專利名稱：Bsc大骨料生物基質植生混凝土及其制備、施工方法
技術領域：
本發明屬于植被生態恢復技術領域，具體是一種植被生態恢復方法、基質材料制備及施工的技術系統。BSC大骨料生物基質植生混凝土制備及施工方法中，BSC是Bio-substrate concrete的英文縮寫，意為生物基質混凝土。本發明涉及到的大骨料植生混凝土概念，其本意為包含了 BSC生物活性菌劑的大骨料型植被生態恢復水泥混凝土，是一個廣義混凝土概念，其制備過程中使用了粒徑較大的單一級配石塊、高標號低堿性水泥、BSC-WY系列水泥添加劑等水泥混凝土材料，也同時包含具超強活性的BSC菌劑、植物生長激素、種子、土壤、肥料、保水劑等植物生長基質和植物活體材料。
背景技術：
目前，隨著生態恢復和環境保護的觀念逐步深入人心，特別是2009年哥本哈根氣候峰會的召開，其所描述的嚴峻氣候和生態環境，更是促使我國在節能減排和植被生態恢復工作加大力度進行技術創新和資金投入。我國在水利工程建設領域，每年因為新開工或修繕工程存在大量開挖河道、充填基礎、河岸護砌等水利修建活動，因此造成地表工作面大量的破損、水泥混凝土的大量使用，嚴重破壞了施工區域原有的植被和生態環境。在建設生態水利、保持可持續發展的原則下，這些工程在主體工程完成的同時必須初步完成植被生態恢復。我國在水利工程體植被生態恢復技術主要有兩個大的研究方向生態環保建筑材料和生態護坡施工技術。在生態環保建筑材料方面，人工生長基及其加固材料是現階段生態環保建筑材料的主要研究對象，BSC大骨料生物基質植生混凝土的制備和施工方法就是在研究人工生長基質和加固材料基礎上對生態護坡技術進行提升和發展，是綜合了建筑材料和施工方法的技術系統。國際上，20世紀90年代，美國、日本、歐洲等國家開始研發使用綠化種植混凝土這種新型生態材料，尤其是日本在這方而做了深入細致的研究。日本從上世紀90年代開始研究能改善水質富營養化狀況的混凝土材料，1995年日本提出了環境友好混凝土 /生態混凝土的概念。它是由低堿度水泥、粗骨料、保水等材料按照特殊工藝制成的混凝上，具有連續的孔隙和一定的抗壓強度，能較容易融入生態環境，植被恢復后可使水質得到凈化。2000 年，日本公司開發出表面可生長植物的混凝土，用這種新型混凝土構筑海提和河提，能起到恢復植被、保護生態環境的作用。這種吸水混凝土內混有植物纖維，吸水量最多可達自身重量的35%，有高度的浸透性，具有很好的植被恢復功能。我國對綠化種植混凝土的研究最早從1998年開始，由吉林省水科院對綠化種植混凝土進行了實驗、觀測、研究工作，積累了第一批試驗觀測數據，限于當時國家整體工業基礎、工程技術、水泥混凝土技術、添加劑研發、植被配置研究等都處于較低水平，國內與國外水平還存在較大的差距。但經過近10多年的努力，我國研制的綠化種植混凝土已具追上世界先進水平的能力。我國專家和研究人員系統地提出了綠化種植混凝土構造理論、特定植物生長環境理論、孔隙鹽堿性水環境的概念及改造理論、植物營養元素需求及供給理論、 植物配置設計原則與方法等理論體系，并結合國內生產水平，提出用常見各種水泥、集料制作綠化種植混凝土的原理和方法，解決了綠化種植混凝土應用的關鍵理論問題，使綠化種植混凝土的大規模推廣應用成為可能。嚴格上講，環保型綠化種植混凝土在歐美和我國均處于中試階段(小范圍使用到進入產業化階段)，即使是最早研究使用綠化種植混凝土的日本也還沒有進入產業化階段。 國內各大科研機構、行業相關的公司企業都有進一步研究和優化綠化種植混凝土技術的基礎和動力，在國家層面也應該予以政策和資金大力扶持。
