CN111972253A - 一种墙体绿化用的多孔炭基生态砖、制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于生态砖制备技术领域，公开了一种墙体绿化用的多孔炭基生态砖、制备方法及应用，所述墙体绿化用的多孔炭基生态砖的制备方法包括：利用模块化模具构筑各种形状的多孔炭基混凝土构件、配制种植植物的基质体以及将选择的绿化植物包衣种子与部分基质混合的棉纱布包裹的植生袋。先将方块形、菱形、圆形的几何单体构件通过合理搭接或绑缚固定形成各种景观效果的图案实体，在将植生基质填入多孔炭基混凝土砖底部，再在上部放入植生袋。本发明提供的墙体绿化用的多孔炭基生态砖不仅具有透水砖的性能，符合透水砖标准的建筑材料；同时在自然降雨条件下多孔砖内种子萌发，植物不断生长形成墙体绿化效果，具有较高的实用价值。

Description

一种墙体绿化用的多孔炭基生态砖、制备方法及应用

技术领域

本发明属于生态砖制备技术领域，尤其涉及一种墙体绿化用的多孔炭基生态砖、制备方法及应用。

背景技术

目前，随着我国城镇化建设的快速和可持续发展，对建筑的需求已经从简单的满足住用需求向着舒适、节能以及环保相结合的方向发展。但是，随着城镇化的进程，大量的土地被占用，这些土地原有的蓄水、植被等功能亦随之而丧失。外墙是各种建筑结构的重要部分，建立海绵城市，恢复绿色生态的环境，绿化、美化城市形象，将是城镇化建设的重要内容。因而，结合装配式建筑材料的发展需求，通过改变外墙的结构和功能，来推进绿色城市的发展是亟需解决的问题。墙体绿化是指将植物(主要是草本类、灌木类)种植于墙面之上，墙体植物在类似于地面植物的必要养护之下可以存活长，它是随着低碳时代的到来，在世界范围正在蓬勃兴起的一项高新技术。生物质炭是由生物质在完全或部分缺氧的条件下经热裂解、炭化产生的一类高度芳香化、难溶性的固态物质，生物质炭常被用作土壤改良剂，可以改善土壤性质，促进养分吸收，从而促进植物的生长。磷石膏是在磷酸生产中用硫酸处理磷矿粉时产生的固体废渣，磷石膏主要成分为二水硫酸钙，此外还含有矿物成分Ca、Mg的磷酸盐及硅酸盐等多种其他杂质。目前磷石膏主要用于建筑材料，生产高强板、路沿石、透水路面等产品。生态混凝土具有一定生态效应或特定生态功能，这类混凝土与传统混凝土相比较，具有除尘降噪、透水透气、净水储热等功能。生态混凝土是具有生物相容性和生态效应的混凝土，其生态效应可以表现为混凝土成品可以生长生物、影响生物，以及附着在混凝土上的生物和混凝土的依存关系。以磷石膏为原料，通过水化造粒将改性磷石膏制成粗、细集料，并对粗集料进行必要的包壳处理，再用普通混凝土工艺将其制成轻集料的生态混凝土砌块。制备的轻集料生态混凝土制品磷石膏占比高，具有轻质保水保肥特性，不但抗压强度能达到墙体材料国家标准，还能循环生长绿色植物，完全符合生态混凝土的要求，且能耗低、工艺简便易行，是极具市场潜力的磷石膏利用新技术，可以应用于矿山生态恢复、山体植被恢复、公路边坡、河道边坡、高陡岩石边坡复绿施工以及市场工程等。此外，将磷石膏制成生态混凝土砌块可替代现在大量使用的黏土空心砖，既可以节约黏土资源，还可以大量耗用磷石膏，解决磷石膏环境污染问题，具有巨大的市场潜力。但现有垂直绿化因受到植物材料和结构承重的限制发展缓慢；同时，现有的生态砖稳定性较低，而且不利于植物的生长。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有垂直绿化因受到植物基质材料和墙体结构承重的限制，存在植物基质保水保肥性能差、植物生长存活期较短及植物品种更新难的问题。同时，墙体承重结构体多为水泥混凝土，其结构紧实及透水性差，容易造成积水而不利于植物根系生长。因而，墙体垂直绿化效果较差，生态环境效应不够明显。

解决以上问题及缺陷的难度为：为了实现墙体垂直绿化效果好及具有明显的生态环境效应，植物基质材料的选择是保证植物正常生长的重要前提。目前主要利用土壤作为植生基质，由于不同土壤类型性质差异较大，寻找养分含量较高及保水性较好的腐殖土比较困难。此外，构建具有透水性的混凝土材料也需要优化选择，才能保证混凝土具有良好的透水性能，才能有利于植物生长。

