本發(fā)明涉及一種基于用于植物生長(zhǎng)的發(fā)泡混凝土來(lái)生產(chǎn)人造生物土壤集料的方法。

背景技術(shù)：

在道路綠化、綠色屋頂、城市農(nóng)業(yè)等中，使用包含養(yǎng)分的自然土壤或人造土壤提供植物生長(zhǎng)環(huán)境。

在現(xiàn)有技術(shù)中(例如，韓國(guó)專利注冊(cè)No.10-0536458，題目為“用于土壤混凝土的制造方法”)，用于提供植物生長(zhǎng)環(huán)境的土壤混凝土通過(guò)將水泥和赭石與土壤穩(wěn)定劑和水混合而形成。在如此制備的土壤混凝土中，由于外部溫度變化引起的孔隙度最小，因此具有優(yōu)異的疏水性、防凍性和持久性。然而，當(dāng)形成土壤層時(shí)，可能出現(xiàn)以下問(wèn)題。

第一，由于用于植物生長(zhǎng)的耕種土壤的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，在形成土壤層期間需要進(jìn)行很多過(guò)程。第二，很難確保足夠的水分和養(yǎng)分以保證永久的植物生長(zhǎng)環(huán)境。

第三，植物可能具有低的抗蟲性。第四，在使用自然土壤和人造土壤的混合物的情況下，由于土壤的重量，造成建筑物的靜負(fù)荷增加，其進(jìn)而而影響建筑物的安全性。第五，用于種植的土壤層的深度很淺，因此，限制了能夠用于植樹造林的植物種類。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明的目的是提供一種基于用于植物生長(zhǎng)的發(fā)泡混凝土來(lái)生產(chǎn)人造生物土壤集料的方法，其在無(wú)土壤條件下能夠確保用于植物的生長(zhǎng)環(huán)境的足夠的水分和植物養(yǎng)分；和得到重量輕、持久的且深的土壤層，并不斷地為植物生長(zhǎng)提供有利的環(huán)境。

技術(shù)方案

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明解決問(wèn)題的原理是通過(guò)形成在戶外環(huán)境中持久的、重量輕的、多孔的發(fā)泡混凝土，并將所述發(fā)泡混凝土與水凝膠混合而基于用于植物生長(zhǎng)的發(fā)泡混凝土來(lái)生產(chǎn)人造生物土壤集料，使得人造生物土壤集料能夠供應(yīng)用于植物生長(zhǎng)的足夠的水分、具有高抗蟲性并不斷供應(yīng)植物養(yǎng)分。

為了解決所述問(wèn)題，可以考慮各種各樣的措施，第一是通過(guò)使用發(fā)泡劑將具有適當(dāng)發(fā)泡率的發(fā)泡泡沫與水泥混合而形成具有特定壓縮強(qiáng)度的重量輕的多孔水泥，以便產(chǎn)生發(fā)泡混凝土。

第二，為了提供植物能夠生長(zhǎng)良好的環(huán)境，將能夠弱化混凝土的水泥的堿性的赭石、高爐渣、石膏和粉煤灰等添加至水泥中?？蛇x地，可以單獨(dú)僅使用半水石膏，或可以將赭石、高爐渣、無(wú)水石膏、粉煤灰和水泥等添加至半水石膏中。

第三，通過(guò)添加至發(fā)泡混凝土中的水凝膠，用于滋養(yǎng)植物生長(zhǎng)的植物養(yǎng)分、用于提高抗蟲性的有效微生物，和水分被供應(yīng)給植物，由此，植物能夠在人造生物土壤集料中繼續(xù)生長(zhǎng)。

有益效果

基于發(fā)泡混凝土的人造生物土壤集料在無(wú)土壤區(qū)域提供了足夠的水分和植物養(yǎng)分使得植物能夠繼續(xù)生長(zhǎng)，并且可用作深土壤層使得可以種植不同的植物。

而且，通過(guò)添加在發(fā)泡混凝土中的水凝膠不斷地供應(yīng)植物養(yǎng)分、有效微生物和水分，因此，能夠建立用于植物的生長(zhǎng)環(huán)境并使得保持和管理人造生物土壤集料的作業(yè)容易。

此外，通過(guò)人造生物土壤集料形成的深土壤層減少了熱導(dǎo)率，其進(jìn)而降低了建筑物的供熱/制冷能量的消耗；并且因?yàn)橹亓枯p的人造生物土壤集料不會(huì)增加建筑物的靜負(fù)荷，所以建筑物的結(jié)構(gòu)安全性不受危害。

附圖說(shuō)明

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的基于發(fā)泡混凝土的人造土壤集料的結(jié)構(gòu)的圖；