發明內容
本發明目的在于提供一種涉水領域為主的硬質或土質坡岸植被生態恢復施工方法，包括如下步驟；步驟一在已做水泥混凝土硬化或其他類型涉水坡岸上，鋪設富含植物所需營養、 誘導和促使根系生長激素、具有較好保水性能的BSC活性菌劑混合物；步驟二 在BSC活性菌劑層上，采用3-12cm單一粒徑硬質建材為骨料經水泥、BSC 混凝土添加劑和水的粘結作用形成孔隙率15% -38%的大骨料層，大骨料層厚度5-30cm ；步驟三采用澆注、澆灌、噴射、鋪設振搗等方法將富含BSC生物活性菌劑、水泥、 肥料等材料的混拌基質充分注入大骨料層內部孔隙；步驟四大骨料層以上采用澆注、噴射或鋪設方法將富含BSC生物活性菌劑、種子、水泥、沙石和土壤的混合物基質附著其上，簡單養護至植被生態恢復。該措施可根據工程實際情況，直接由措施三替代或直接鋪設和栽植地被植物。優選地，步驟一中，所述BSC活性菌劑混合物主要成分有營養有機肥、植物生長素、BSC活性菌、土壤等。優選地，步驟二中，所述大骨料層抗壓強度達到8-18MPa，具有連續性空隙。優選地，步驟三中，所述BSC活性菌劑中有效活性菌個數> 1. 5億/g。優選地，步驟三中，所述混拌基質可以同時加入種子和植物纖維等。優選地，步驟四中，所述混合基質中植物種子配置可根據不同地域和應用條件不同而有調整。本發明具有如下的有益效果(1)本發明方法的施工過程中在大骨料層底部加入數量較大的BSC生物活性菌劑、植物生長激素類物質，菌劑和生長激素類物質共同作用能夠誘導植物迅速生根，植株生長旺盛。(2)本發明方法采用的BSC-WY系列水泥混凝土添加劑，能有效提高大孔隙率下大骨料層的抗壓強度，并且能降低因為水泥浸出液對土壤的堿性影響，更適合植物生長。(3)本發明在中加入大量的BSC菌劑，其生物活性個數> 1. 5億/g，用以保證生態混凝土基質內部有足夠活性，并且能夠迅速分解枯枝敗葉等腐殖質，為植生混凝土提供可持續有機肥料。(4)本發明在中加入大量的BSC菌劑，具有良好活性并偏酸性，能夠有效緩和大骨料層浸出液堿性對土壤環境的影響，營造更合適植物生長的條件。
(5)本發明使用BSC活性菌完全替代化肥，能最大限度降低植被恢復工程措施對水體的二次污染，減少“藻華”產生的物質條件。(6)利用本發明的方法構建的植被可長時間覆蓋在施工區域上，可抑制流水及地表徑流對土壤的沖刷侵蝕，起到保持水土的作用，適用于邊坡地表及親水環境生態恢復施工。(7)本發明的施工完成后，能在已做水泥混凝土硬化的坡岸上直接實現綠化植被的生態恢復，這是普通城市園林綠化技術所不能達到的，這對減少城市特別是大城市“熱島”效應，降低因為水泥混凝土大量使用帶來的光污染、空氣污染都有良好作用。(8)本發明的施工完成后，植被有良好的生態可持續性，無需人工養護、不用再投入人力財力進行維護，經濟可行，成本低廉。
具體實施例方式以下結合具體實施例，對本發明作進一步說明。應理解，以下實施例僅用于說明本發明而非用于限定本發明的范圍。實施案例1施工區域位于西南某市涪江上游流經該市城區段，該市位于我國西南地區，常年氣候適宜，植物種類繁多，但雨季常有暴雨侵襲，工作面在河道坡面的消落帶以內，設計高程在馬道以上50年一遇洪水位以下，平常年份洪水期有1-3天過洪要求。水工設計防洪面為水泥混凝土過水，混凝土面板上荷載BSC大骨料生物基質植生混凝土，要求完工后生態混凝土層迅速形成較強的韌性、抗流水和抗地表徑流沖刷能力，大骨料層能抗5m/s流速洪水沖刷。