本發(fā)明屬于廢棄物資源化及生態(tài)修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生物活性多孔隙粗骨料生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料。

背景技術(shù)：

城市濱水區(qū)環(huán)境具有無與倫比的景觀性特點(diǎn)，能夠?yàn)槿祟惖男蓍e娛樂提供空間，提高周圍環(huán)境質(zhì)量。濱水區(qū)和河底都要用到護(hù)岸材料，傳統(tǒng)的護(hù)岸材料多選用的是孔隙率小的混凝土、石塊等硬質(zhì)材料，缺乏對濕地植物以及水生動(dòng)、植物的保護(hù)，這些傳統(tǒng)材料使植被數(shù)量大大減少，導(dǎo)致當(dāng)?shù)厮鷳B(tài)環(huán)境被破壞，地下水資源得不到有效的補(bǔ)充，這完全偏離了現(xiàn)代城市生態(tài)環(huán)保的發(fā)展理念。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明針對現(xiàn)有濱水區(qū)和河底護(hù)岸材料及其設(shè)計(jì)的不足，提供一種生物活性多孔隙粗骨料生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料，通過設(shè)計(jì)本發(fā)明這種生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料，維持河岸、水體、自然環(huán)境間的物質(zhì)、能量交換，保持河岸水土，增加濱水區(qū)域和河底的生態(tài)活力，實(shí)現(xiàn)環(huán)保生態(tài)和景觀優(yōu)化。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種生物活性多孔隙粗骨料生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料，包括粗骨料、粘結(jié)材料和填充材料，所述粗骨料為廢棄渣石；所述粘結(jié)材料為c60及其以上的高強(qiáng)度水泥、沙子、外加劑和粘結(jié)劑的混合；所述填充材料為土壤、活性污泥、保水劑和肥料的混合；所述粗骨料和粘結(jié)材料混合后，經(jīng)由模具凝結(jié)成型，形成具有n個(gè)菱形鏤空結(jié)構(gòu)的多孔隙生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料，所述填充材料添加在孔隙和/或菱形鏤空結(jié)構(gòu)中。

所述一種生物活性多孔隙粗骨料生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料，所述多孔隙生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料含有大量連通孔隙、半連通孔隙、封閉孔隙，孔隙率為20％-35％。

所述一種生物活性多孔隙粗骨料生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料，所述廢棄渣石是以硅酸鈣、鋁酸鈣為主要成分的熔融物，經(jīng)水淬而急冷處理后形成的大孔隙活性材料，其孔隙率達(dá)到10％-15％，平均孔隙直徑為2.5mm；所述廢棄渣石經(jīng)粉碎、篩分、分級后選擇直徑為5-15cm備用。

所述一種生物活性多孔隙粗骨料生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料，所述廢棄渣石、高強(qiáng)度水泥、沙子、外加劑和粘結(jié)劑按重量百分比為65％、18％、8％、5％、4％的比例進(jìn)行投料。

所述一種生物活性多孔隙粗骨料生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料，所述填充材料中的土壤、活性污泥、保水劑和肥料的重量配比依立地條件而定。

所述一種生物活性多孔隙粗骨料生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料，所述外加劑是中濃型萘系高效減水劑，其na2so4含量為3％-10％。

所述一種生物活性多孔隙粗骨料生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料，所述粘結(jié)劑是ms改性硅烷粘合劑。

所述一種生物活性多孔隙粗骨料生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料，所述活性污泥來自于污水處理廠，經(jīng)過滅菌、除臭處理過后的達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的污泥，其含水率約為80％；所述保水劑和肥料均為固體。

所述一種生物活性多孔隙粗骨料生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料，所述多孔隙生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料為長方體，所述n個(gè)菱形鏤空結(jié)構(gòu)位于長方體中部，n＝6且平均分布；所述長方體的尺寸為：長＝300mm，寬＝240mm，厚＝120mm，所述菱形鏤空結(jié)構(gòu)的菱形邊長＝80mm。

一種所述生物活性多孔隙粗骨料生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料的制備方法，步驟如下：

(1)根據(jù)配比，將高強(qiáng)度水泥、沙子、外加劑、粘結(jié)劑和廢棄渣石按此順序依次加入至攪拌機(jī)內(nèi)，攪拌均勻后，注入預(yù)制模塊成型，養(yǎng)護(hù)24h后脫模，得到多孔隙粗骨料生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料的骨架結(jié)構(gòu)，其孔隙率為20％-35％，內(nèi)部具有6個(gè)菱形鏤空結(jié)構(gòu)；

(2)在自然條件下，將該骨架結(jié)構(gòu)灑水覆膜養(yǎng)護(hù)7天；

(3)將填充材料粉碎至50目，按比例混合均勻后灌入該材料骨架結(jié)構(gòu)的孔隙中。

一種所述生物活性多孔隙粗骨料生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料的鋪設(shè)方法，步驟如下：