圖2是用于解釋當(dāng)將圖1中的基于發(fā)泡混凝土的人造生物土壤集料應(yīng)用至建筑物的屋頂時(shí)的效果的圖。

具體實(shí)施方式

在下文中參照示出本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的附圖更全面地描述本發(fā)明。

根據(jù)依照本發(fā)明的生產(chǎn)方法，通過(guò)將水泥與摻和劑(諸如赭石和高爐渣)混合而制備膏狀物；通過(guò)將具有適當(dāng)發(fā)泡率的發(fā)泡泡沫添加至所述膏狀物中而形成發(fā)泡混凝土，從而產(chǎn)生作為基于發(fā)泡混凝土的人造生物土壤集料的Terra-混凝土(在下文中，“Terra-混凝土”將稱作“土壤混凝土”)。當(dāng)使用發(fā)泡混凝土?xí)r，能夠確保指定的壓縮強(qiáng)度并形成大量的允許空氣通過(guò)其被吸入和排出并在其中儲(chǔ)存水分的孔隙。而且，被納入發(fā)泡混凝土中的水凝膠可以供應(yīng)植物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分、改善抗蟲性以及儲(chǔ)存并供應(yīng)大量的水。

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的土壤混凝土的結(jié)構(gòu)的圖。在根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施方式的生產(chǎn)土壤混凝土的方法中，通過(guò)將混合水加入由赭石、高爐渣、石膏和粉煤灰等組成的粘結(jié)劑中而生產(chǎn)膏狀物；將由泡沫發(fā)生器產(chǎn)生的一批發(fā)泡泡沫添加至所述膏狀物中以形成發(fā)泡混凝土。

此時(shí)，在將膏狀物與這批發(fā)泡泡沫混合之前，可以將包含有效微生物、植物養(yǎng)分和水分的水凝膠添加至膏狀物中，然后可以再將這批發(fā)泡泡沫混合入膏狀物中，從而完成土壤混凝土。

土壤混凝土需要具有其中儲(chǔ)存用于植物生長(zhǎng)的水分和通過(guò)其吸入并排出空氣的大量的孔隙。土壤混凝土還需要是持久的并保持特定的壓縮強(qiáng)度，使得植物能夠深深地扎根于土壤混凝土中。

為此，發(fā)泡混凝土由粘結(jié)劑、混合水和泡沫組成，其中，通過(guò)將粘結(jié)劑與混合水在水與粘結(jié)劑的比例為30-50％下而制備膏狀物，使得發(fā)泡混凝土的壓縮強(qiáng)度能夠被保持在0.2-2MPa。

通過(guò)將30-70重量％的水泥與30-70重量％的由赭石、高爐渣、石膏和粉煤灰的一種或更多種的混合物組成的摻和劑混合至100-500kg/m³的密度而制備粘結(jié)劑。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施方式，將50重量％的摻和劑與50重量％的水泥混合以得到100-500kg/m³的密度。

可選地，可以通過(guò)將0-50重量％的半水石膏與0-50重量％的由一種或更多種組分(即，赭石、高爐渣、無(wú)水石膏或水泥)的混合物組成的摻和劑混合至100-500kg/m³的密度而制備粘結(jié)劑。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施方式，粘合劑可以僅由半水石膏組成，而不包含摻和劑。

使用能夠產(chǎn)生有彈力的并具有優(yōu)異的表面張力和低消泡率的發(fā)泡劑，從而防止如果在混凝土的塑性狀態(tài)期間發(fā)泡泡沫坍塌而會(huì)發(fā)生的沉淀和干縮裂縫。根據(jù)適當(dāng)?shù)南♂尡葘l(fā)泡劑以每100重量份的混合水使用2-5重量％的發(fā)泡劑的條件稀釋在水中；發(fā)泡劑產(chǎn)生獨(dú)立的泡沫從而得到1000-1500％的適當(dāng)?shù)陌l(fā)泡率。

當(dāng)發(fā)泡率小于1000％時(shí)，發(fā)泡泡沫具有高水分含量，并因此，在混合過(guò)程中，水與粘結(jié)劑的比例增加并且壓縮強(qiáng)度進(jìn)而減?。欢?dāng)發(fā)泡率大于1500％時(shí)，發(fā)泡泡沫具有較少的水分，并因此由于在混合過(guò)程中膏狀物與混合水之間的接觸而導(dǎo)致發(fā)泡泡沫可能坍塌。

使用傳輸泵將發(fā)泡溶液(其是水與基于動(dòng)物的發(fā)泡劑的混合物)擠入泡沫發(fā)生器中，并且通過(guò)所述泡沫發(fā)生器產(chǎn)生一批發(fā)泡泡沫；將來(lái)自高壓壓縮機(jī)的壓縮空氣噴到被傳輸?shù)陌l(fā)泡溶液中，并且將這批發(fā)泡泡沫添加至膏狀物中。