實施步驟，清理沿江水泥混凝土防護坡面，根據設計圖紙要求在混凝土面板上澆注高200mm長寬為^iX細的格梁框，養護成型備用。實施步驟二，將BSC活性菌劑、植物生長激素類物質、聚丙烯酰胺類保水材料、土壤等混拌好的材料鋪設在格梁框內的水泥混凝土面板上。實施步驟三，按施工設計方案混拌大骨料、BSC-WY添加劑、水泥、水等基材，澆注到格梁框內部空間的BSC活性誘導層上，厚度15cm，養護成型備用。實施步驟四，將BSC活性菌劑、種子、保水材料、有機質、土壤等材料混拌好的生態混凝土基質放入濕法澆注系統澆注進入大骨料層內，采用干法噴播系統噴射使其注入和附著在大骨料層上，基質層達設計厚度即可。實施步驟五，BSC大骨料生物基質植生混凝土初步建成后經過覆蓋無紡布、澆水等簡單園林養護至植物發芽并形成良好植被層，初步恢復植被生態。本案例實施效果在BSC生物基質植生混凝土初步建成后7天內，經受了日降雨達 124mm的大暴雨沖襲，BSC大骨料生物基質植生混凝土表面無明顯沖蝕溝，整體無任何滑坡或塌方現象。建成30天后，植物完全長出，植株高度10-20cm，植被覆蓋率95%以上，完全達到初步恢復植被生態的要求。該生態混凝土工程建設完成后的當年7月，該地區連續大雨導致江面水位上升，洪峰水位漫過部分BSC大骨料生物基質植生混凝土，浸泡時間長達 48小時，洪峰水流速度超過3m/s，洪水消退后，植被層無明顯水流沖蝕現象，大骨料層無浸泡塌方或沖垮現象，洪水過后BSC植生混凝土層植被依然生長良好并且種類較為豐富。CN 102369834 A
說明書
4/4頁實施案例2工程實施區域為某縣所屬巢湖湖岸護坡段，該區域位于我國中南地區，氣候適宜， 降雨適量，自然氣候良好和植被繁多利于植被生態保護，但由于該湖岸段位于巢湖迎風面， 湖岸在風季會受到1米左右大浪沖擊，普通綠化技術因為沒有堅固基礎極易被湖浪淘蝕， 從而存在崩岸風險，而傳統水泥混凝土護岸不利于工程建設后當地生態環境恢復。設計部門根據湖岸是土質邊坡的特性，要求BSC大骨料生物基質植生混凝土厚度達到20cm，以加強防護效果，植物選擇以根深性較好草本水保植物為主。本實施例的步驟同實施例1，所不同之處在于一是直接在土質坡岸上實施BSC大骨料生物基質植生混凝土護岸方案；二是大骨料層厚度要求20cm以上，以獲得更堅固提岸防護效果。實施步驟一，清理沿江水泥混凝土防護坡面，根據設計圖紙要求在混凝土面板上澆注高250mm長寬為^iX-的格梁框，養護成型備用；格梁框按照設計要求設置有錨桿與土質坡岸相接。實施步驟二，將BSC活性菌劑、植物生長激素類物質、聚丙烯酰胺類保水材料、土壤等混拌好的活性誘導層材料鋪設在格梁框內的土質坡岸上。實施步驟三，按施工設計方案混拌大骨料、BSC-WY添加劑、水泥、水等基材，澆注到格梁框內部空間的BSC活性誘導層上，厚度20cm，養護成型備用。實施步驟四，將BSC活性菌劑、種子、保水材料、有機質、土壤等材料混拌好的生態混凝土基質放入濕法澆注系統澆注進入大骨料層內，采用干法噴播系統噴射使其注入和附著在大骨料層上，基質層達設計厚度即可。實施步驟五，BSC大骨料生物基質植生混凝土初步建成后經過覆蓋無紡布、澆水等簡單園林養護至植物發芽并形成良好植被層，初步恢復植被生態即可。本案例實施效果該示范工程已完成3年以上，所防護湖岸段在這三年時間里經受了多次的大風浪洗禮，現在無淘蝕沖垮現象，大骨料層以上植被恢復狀況良好，除了有播種的外來植物，當地鄉土品種也開始入侵并繁衍，基本取得生態可持續性恢復的效果。