(1)施工前測量：根據(jù)工程施工圖紙上設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行原始標(biāo)高的測量；

(2)施工放樣：根據(jù)測量結(jié)果，按照圖紙計(jì)算出所需挖土工作量，然后用石灰線標(biāo)出土方開挖線，并按施工規(guī)范標(biāo)出水準(zhǔn)測量點(diǎn)；

(3)工程施工：對駁岸沿線的土方采用挖掘機(jī)開挖，清除坡面上影響生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料鋪設(shè)的各種雜物，挖掘過程中留出30cm的保護(hù)層，機(jī)械開挖結(jié)束后，使用人工對堰坡進(jìn)行加固，保證其坡度；區(qū)域挖方結(jié)束后，采用震動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行坡面壓實(shí)，保證鋪設(shè)工程材料時(shí)坡面平整，同時(shí)采用白線拉出該多孔隙粗骨料生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料鋪設(shè)位置；

(4)鋪設(shè)多孔隙粗骨料生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料：在整理好的坡面鋪好砂漿后，根據(jù)測量將多孔隙粗骨料生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料鋪設(shè)在樣線處，鋪設(shè)好該工程材料后在菱形挖空結(jié)構(gòu)中灌入填充材料和植物種子的混合物，然后進(jìn)行堰坡土回填；

(5)保養(yǎng)：生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料鋪設(shè)好后，采用從河水抽水澆淋的方式將未浸入水面的部分澆濕保養(yǎng)，并適時(shí)的施肥為植被提供養(yǎng)分。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明利用廢棄渣石和高強(qiáng)度水泥等材料制成的生物活性多孔隙粗骨料生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料孔隙率為20％-35％，透水、透氣性好，在其孔隙可填充土壤、活性污泥、保水劑和肥料等填充材料。該護(hù)岸基質(zhì)工程材料具有一定抗壓強(qiáng)度，可以達(dá)到10mpa，能夠保持河岸水土，并且具有良好的植生性和透水性。當(dāng)在河底使用時(shí)，其特有的菱形鏤空結(jié)構(gòu)能夠?yàn)樗鷦?dòng)、植物提供生存的空間、營養(yǎng)及巢穴，在該材料表面播撒下植物種子，植物能夠良好的生長，既保證了其觀賞性又能凈化當(dāng)?shù)厮|(zhì)。當(dāng)用于濱水區(qū)域時(shí)，中間挖空區(qū)域可以盛放土壤和活性污泥作為植物生長基質(zhì)，其良好的透水、透氣性能夠保證河流水位在一定程度的浮動(dòng)時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生大幅度的變化，并且可以增加河水同地下水的交換，極大程度的聯(lián)系了水陸兩種生態(tài)系統(tǒng)。

本發(fā)明具有多功能性，可用于河底和濱水區(qū)護(hù)岸，該工程材料不僅具有一定強(qiáng)度，能夠達(dá)到護(hù)岸、護(hù)堤目的，還具有水力學(xué)特征。可填充的活性污泥，能為動(dòng)植物生長提供附著點(diǎn)，活性污泥中含有大量的微生物，能使土壤中的有機(jī)體和污染物自行分解，具有保護(hù)濱水區(qū)水環(huán)境、改善水質(zhì)、提高水體自凈能力的功能，起到護(hù)岸并恢復(fù)水域環(huán)境的作用。與傳統(tǒng)護(hù)岸材料相比本發(fā)明的成本較為低廉，為160元/米³。

附圖說明

圖1是廢棄渣石實(shí)物圖。

圖2是實(shí)施例1生物活性多孔隙粗骨料生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料的結(jié)構(gòu)圖。

圖3是實(shí)施例1生物活性多孔隙粗骨料生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料組成及效果示意圖。

具體實(shí)施方案

下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不局限于此。由于該發(fā)明的應(yīng)用條件不盡相同，原材料配比參數(shù)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，因此在不違背本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍的前提下，可對本發(fā)明的原料配比參數(shù)可做微調(diào)。

實(shí)施例1一種生物活性多孔隙粗骨料生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料

一、組成

包括粗骨料、粘結(jié)材料和填充材料。

粗骨料為廢棄渣石，該廢棄渣石為以硅酸鈣、鋁酸鈣為主要成分的熔融物，經(jīng)水淬而急冷處理后形成的大孔隙活性材料?？紫堵蔬_(dá)到10％-15％，平均孔隙直徑為2.5mm，經(jīng)粉碎、篩分、分級后選擇直徑為5-15cm備用，其具有植生性和透水性。粘結(jié)材料為c60及其以上的高強(qiáng)度水泥、沙子、外加劑和粘結(jié)劑的混合；填充材料為土壤、活性污泥、保水劑和肥料的混合。