解决以上问题及缺陷的意义为：墙体植物在类似于地面植物的必要养护之下才能存活长，生物质炭是一种多孔吸附性能强的生物质材料，可以提高植物生长基质的保水性，而磷石膏含有Ca、Mg、S、P等多种植物营养成分；因而，利于生物质炭和磷石膏制备墙体绿化材料，可以促进植物的生长。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种墙体绿化用的多孔炭基生态砖、制备方法及应用。

本发明是这样实现的，一种墙体绿化用的多孔炭基生态砖，所述墙体绿化用的多孔炭基生态砖由磷石膏、生物质炭、粘结剂和调理剂制备而成，其比例构成为：磷石膏粉70％，石灰粉15％，生物质碳粉12％，3％粘结剂和调理剂。磷石膏呈酸性，利用碱性的石灰可以起到中和酸度及凝固磷石膏的作用，同时利用多孔的生物质炭增加材料的孔隙度，再结合多孔炭基生态砖孔隙大小的需求，加入少量的酚醛树脂(粘结剂)和腐殖酸钠(调理剂)混合搅拌及挤压成型。

进一步，所述墙体绿化用的多孔炭基生态砖包括能够依附建筑物外墙的多孔砖以及位于多孔砖内侧植物生长基质和包衣种子，形成的多孔炭基生态砖为混凝土、基质及植物一体化结构的空心砖。

进一步，所述墙体绿化用的多孔炭基生态砖包括外部多孔炭基混凝土载体、铺设在载体底部上的栽培基质层以及表面植生基质和包衣种子混合的植生袋。

进一步，所述多孔炭基生态砖具有相互连通的孔隙，所述多孔炭基生态砖为轻质绿化块体。

本发明的另一目的在于提供一种墙体绿化用的多孔炭基生态砖的制备方法，首先以磷石膏为原料，通过水化造粒将改性磷石膏制成粗、细集料，再用普通混凝土工艺利用模具将其制成各种形状轻集料的生态混凝土砌块，形成多孔炭基混凝土空心载体，最后在载体空心部分填入栽培基质及棉纱布包裹的植生袋。所述墙体绿化用的多孔炭基生态砖的制备方法包括以下步骤：

步骤一，磷石膏粗、细集料的制备，首先将70％磷石膏粉、15％石灰粉进行混合得到初料，制备粗集料时在初料中加入15％生物质碳粉和1.5％粘结剂和1.5％调理剂；制备细集料时在初料中加入15％生物质碳粉和2.0％粘结剂和1.0％调理剂；然后进行水化滚筒造粒，得到不同粒径(1-3cm)的磷石膏粗、细集料；并对粗集料进行必要的包壳处理，再用普通混凝土工艺利用模具将其制成各种形状轻集料的生态混凝土砌块。

步骤二，利用模块化构件对种植植物的墙面进行绿化处理，将方块形、菱形、圆形的几何单体构件(多孔炭基混凝土空心载体)，通过合理搭接或绑缚固定形成各种景观效果图案。

步骤三，在多孔炭基混凝土空心载体内填入栽培基质及棉纱布包裹的植生袋，植生袋的基质及植物种子可以根据景观图案植物种类的需求随时进行调整。同时，也可以根据季节性需求随时进行植物品种更换。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供的墙体绿化用的多孔炭基生态砖，利用磷石膏及生物质炭的特性，通过添加粘结剂及调理剂，将磷石膏和生物质炭混合制成多孔生态砖，它包括能够依附建筑物外墙的多孔砖以及位于多孔砖内侧植物生长基质和包衣种子，形成的多孔炭基生态砖为混凝土、基质及植物一体化结构的空心砖，不仅具有透水砖的性能，符合透水砖标准的建筑材料；同时在自然降雨条件下多孔砖内种子萌发，植物不断生长形成墙体绿化效果。本发明提供的多孔炭基生态砖具有相互连通的孔隙，所述多孔炭基生态砖为轻质绿化块体，不仅美观，而且施工方便、保温节能，具有较高的实用价值。根据磷石膏及生物质炭的理化性能及矿物组成，通过添加相应的改性材料，实现磷石膏的直接改性，通过辅加其他材料，制备磷石膏多孔轻集料。通过对磷石膏集料进行包壳、加保水剂和干养护，实现磷石膏集料孔隙率大且保水保肥与保证植物的正常生长。制备的轻集料生态混凝土制品磷石膏占比高，具有轻质保水保肥特性，不但抗压强度能达到墙体材料国家标准，还能循环生长绿色植物，完全符合生态混凝土的要求，且能耗低、工艺简便易行，是极具市场潜力的磷石膏利用新技术，

