备的有机质、矿物质等营养元素，孔隙度适合，透气性强，具备支持植株和根系生长的长期稳定性，能保障良好的雨水涵蓄效果，屋顶绿化植被无须额外浇水，且该基质能取得与传统基质基本相同甚至更优的栽培效果；

(6)本发明基质的制备过程较简单。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

以下各实施例中，如无特别说明的原料或处理技术，则表明所采用的均为本领域的常规市售原料产品或常规处理技术。

以下各实施例中，所使用的环保轻石块购自青岛昊河建筑建材科技有限公司，型号为J1品种，体积密度为0.2-0.3g/cm³。

实施例1：

本实施例以拟种植50m²景天植物的屋顶，在完成屋顶防水、隔根层等施工后,在准备基质层施工前，将各材料运至屋顶绿化现场。配制一种屋顶绿化建筑废弃物转化基质，包括材料：细质泥炭土，两种不同粒径范围的红砖颗粒，混凝土颗粒，环保轻石颗粒。基质制备方法为：依据所种植物种类选择泥炭土粒级，供试植物为景天科佛甲草，由于泥炭土运输途中挤压板结，将细质泥炭土通过10mm筛孔的筛网，未通过筛网不采用，通过10mm筛孔的细质泥炭土备用；取回收的建筑废料红砖块，经过机械粉碎，分别通过孔径为3mm、5mm和10mm的筛网，最终通过3mm筛孔的红砖颗粒和未通过10mm筛孔的红砖颗粒不采用，过筛得到尺寸大于3mm且小于5mm、以及尺寸大于5mm且小于10mm的两种粒级的红砖颗粒备用；取回收的建筑废料混凝土块，经过机械粉碎，分别通过孔径为3mm和5mm的筛网，最终通过3mm筛孔的混凝土颗粒和未通过5mm筛孔的混凝土块不采用，过筛得到尺寸大于3mm且小于5mm的混凝土颗粒备用；取环保轻石块，经过破碎、研磨，使其通过5mm筛孔的筛网，未通过筛网不投入使用，得到粒径小于5mm的环保轻石颗粒备用。根据轻质集装箱体积质量换算，各基质成分及其体积份数分别为泥炭土20份、红砖颗粒15份、混凝土颗粒5份和环保轻石颗粒5份，将上述材料充分混合，保证均匀，此时基质整体厚度为10cm。该基质主要理化性质为：有机质含量为88.7g/kg，干容重为0.88g/cm³，最大持水量为69％。

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，并非是对本发明的实施方式的限定。对于不同植物选择和屋顶种植需求，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。这里无法对所有的实施方式予以穷举。

实施例2：

佛甲草基质栽培效果试验

1.1供试材料

供试验植物为景天科植物佛甲草，具有耐旱、抗养分贫瘠等生长特性，为良好的轻型屋顶绿化植物。

1.2试验处理

本研究按不同基质成分和不同配制方法设置了5个基质处理(如表1所示)。供试植物均采用轻质箱，轻质箱实用长为38cm，宽为29cm，高为13cm，扦插种植。栽植前，先将不同处理基质按表1处理装盆，再将备好的佛甲草植株均匀插入盆中。栽培密度为6株/盆。种植层厚度10cm，每处理设3次重复。栽培生长期由当年4月至12月共9个月，期间灌溉管理按常规。栽培前，对配制好的各处理基质常规理化性质进行了分析；在植株生长过程中，测量记录供试植株生长状况；在植株收获期，测定植株生理指标。

1.3分析测试项目

栽培基质按照表1配制后，取样对其常规理化性质进行了分析，主要包括有机质、pH、容重、孔隙度等。分析方法借鉴国家林业标准(LY/T系列)规定的相关规定。植株生长期，观察记录植株高度和覆盖度变化。植物收获后，测定植株鲜重和干重，地上株高和地下根长。

表1 不同基质处理配比

2结果与分析

2.1不同基质配方理化特性比较

由表1不同处理配制的栽培基质主要理化性质如表2所示。由表2可以看出，处理2是对比处理1设置的未添加环保轻石颗粒的基质配方，与处理1相比，处理2的容重增大，总孔隙度减小，表明环保轻石颗粒是多孔、轻质的基质材料，能够提高基质的总孔隙度。处理3是对比处理1设置的同一粒径范围的红砖颗粒，对比表明两种不同粒径范围的红砖颗粒对基质的总孔隙度有改善作用。处理4是以泥炭土为主要原料的人工基质配方，具有较高的有机质含量，适合种植对基质肥力要求较高的植物。CK对照组是以天然成分为主，塘泥含量较高的基质配方，塘泥中含有丰富的矿物质、有机物质。处理1是按照本发明中实施例1所述配制的基质配方，有机质略高于CK对照处理，远低于处理4的高肥力栽培基质配方。由容重和孔隙度指标来看，各处理基质栽培初期的容重均在1.0g/cm³以下，孔隙度良好。但用CK处理的天然土壤做薄层屋顶绿化基质时，在相对长期的屋顶环境下，基质会出现板结情况，导致透气性和雨水涵蓄性能降低。