權利要求
1.一種針對涉水或硬化坡岸防護的植被生態恢復施工或制備方法，包括以下措施措施一在已做水泥混凝土硬化或其他類型涉水坡面上，鋪設富含植物所需營養、誘導和促使根系生長激素、具有較好保水性能的BSC活性菌劑混合物；措施二 在BSC活性菌劑層上，采用3-12cm單一粒徑硬質建材為骨料經水泥、BSC混凝土添加劑和水的粘結作用形成孔隙率15% -38%的大骨料層，大骨料層厚度5-30cm ；措施三采用澆注、澆灌、噴射、鋪設振搗等方法將富含BSC生物活性菌劑、水泥、肥料等材料的混拌基質充分注入大骨料層內部孔隙；措施四大骨料層以上采用澆注、噴射或鋪設方法將富含BSC生物活性菌劑、種子、水泥、沙石和土壤的混合物基質附著其上，簡單養護至植被生態恢復。該措施可根據工程實際情況，直接由措施三替代或直接鋪設和栽植地被植物。
2.如權利要求1所述的BSC活性菌劑混合物，其特征為活性混合物主要成分有BSC生物活性菌劑、營養物質、生長激素緩釋劑、保水材料，各種材料質量百分比BSC生物活性菌劑營養物質生長激素緩釋劑保水材料按1-2 3-4. 5 0. 5-1 2-2. 5組成，。
3.如權利要求1所述的BSC活性菌劑，其特征為根據工程實施地的特征，設計適當用量和調整比例。
4.如權利1所述的BSC大骨料層，其特征為骨料為單一粒徑3-12cm的石塊、磚塊等硬質材料，粘結材料為325#以上水泥和BSC混凝土添加劑，粘結劑中根據需要添加少量砂子或者不添加。
5.如權利1所述的BSC大骨料層，其特征為粘結材料質量配比，水425#水泥BSC 混凝土添加劑為 0. 20-0. 33 1 0.01-0.05。
6.如權利1所述的BSC大骨料層，其特征為建成的大骨料層具有連續性空隙，孔隙率在18-38%，抗壓強度8-18MPa，具有良好植物根系穿透性和抗水流沖刷能力。
7.如權利1所述的BSC大骨料層，其特征為建成大骨料層經過5-7d簡單水泥混凝土養護措施養護后即可進入植被恢復施工階段，時效性好。
8.如權利1所述的BSC活性基質，其特征為實際施工中為現用現配，根據工程設計調整各組分比例，以獲得最佳植被恢復效果為原則。
9.如權利1所述的BSC活性基質，其特征為保水材料為可降級聚丙烯酰胺類聚合或化合物，對環境無害。
10.如權利2所述BSC活性菌劑，其特征為有效微生物個數指標達到1.5億個/g。
全文摘要
本發明全稱“BSC大骨料生物基質植生混凝土及其制備、施工方法”，是一種植被生態恢復方法、基質材料制備及施工的綜合技術系統，屬于植被生態恢復技術領域。本方法解決了水利工程中傳統水泥混凝土技術不能進行植被恢復和傳統綠化方式不能滿足水利工程堤防安全要求之間的矛盾。本方法通過特有配方獲得高強度的大骨料水泥混凝土層滿足堤防要求，通過富含BSC活性菌劑的基質保證植被在水泥混凝土中生長良好，通過工程措施使得大骨料層和基質完美結合滿足水利施工和植被生態恢復的要求。本方法主要應用于涉水領域的城市河道、湖泊水庫、大壩水景等坡岸防護，公路鐵路的邊坡防護，礦業廢棄地邊坡防護等需要進行植被生態恢復的工程體上，同時也可以應用在屋頂綠化領域。
文檔編號A01G1/00GK102369834SQ20111005114
公開日2012年3月14日 申請日期2011年3月3日 優先權日2011年3月3日
發明者吳金棟, 袁彬鴻, 金淑杰, 黃頂 申請人:吳金棟, 袁彬鴻