本发明还提供了一种墙体绿化模块及其制作方法，绿化模块包括底部载体、铺设在底部载体上的栽培基质层以及表面植生基质和包衣种子混合的植生袋，解决了垂直绿化植物生长缓慢的技术难题，通过利用模块化构件种植植物实现墙面绿化，将方块形、菱形、圆形等几何单体构件，通过合理搭接或绑缚固定形成各种景观效果。多孔炭基生态砖建立了以多孔砖及栽培基质作为栽培植物的载体，降低了墙体绿化模块的厚度与重量，使得植物在墙体垂直绿化方面的脱落问题得到较好的解决。

本发明还提供了一种墙体垂直绿化方法，有益效果如下：

(1)通过多孔砖有多个墙体植生孔隙结构，在植生植生孔隙种植植物，结构合理、维护方便、自重轻、安装灵活，极大地降低了整个绿化***的生产和安装难度，有利于降低成本。

(2)将植生袋取出即可对植物进行修补、更换及养护，克服了对植物进行修补、更换、养护麻烦的技术缺陷。

(3)多孔炭基生态砖的植生孔隙结构的形状、大小可根据实际环境调整，可以根据具体安装环境改变其安装位置，根据需要可在墙面进行图案布设，满足不同尺寸的墙面垂直绿化。

(4)利用垂吊植物和花卉的合理搭配可以形成墙体的四季常绿及整体绿化，营造出更加优美的城市环境。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的墙体绿化用的多孔炭基生态砖的制备方法流程图。

图2是本发明实施例提供的磷石膏SEM图像示意图。

图3是本发明实施例提供的酚醛树脂-磷石膏复合材料SEM图像示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种墙体绿化用的多孔炭基生态砖、制备方法及应用，下面结合附图对本发明作详细的描述。

本发明实施例提供的墙体绿化用的多孔炭基生态砖由磷石膏、生物质炭、石灰粉、粘结剂和调理剂制备而成；其比例构成为：磷石膏粉70％，生物质碳粉15％，石灰粉12％，3％粘结剂和调理剂。利用碱性的石灰粉凝固磷石膏，同时利用多孔的生物质炭增加材料的孔隙度，再结合多孔炭基生态砖孔隙大小的需求，加入少量的酚醛树脂(粘结剂)和腐殖酸钠(调理剂)混合搅拌及挤压成型，形成多孔炭基混凝土空心载体；将方块形、菱形、圆形的单体多孔炭基混凝土空心载体，通过合理搭接或绑缚固定在墙体上而形成各种景观效果图案；最后在载体空心部分填入栽培基质及棉纱布包裹的植生袋，在降雨条件下多孔砖内种子萌发，植物不断生长形成墙体绿化效果。

本发明实施例提供的墙体绿化用的多孔炭基生态砖包括能够依附建筑物外墙的多孔砖以及位于多孔砖内侧植物生长基质和包衣种子，形成的多孔炭基生态砖为混凝土、基质及植物一体化结构的空心砖。

本发明实施例提供的墙体绿化用的多孔炭基生态砖包括底部载体、铺设在底部载体上的栽培基质层以及表面植生基质和包衣种子混合的植生袋。

本发明实施例提供的多孔炭基生态砖具有相互连通的孔隙，所述多孔炭基生态砖为轻质绿化块体。

如图1所示，本发明实施例提供的墙体绿化用的多孔炭基生态砖的制备方法包括以下步骤：

S101，磷石膏粗、细集料的制备后，再利用普通混凝土工艺利用模具将其制成各种形状轻集料的生态混凝土砌块。

S102，利用模块化构件对种植植物的墙面进行绿化处理，将方块形、菱形、圆形的几何单体构件，通过合理搭接或绑缚固定形成各种景观效果。

S103，在多孔炭基混凝土空心载体内填入栽培基质及棉纱布包裹的植生袋，并根据季节性需求随时进行植生袋更换。

下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步描述。

1、本发明利用磷石膏及生物质炭的特性，通过添加粘结剂及调理剂，将磷石膏和生物质炭混合制成多孔生态砖，它包括能够依附建筑物外墙的多孔砖以及位于多孔砖内侧植物生长基质和包衣种子，形成的多孔炭基生态砖为混凝土、基质及植物一体化结构的空心砖，不仅具有透水砖的性能，符合透水砖标准的建筑材料；同时在自然降雨条件下多孔砖内种子萌发，植物不断生长形成墙体绿化效果。所述多孔炭基生态砖具有相互连通的孔隙，所述多孔炭基生态砖为轻质绿化块体，不仅美观，而且施工方便、保温节能，具有较高的实用价值。根据磷石膏及生物质炭的理化性能及矿物组成，通过添加生物质炭、石灰粉及酚醛树脂和腐殖酸钠等辅助材料，实现磷石膏的直接改性，制备多孔的磷石膏轻集料；进一步通过对磷石膏集料进行包壳以及加保水剂和干养护，实现磷石膏集料孔隙率大且保水保肥与保证植物的正常生长。