表2 不同配方基本理化性质

2.2佛甲草的栽培结果及分析

表3给出了佛甲草生长指标的方差分析结果。由表3中数据可以看出，相对于处理1，未添加环保轻石颗粒的处理2的植物覆盖率较低，植株烘干后，质量降低；而对于使用同一粒径范围红砖颗粒的处理3，其植物覆盖度、鲜重显著低于处理1，表明两种不同粒径范围的红砖颗粒的添加有利于植物生长，原因在于不同粒径范围的红砖颗粒，在长期沉降和雨水淋溶之后，改善基质的孔隙分布，调节基质层的排蓄能力，起到保水保肥作用，从而有利于植物生长。处理1和处理4的植株株高、根长和覆盖度要明显高于对照组CK，这说明有机质含量对佛甲草生长起到关键作用，佛甲草虽抗性较强，但在粗放管理条件下，对基质通气和雨水涵蓄方面的要求也较高。供试的处理1和处理4栽培基质配方较处理3有机质含量和透气持水能力更优，适宜植物健康生长。两种处理的植物植株鲜重、干重均表现为处理1>处理4，表明本发明方法可有效促进植物根系发育，从而促进植物稳健生长。

表3 不同栽培配方处理的佛甲草测定指标

注*：数据为同一处理3次重复的平均值，同列具有相同字母标记的数字间无显著差异(LSD法，P<0.05)。

3结论与讨论

屋顶绿化通常选用低维护、耐贫瘠干旱、抗性较好的植物种类，本发明的用于佛甲草屋顶绿化的建筑废弃物转化基质能取得与传统基质基本相同，甚至更优的栽培效果。另有实验表明，其雨水涵蓄能力较强。本发明的用于佛甲草屋顶绿化的建筑废弃物转化基质，在资源利用城市固体废物的同时，还能减少泥炭土和其他天然砂石等不可再生资源的消耗，满足佛甲草在低维护条件下的屋顶绿化中生长比必备的有机质、矿物质等营养元素，是一种质轻、透气性强、保水保肥能力强、防虫抑菌、结构稳定的屋面理想基质，有利于增强屋顶绿化的生态效益。

实施例3：

与实施例1相比，绝大部分均相同，除了本实施例中，将泥炭土、红砖颗粒、混凝土颗粒和环保轻石颗粒的体积份数分别调整为15份、10份、3份、3份。

实施例4：

与实施例1相比，绝大部分均相同，除了本实施例中，将泥炭土、红砖颗粒、混凝土颗粒和环保轻石颗粒的体积份数分别调整为17份、12份、4份、4份。

对比例1：

与实施例1相比，绝大部分都相同，除了不加入环保轻石颗粒。

对比例2：

与实施例1相比，绝大部分都相同，除了加入的红砖颗粒只有一种粒径范围(大于3mm小于5mm)。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所做的举例，并非是对本发明的实施方式的限定。对于不同植物选择和屋顶种植需求，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。上述对比例仅控制个别创新性单因素以证明实施例的可行性，无法对多因素影响的实施方式予以穷举。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于佛甲草屋顶绿化的建筑废弃物转化基质，其特征在于，包括以下体积份数的组分：泥炭土15-20份、红砖颗粒10-15份、混凝土颗粒3-5份、环保轻石颗粒3-5份。

2.根据权利要求1所述的一种用于佛甲草屋顶绿化的建筑废弃物转化基质，其特征在于，所述泥炭土的尺寸小于10mm。

3.根据权利要求1所述的一种用于佛甲草屋顶绿化的建筑废弃物转化基质，其特征在于，所述红砖颗粒包括两种，其中一种尺寸大于3mm且小于5mm，另外一种尺寸大于5mm且小于10mm。

4.根据权利要求3所述的一种用于佛甲草屋顶绿化的建筑废弃物转化基质，其特征在于，所述红砖颗粒的制备过程包括以下步骤：

取回收的建筑废料红砖块破碎，然后过筛得到。

5.根据权利要求1所述的一种用于佛甲草屋顶绿化的建筑废弃物转化基质，其特征在于，所述混凝土颗粒的粒径大于3mm且小于5mm。

6.根据权利要求5所述的一种用于佛甲草屋顶绿化的建筑废弃物转化基质，其特征在于，所述混凝土颗粒的制备过程包括以下步骤：

取回收的建筑废料混凝土块破碎，然后过筛得到。

7.根据权利要求1所述的一种用于佛甲草屋顶绿化的建筑废弃物转化基质，其特征在于，所述环保轻石颗粒的粒径小于5mm。

8.根据权利要求7所述的一种用于佛甲草屋顶绿化的建筑废弃物转化基质，其特征在于，所述环保轻石颗粒的制备过程包括以下步骤：

取环保轻石块破碎、研磨，然后过筛得到。

9.根据权利要求1所述的一种用于佛甲草屋顶绿化的建筑废弃物转化基质，其特征在于，由以下体积份数的组分组成：泥炭土20份、红砖颗粒15份、混凝土颗粒5份、环保轻石颗粒5份。

10.如权利要求1-9任一所述的一种用于佛甲草屋顶绿化的建筑废弃物转化基质的应用，其特征在于，该基质用于屋顶绿化栽培佛甲草，在应用时，将泥炭土、红砖颗粒、混凝土颗粒、环保轻石颗粒混匀，然后铺设成厚度为10cm的基质层，再将佛甲草植株种植于所述基质层上。