一种沉水型植生混凝土及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于环境材料及生态修复技术领域，公开了一种沉水型植生混凝土及其制备方法与应用。包括以下具体步骤：将胶结料、骨料和水混合搅拌，制得多孔混凝土拌合料，然后将多孔混凝土拌合料置入外膜中，得到成型的多孔混凝土；对所得多孔混凝土进行养护后，进行降碱；在降碱后的多孔混凝土表面铺放底泥，再置入灌注装置中完成灌注，使底泥充满多孔混凝土孔隙，然后在底泥上栽植沉水植物，再于多孔混凝土表面补充底泥，得到沉水型制备混凝土；将种好植株的混凝土构件放入富营养化水体中驯养，待植株根植入混凝土孔隙中，得到沉水型植被混凝土。本发明专利技术制作过程简单，具有较好的去除氮、磷的能力，适宜于河道护坡常水位以下部分的混凝土坡面生态改造。

A kind of submerged planting concrete and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种沉水型植生混凝土及其制备方法与应用
本专利技术属于环境材料及生态修复
，特别涉及一种沉水型植生混凝土及其制备方法与应用。
技术介绍
自水泥诞生后，混凝土作为建筑材料，因其价格低廉、坚固耐用且施工便利等优点而被广泛应用于城市河道及护坡。随着时间的推移，人们日益意识到混凝土护坡的诸多弊端，如把水与河畔植被分隔，不仅使陆上植被丧失了生存空间，还使水生动物失去了生存和避难的场所，使河道生态功能退化，河流自净能力丧失；同时阻断了水体与土体的交换循环，河流滞洪补枯能力减弱。为了弥补传统混凝土的缺点，国内外学者们开始致力于生态混凝土的研究。生态混凝土研究最早开始于20世纪90年代的日本，日本、韩国、美国及欧洲国家在生态混凝土
开展了大量研究，已经有数百个工程实例，普遍用来构筑堤坝、公路边坡、河道护坡等。国内对生态型混凝土的研究和应用还处于起步阶段，自2001年以来，在吉林、北京、安徽、浙江等地建设了多项示范性工程，均应用于河道护坡的改造，适生植物的选择主要有白三叶、狗牙根、结缕草、千屈菜等。以上这些植物均为陆生或适宜在浅水中生长，而对于应用在河道护坡常水位以下，水深较深区域的生态混凝土却鲜有报道。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种沉水型植生混凝土的制备方法。本专利技术另一目的在于提供上述方法制备的沉水型植生混凝土。本专利技术再一目的在于提供上述沉水型植生混凝土在生态修复中的应用。一种沉水型植生混凝土的制备方法，包括以下具体步骤：(1)将胶结料、骨料和水混合搅拌，制得多孔混凝土拌合料，然后将多孔混凝土拌合料置入外膜中，得到成型的多孔混凝土；(2)对步骤(1)所得成型的多孔混凝土进行养护后，放入水中浸泡进行降碱；(3)在降碱后的多孔混凝土表面铺放底泥，再进行灌注，使底泥充满多孔混凝土孔隙，然后在底泥上栽植沉水植物，再于多孔混凝土表面补充底泥，沉水型植生混凝土；(4)步骤(3)所得沉水型植生混凝土放入富营养化水体中驯养，待植株根植入混凝土孔隙中，得到沉水型植被混凝土。步骤(1)所述胶结料为强度为42.5硅酸盐水泥；所述骨料为粒径为20～25mm的砾石。步骤(1)所述胶结料与骨料的质量比为1：2～15，优选为1：7～8；步骤(1)所述水与胶结料的质量比为0.1～0.8：1，优选为0.28：1。步骤(1)所述混合搅拌的时间为5～10min。步骤(1)所述外膜为直径为100～300mm，高为80～120mm的PVC排水管；优选为直径为200mm，高为100mm的PVC排水管。步骤(1)所述多孔混凝土拌合料的用量满足填充至高于外膜高度2～10cm；优选为高于外膜高度5cm。步骤(2)所述养护的时间为3～15天，优选为7天，使得混凝土强度达到5MPa以上为宜。步骤(2)所述浸泡降碱的具体步骤为当水中的pH≧10时进行换水处理，持续浸泡15～45天后完成降碱过程；浸泡时间优选为30天。步骤(3)所述底泥为塘泥或其它营养土，其pH值为7～9，有机质含量为30％～50％。优选地，所述其他营养土为含普通泥土、草木灰和木屑中至少一种的土壤。步骤(3)所述底泥的厚度为2～10cm，优选为5cm。步骤(3)所述灌注优选为通过中国专利公开文本CN1799801A所公开的灌注装置进行，所述装置的输入压力为0.1～0.4MPa，优选为0.25MPa。步骤(3)所述沉水植物为黑藻或苦草，栽植量为2～10株；优选为4～6株。步骤(3)所述于多孔混凝土表面补充底泥为将底泥补充至高于外膜高度1～4cm，优选为2cm。步骤(4)所述富营养化水体为总氮浓度为3～6mg/L、总磷浓度为1.0～3.0mg/L的水体。步骤(4)所述驯养的天数为10～30天，优选为15天。一种根据上述方法制备得到的沉水型植生混凝土。上述沉水型植生混凝土在生态修复中的应用。本专利技术的目的通过下述方案实现：本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：本专利技术制作过程简单，混凝土构件抗压强度能达到5MPa以上，直接采用底泥做灌注材料，可在富含氮磷的水体中培养植株，不需要特别配制适生材料作为灌注材料，优选植物黑藻、苦草为典型的沉水植物，具有较好的去除氮、磷的能力，适宜于河道护坡常水位以下部分的混凝土坡面生态改造。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。实施例1取一根长4m、Φ200mm的联塑UPVC排水管，截成10cm长一根，共计38根，取其中18根用作混凝土构件外膜。将砾石过孔径为20mm、25mm方孔筛，筛选出粒径为20～25mm的砾石，按18根外膜容积的1/2计算砾石用量，再按胶结料:骨料＝1:7的比例(质量比)称取普通42.5硅酸盐水泥，将砾石与水泥混合后缓慢加水(水量:胶结料＝0.28:1，质量比)，搅拌5min制成混凝土拌合料，将拌合料灌入外膜中，至外膜高度的1/2，振捣压实，制成18块多孔混凝土试件，浇水养护7天，待混凝土的抗压强度大于5MPa后，放入清水中浸泡降碱，监测水中pH值，待pH≧10时进行换水，浸泡30天后降碱基本完成，水中pH值连续监测3天稳定在10左右。在降碱完成的混凝土试件上面均匀铺一层5cm厚的底泥(塘泥，调成均匀糊状)，参考中国专利公开文本CN1799801A中的灌注方法，调节输入压力为0.25MPa进行灌注，至底泥充满多孔混凝土的孔隙，拆除灌注装置，按上述步骤依次完成18块混凝土试件的灌注。选择性状良好的沉水植物植株，在完成灌注的混凝土表面栽植，其中6块栽植黑藻(每块种植4株)，6块栽植苦草(每块种植5株)，6块组合栽植(每块种植黑藻和苦草各2株)，在混凝土试件表面补充底泥至填平外膜高度(填平高度约2cm)得到沉水型植生混凝土。将种好植株的混凝土试件放入配制好的富营养液(总氮浓度为5.0mg/L、总磷浓度为2.0mg/L，实验水深为450mm，水温为25～32℃)中驯养15天，观测植株生长状况并监测溶液中氮、磷浓度。结果发现，植株均生长良好，植株完全根植于混凝土中，水体中氮、磷浓度显著降低(驯养的第15天，溶液中总氮浓度降至3.8～4.4mg/L，平均下降约20％；总磷浓度降至1.1～1.5mg/L，平均下降约37％)。实施例2取20根高100mm、Φ200mm的联塑UPVC排水管，用作混凝土构件外膜。将砾石过孔径为20mm、25mm方孔筛，筛选出粒径为20～25mm的砾石，按20根外膜容积的1/2计算砾石用量，再按胶结料:骨料＝1:8的比例(质量比)称取普通42.5硅酸盐水泥，将砾石与水泥混合后缓慢加水(水量:胶结料＝0.28:1，质量比)，搅拌10min制成混凝土拌合料，将拌合料灌入外膜中，至外膜高度的1/2，振捣本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沉水型植生混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：/n(1)将胶结料、骨料和水混合搅拌，制得多孔混凝土拌合料，然后将多孔混凝土拌合料置入外膜中，得到成型的多孔混凝土；/n(2)对步骤(1)所得成型的多孔混凝土进行养护后，放入水中浸泡进行降碱；/n(3)在降碱后的多孔混凝土表面铺放底泥，再进行灌注，使底泥充满多孔混凝土孔隙，然后在底泥上栽植沉水植物，再于多孔混凝土表面补充底泥，得到沉水型植生混凝土；/n(4)将步骤(3)所得沉水型植生混凝土放入富营养化水体中驯养，待植株根植入混凝土孔隙中，得到沉水型植被混凝土。/n