其中：粗骨料和粘結(jié)材料按如下重量百分比進(jìn)行投料：廢棄渣石(如圖1)、高強(qiáng)度水泥、沙子、外加劑、粘結(jié)劑，其配比為65％、18％、8％、5％、4％。其中外加劑是中濃型萘系高效減水劑，其na2so4含量為8％；粘結(jié)劑是ms改性硅烷粘合劑。

填充材料按如下重量百分比進(jìn)行混合配置：土壤、活性污泥、保水劑和肥料，其配比為35％、40％、7％、18％。其中，活性污泥來自于污水處理廠，經(jīng)過滅菌、除臭處理過后的達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的污泥，其含水率約為80％；所述保水劑和肥料均為固體。

該多孔隙生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料由專用機(jī)械將粗骨料和粘結(jié)材料混合后，經(jīng)由模具凝結(jié)成型為長方體結(jié)構(gòu)。在長方體的中部形成具有6個(gè)菱形鏤空結(jié)構(gòu)，該生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料中含有大量孔隙。在孔隙和/或菱形鏤空結(jié)構(gòu)中添加填充材料。優(yōu)選地，該長方體的尺寸為：長＝300mm，寬＝240mm，厚＝120mm，所述菱形鏤空結(jié)構(gòu)的菱形邊長＝80mm。

二、制備方法

步驟如下：

(1)根據(jù)配比，將高強(qiáng)度水泥、沙子、外加劑、粘結(jié)劑和廢棄渣石按此順序依次加入至攪拌機(jī)內(nèi)，攪拌均勻后，注入預(yù)制模塊成型，養(yǎng)護(hù)24h后脫模，得到生物活性多孔隙粗骨料生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料的骨架結(jié)構(gòu)如圖2所示，其孔隙率為20％-35％，內(nèi)部具有6個(gè)菱形鏤空結(jié)構(gòu)；

(2)在自然條件(保持溫度在15-25℃，濕度在75％-80％)下，將該骨架結(jié)構(gòu)灑水覆膜養(yǎng)護(hù)7天；

(3)將所需的填充材料粉碎至50目，按比例混合均勻后灌入該材料骨架結(jié)構(gòu)的孔隙中。

三、鋪設(shè)方法

(1)施工前測量：根據(jù)工程施工圖紙上設(shè)計(jì)要求，測量小組先到現(xiàn)場進(jìn)行原始標(biāo)高的測量，如現(xiàn)河水水面標(biāo)高，駁岸標(biāo)高以及地面標(biāo)高等，并計(jì)算出標(biāo)高高差，測量小組在整個(gè)施工過程要經(jīng)常進(jìn)行跟蹤復(fù)測。

(2)施工放樣：根據(jù)測量小組復(fù)測結(jié)果，按照圖紙計(jì)算出所需挖土工作量，然后用石灰線標(biāo)出土方開挖線，并按施工規(guī)范標(biāo)出水準(zhǔn)測量點(diǎn)。

(3)工程施工：對駁岸沿線的土方采用挖掘機(jī)開挖，清除坡面上影響生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料鋪設(shè)的各種雜物，挖掘過程中留出30cm的保護(hù)層，由于濱水區(qū)域部分位于河道中，因此需要在濱水區(qū)外側(cè)筑上圍堰，挖掘機(jī)挖土方時(shí)挖出的泥土盡量往河中堆放，在岸邊線2m處開始筑堰，堰高應(yīng)高出現(xiàn)有水位50cm，在機(jī)械開挖結(jié)束后，再使用人工對堰坡進(jìn)行加固，保證其坡度。在一些土質(zhì)較差、較為疏松的地段，需要在堰兩側(cè)使用木樁進(jìn)行加固，防止因堰坡坍塌而影響施工、人員、河道的安全。區(qū)域挖方結(jié)束后，采用震動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行坡面壓實(shí)，保證鋪設(shè)工程材料時(shí)坡面平整，同時(shí)采用白線拉出該材料鋪設(shè)位置。

(4)鋪設(shè)生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料：在整理好的坡面鋪好砂漿后，根據(jù)測量將生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料鋪設(shè)在樣線處，該工程材料之間盡量靠攏，縫隙寬度盡量窄，鋪設(shè)好該工程材料后在菱形挖空結(jié)構(gòu)中灌入土壤、活性污泥、保水劑、肥料和植物種子(植物種子可以是挺水性植物草種，如蘆葦、美人蕉等)等的混合物，材料組成及效果示意圖如圖3所示。然后進(jìn)行堰坡土回填，回填時(shí)盡量采用好土回填，對于水面下的圍堰，采用挖泥船挖出，好土仍然進(jìn)行回填，以降低成本，多余的土采用貨車運(yùn)走。

(5)保養(yǎng)：生態(tài)護(hù)岸基質(zhì)工程材料設(shè)好后，采用從河水抽水澆淋的方式將未浸入水面的部分澆濕保養(yǎng)，并適時(shí)的施肥為植被提供養(yǎng)分。