[发明专利]一种基于草本根系构型的植草混凝土构造及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于草本根系构型的植草混凝土构造及其制备方法，植草混凝土由植草混凝土多层结构组成，根据根系密度和根径的自然生长规律，分为2‑4层，总厚度为10～15cm，植草混凝土的孔隙率在10～35%范围。植草混凝土由以下重量份的原料制备而成：水泥113‑‑313份，粗骨料1421‑‑1568份、细骨料113‑‑313份、强化剂2‑‑10份，减水剂0.23—0.63份，水29‑‑95份。本发明的制备方法从细观结构特征和植被生理生长特征参数角度综合考虑，有助于为植物根系生长提供科学良好的生长空间和生长条件，提高草本植物在混凝土中的生长活力和覆盖率，提升混凝土的抗拉、抗折、抗弯和反滤性能，形成适应植物自然生长规律的“草本‑混凝土‑土壤”复合体。

技术领域

本发明涉及生态工程技术，尤其是涉及遵循草本根系自然生长规律的一种基于草本根系构型的植草混凝土构造及其制备方法。

背景技术

在目前我国生态建设任务极其艰巨的背景下，应用生物措施对工程措施进行生态保护越来越迫切，因此推广应用混凝土与草本植物相结合的生态技术和产品有着极大的应用前景、空间与市场。

从20 世纪90 年代开始，日本混凝土工学协会提出了生态混凝土的概念，目前学者们主要在植草混凝土的宏观物理、力学和植生性能方面开展研究。所谓植草混凝土是一类特种混凝土材料，以随机大孔隙率混凝土为骨架，将营养土壤注入混凝土的孔隙中，草本根系在混凝土孔隙中生长，植物与混凝土融为一体，形成具有一定强度和植被覆盖的环境友好型的生态混凝土。

随着社会生态文明建设的发展和人们对美好生活的向往，植草混凝土在水利、交通、岩土矿山、国土和市政等领域的河流护坡工程中运应而生。然而，与土壤环境下自然生长的草本相比，植草混凝土具有特殊的随机孔隙结构，这对草本的生长有一定的限制作用。植草混凝土的力学强度和结构孔隙是相互矛盾的，在追求粒径大、孔隙大时，虽有利于植物生长，但抗压和抗折强度将会减小；粒径小，孔隙小，强度增大但又不能适应植物根系生长的需求，使得草本成活率与生长活力降低、“草本-混凝土-土壤复合体”的整体性能减弱。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种遵循草本根系自然生长规律、能够满足工程强度要求、绿化要求和生态调节功能和作用、结构易分层、抗压、抗折和抗弯性能强、施工简便、高效环保的基于草本根系构型的植草混凝土构造。

本发明的第二个目的是提供一种基于草本根系构型的植草混凝土构造的制备方法。

本发明的第一个目的是这样实现的：

一种基于草本根系构型的植草混凝土构造，特征是：植草混凝土是由多层随机孔构造组成，从上层至下层的粗骨料粒径逐渐减小，同时植草混凝土的孔隙率由35%减少到10%，形成适应草本植物自然生长规律的多层结构植草混凝土。

根据根系密度和根径的自然生长规律，植草混凝土的总厚度为10～15cm，将植草混凝土从纵向截面分为2-4个层面: 分2层时，上层与下层的厚度比为1: 2-1: 1；分3层时，上层、中层与下层的厚度比为1.5: 2: 1；分4层时，上层、中上层、中下层与下层的厚度比为2.5: 2: 2: 1；植草混凝土的孔隙率为10-35%。

根据根径大小的草本植物自然生长规律，粗骨料的粒径沿深度方向由大至小配制，植草混凝土的孔隙率根据草本自然规律，上层粗骨料的粒径较大，并较为集中，使用大粒径的粗骨料配制多孔混凝土，上层的植草混凝土的孔隙率控制在30-35%，中层或下层根据根系数量的变化调整粗骨料粒径的大小，中层的植草混凝土的孔隙率为15～30%，下层的植草混凝土的孔隙率为10%～15%。

所述草本植物自然生长规律，为符合草本植物根系的密度随深度的增加逐渐减少，根径大小随深度的增加逐渐减小，并且根系集中程度不同，一般较短根系的草本大多根系集中在上部10-15cm以内，较长根系的草本大多根系集中在上部30-60cm以内。