【技术特征摘要】
1.一种沉水型植生混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
(1)将胶结料、骨料和水混合搅拌，制得多孔混凝土拌合料，然后将多孔混凝土拌合料置入外膜中，得到成型的多孔混凝土；
(2)对步骤(1)所得成型的多孔混凝土进行养护后，放入水中浸泡进行降碱；
(3)在降碱后的多孔混凝土表面铺放底泥，再进行灌注，使底泥充满多孔混凝土孔隙，然后在底泥上栽植沉水植物，再于多孔混凝土表面补充底泥，得到沉水型植生混凝土；
(4)将步骤(3)所得沉水型植生混凝土放入富营养化水体中驯养，待植株根植入混凝土孔隙中，得到沉水型植被混凝土。


2.根据权利要求1所述的沉水型植生混凝土的制备方法，其特征在于：
步骤(1)所述胶结料为强度为42.5硅酸盐水泥；所述骨料为粒径为20～25mm的砾石；
步骤(1)所述胶结料与骨料的质量比为1：2～15；
步骤(1)所述水与胶结料的质量比为0.1～0.8：1；
步骤(1)所述混合搅拌的时间为5～10min。


3.根据权利要求1所述的沉水型植生混凝土的制备方法，其特征在于：
步骤(1)所述外膜为直径为100～300mm，高为80～120mm的排水管；

【专利技术属性】
技术研发人员：张政科，虢清伟，陈思莉，黄大伟，邴永鑫，常莎，陈尧，
申请(专利权)人：生态环境部华南环境科学研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44