將膏狀物(其是粘結(jié)劑與混合水的混合物)與通過(guò)泡沫發(fā)生器產(chǎn)生的發(fā)泡泡沫混合以形成發(fā)泡混凝土，且此時(shí)，使用粘結(jié)劑以達(dá)到100-500kg/m³的密度，發(fā)泡混凝土單位體積(1m³)中的所有的孔隙都充滿泡沫，而不是由粘結(jié)劑與水占據(jù)的體積，從而保持發(fā)泡混凝土的密度在100-500kg/m³。

添加至發(fā)泡混凝土的水凝膠能夠吸收并留存比其自身重量多幾百倍的水，并包含植物生長(zhǎng)所需的植物養(yǎng)分和用于抗蟲的有效微生物。

將發(fā)泡混凝土固化然后粉碎，并且將粉碎的混凝土與水凝膠混合從而產(chǎn)生用于植物生長(zhǎng)的人造土壤混凝土。在此，添加占發(fā)泡混凝土的體積的30-50％的水凝膠，使得保持最佳量的用于植物生長(zhǎng)的水分。

隨著時(shí)間逝去，在水凝膠中的有效有機(jī)物、植物養(yǎng)分和水分不斷地被植物吸收；通過(guò)在土壤混凝土中形成的多個(gè)孔隙向植物供應(yīng)水，或雨水被吸收并留存在所述孔隙中并被向植物供應(yīng)。

使水凝膠吸收通過(guò)培養(yǎng)酵母菌、乳酸菌或光合細(xì)菌產(chǎn)生的有效微生物。這使得植物保持其最佳條件。支持生長(zhǎng)的植物養(yǎng)分(諸如，硫酸鉀和二氧化硅-磷酸鈣等)也被水凝膠吸收，使得所述植物養(yǎng)分能夠不斷地被供應(yīng)至植物并使土壤混凝土肥沃。

在將膏狀物與這批發(fā)泡泡沫混合之前的情況下，添加水凝膠然后添加這批發(fā)泡泡沫以形成土壤混凝土，通過(guò)將50重量％的水泥與50重量％的由赭石、高爐渣、石膏和粉煤灰中的一種或多種組成的混合物的摻和劑混合至100-500kg/m³的密度而制備粘結(jié)劑，并且將生成的粘結(jié)劑混合物與混合水以水與粘結(jié)劑的比為30-50％混合以產(chǎn)生膏狀物。

然后，將水凝膠添加至膏狀物中至0.3-0.5m³/m³的體積，也就是，添加水凝膠直到每1m³完成的土壤混凝土其體積達(dá)到0.3-0.5m³，然后，以每100重量份的混合水使用2-5重量％的發(fā)泡劑的條件通過(guò)氣泡發(fā)生器產(chǎn)生的發(fā)泡泡沫(其中，適當(dāng)?shù)陌l(fā)泡率為1000-1500％)添加至具有水凝膠的膏狀物混合物，以便產(chǎn)生土壤混凝土。

圖2是用于解釋當(dāng)將根據(jù)示例性實(shí)施方式形成的土壤混凝土應(yīng)用到建筑物的屋頂上時(shí)的效果的圖，其中，圖2示出遍布建筑物的屋頂?shù)谋景l(fā)明的土壤混凝土與由自然土壤和人造土壤的混合物組成的傳統(tǒng)土壤混凝土之間的比較。

如圖2所示，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠阻擋夏季的直射陽(yáng)光，能夠通過(guò)植物的水分蒸散降低溫度，能夠阻擋太陽(yáng)輻射，并且通過(guò)沉積在土壤混凝土上的凋落物層和由土壤混凝土形成的深土壤層能夠在冬季減少建筑物的頂層上的混凝土的熱導(dǎo)率，使得在夏季和冬季能夠得到減少的加熱和制冷能耗。

而且，因?yàn)榕c現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠形成更深的土壤層，所以可以使具有深根的闊葉樹生長(zhǎng)，并且由于土壤混凝土重量輕，因此能夠得到改善結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)效益的效果。

已經(jīng)描述的本發(fā)明的示例性實(shí)施方式用于說(shuō)明目的，并且所公開的實(shí)施方式不應(yīng)視為限制本發(fā)明的技術(shù)精神，而是應(yīng)視為說(shuō)明本發(fā)明的精神或范圍。本發(fā)明的范圍不受限于實(shí)施方式，并且本發(fā)明的范圍應(yīng)該基于所附權(quán)利要求被解釋。因此，本發(fā)明應(yīng)該視為覆蓋從所附權(quán)利要求和其等價(jià)物的含義和范圍引申的所有修改和改變。

工業(yè)應(yīng)用

本發(fā)明能夠有效應(yīng)用于建筑部門，并且具體地，應(yīng)用于與綠色相關(guān)的產(chǎn)業(yè)從而在缺少自然土壤的地點(diǎn)(諸如，大城市)創(chuàng)建綠化區(qū)。