2、生态砖设计及组成

本发明涉及一种墙体绿化模块及其制作方法，绿化模块包括底部载体、铺设在底部载体上的栽培基质层以及表面植生基质和包衣种子混合的植生袋，解决了垂直绿化植物生长缓慢的技术难题，通过利用模块化构件种植植物实现墙面绿化，将方块形、菱形、圆形等几何单体构件，通过合理搭接或绑缚固定形成各种景观效果。多孔炭基生态砖建立了以多孔砖及栽培基质作为种植植物的载体，降低了墙体绿化模块的厚度与重量，使得植物在墙体垂直绿化方面的脱落问题得到较好的解决。本发明提供的一种墙体垂直绿化方法，有益效果如下：1、通过多孔砖有多个墙体植生孔隙结构，在植生孔隙种植植物，结构合理、维护方便、自重轻、安装灵活，极大地降低了整个绿化***的生产和安装难度，有利于降低成本。2、将植生袋取出即可对植物进行修补、更换及养护，克服了对植物进行修补、更换、养护麻烦的技术缺陷。3、多孔炭基生态砖的植生孔隙结构的形状、大小可根据实际环境调整，可以根据具体安装环境改变其安装位置，根据需要可在墙面进行图案布设，满足不同尺寸的墙面垂直绿化。4、利用垂吊植物和花卉的合理搭配可以形成墙体的四季常绿及整体绿化，营造出更加优美的城市环境。

下面结合仿真对本发明的技术效果作详细的描述。

由图2和图3SEM图像可以看出，未改性的磷石膏表面平滑，无空隙结构，而加入酚醛树脂后制备的-磷石膏复合材料的表面变得粗糙，增加了大量的孔洞结构。

表1磷石膏改性前后BET对比

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，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，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种墙体绿化用的多孔炭基生态砖，其特征在于，所述墙体绿化用的多孔炭基生态砖由磷石膏、生物质炭、粘结剂和调理剂组成。

2.如权利要求1所述的墙体绿化用的多孔炭基生态砖，其特征在于，所述多孔炭基生态砖具有相互连通的孔隙，所述多孔炭基生态砖为轻质绿化块体。

3.一种使用权利要求1～2任意一项所述的墙体绿化用的多孔炭基生态砖的墙体绿化模块，其特征在于，所述墙体绿化模块包括外部多孔炭基混凝土载体、铺设在载体底部上的栽培基质层以及表面植生基质和包衣种子混合的植生袋。

4.一种如权利要求3所述的墙体绿化模块的制作方法，其特征在于，所述墙体绿化模块的制作方法包括通过利用模块化构件种植植物实现墙面绿化，将方块形、菱形、圆形几何单体构件，通过合理搭接或绑缚固定形成各种景观效果；多孔炭基生态砖建立了以多孔砖及栽培基质作为培养的载体。

5.一种如权利要求1～2任意一项所述的墙体绿化用的多孔炭基生态砖的制备方法，所述墙体绿化用的多孔炭基生态砖的制备方法利用磷石膏及生物质炭的特性，通过添加粘结剂及调理剂，将磷石膏和生物质炭混合制成多孔生态砖，包括能够依附建筑物外墙的多孔砖以及位于多孔砖内侧植物生长基质和包衣种子，形成的多孔炭基生态砖为混凝土、基质及植物一体化结构的空心砖；根据磷石膏及生物质炭的理化性能及矿物组成，通过添加相应的改性材料，实现磷石膏的直接改性，通过辅加其他材料，制备磷石膏多孔轻集料；通过对磷石膏集料进行包壳、加保水剂和干养护。

6.一种墙体垂直绿化方法，其特征在于，所述墙体垂直绿化方法使用权利要求1～2任意一项所述的墙体绿化用的多孔炭基生态砖，通过多孔砖有多个墙体植生孔隙结构，在多孔炭基生态砖内利用植生基质及孔隙种植植物。

7.如权利要求7所述的墙体垂直绿化方法，其特征在于，所述墙体垂直绿化方法还包括：将植生袋取出对植物进行修补、更换及养护。

8.如权利要求7所述的墙体垂直绿化方法，其特征在于，所述墙体垂直绿化方法还包括：多孔炭基生态砖的植生孔隙结构的形状、大小可根据实际环境调整，根据具体安装环境改变其安装位置，根据需要可在墙面进行图案布置。

9.如权利要求7所述的墙体垂直绿化方法，其特征在于，所述墙体垂直绿化方法还包括：利用垂吊植物和花卉的合理搭配形成墙体。

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