生态河床预制板及其制备方法与流程

1.本发明实施例涉及建筑工程技术领域，更具体地说，涉及一种生态河床预制板及其制备方法。


背景技术：

2.目前，城市和乡镇的河道主要为自然地质条件形成的淤泥土质层。在过去的几十年，随着我国的经济高速发展，大量工厂、企业的兴建、以及城镇人口的快速增长，产生的大量工业废水及生活用水均未经科学及相关规范处理就排放到河道内，从而导致河道受严重污染。
3.并且，由于原始地质条件的河床经长期的水浸大多松软，因此在水流湍急尤其是夏季暴雨的情况下，这些河道的水土容易在水流的冲刷下流失，从而造成严重的生态破坏及环境污染。因此，为构筑稳定牢固的河床，避免河道崩塌，提高抵御雨水冲刷能力，需要对河道进行优化改造。


技术实现要素：

4.本发明实施例针对上述现有河道的河床松软、抵御雨水冲刷的能力不足、以及容易崩塌的问题，提供一种生态河床预制板及其制备方法。
5.本发明实施例解决上述技术问题的技术方案是，提供一种生态河床预制板，用于铺设到河道内加固河床，所述生态河床预制板包括板状主体，所述板状主体由植生混凝土浇筑而成，且所述板状主体包括由透水孔隙连通或半连通形成的多孔隙主体结构；
6.所述板状主体还包括多个相互独立并分别用于供水生植物生长的槽坑，且每一所述槽坑分别通过内壁上的透水孔隙与所述多孔隙主体结构相连通，并由所述多孔隙主体结构为所述水生植物的根须提供生长空间；
7.每一所述槽坑包括位于所述板状主体的上表面的开口以及位于所述开口下方的容置腔，且所述开口尺寸小于所述容置腔的横截面的尺寸。
8.优选地，每一所述槽坑内设有尺寸与所述槽坑相适配的种子包，所述种子包由水生植物种子、营养土以及可降解包裹层构成，且所述可降解包裹层包裹在水生植物种子和营养土外。
9.优选地，所述种子包与植生混凝土一起浇筑形成所述板状主体。
10.优选地，每一所述槽坑的容置腔呈壶状，所述开口的直径小于或等于所述容置腔的最大横截面的直径的二分之一，且所述容置腔的最大横截面到所述开口的距离大于所述容置腔的最大横截面到所述容置腔的底部的距离；
11.所述容置腔的横截面由对应于最大横截面的位置朝向所述开口及底部逐渐减小。
12.优选地，所述多个槽坑的中心轴相互平行，且每一所述槽坑的中心轴与所述板状主体的上表面之间的夹角为45
‑
60
°
；
13.所述生态河床预制板以所述槽坑的中心轴与水流方向呈45
‑
60
°
角的方式铺设到
河床。
14.优选地，多个所述槽坑在所述板状主体的上表面均匀分布，且每一所述槽坑的底部到开口的距离为30
‑
40mm，每一所述槽坑的最大横截面的直径为30
‑
50mm，每一所述槽坑的开口的直径为12
‑
20mm。
15.优选地，所述植生混凝土由建筑废弃物再生单粒级粗骨料、建筑废弃物再生细骨料、水泥、水和减水剂拌匀制成，且所述建筑废弃物再生单粒级粗骨料、建筑废弃物再生细骨料、水泥、水和减水剂的质量份配比为：60
‑
70份建筑废弃物再生单粒级粗骨料、8
‑
12份建筑废弃物再生细骨料、12
‑
17份水泥、2.5
‑
5.2份水、以及0.1
‑
0.3份减水剂。
16.本发明实施例还提供一种如上任一项所述的生态河床预制板的制备方法，包括以下步骤：
17.a：将植生混凝土的多种原料按预设份数配比混合并搅拌均匀，制成植生浆料组合物；
18.b：将植生浆料组合物加入到制备模具中，然后压实；
19.c：自然养护2
‑
4天，拆卸制备模具，然后自然养护至少25天得到生态河床预制板。
20.优选地，所述制备模具包括底板和外框，且所述底板以可拆卸的方式安装固定到所述外框的一端，并与所述外框的内壁面围合形成相对封闭且用于制备生态河床预制板的制备腔，所述步骤b的植生浆料组合物加入在所述制备腔内；所述外框的内壁面设有沿所述外框的轴向设置的刻度线；
21.所述底板由弹性材料构成，且所述底板朝向所述外框的表面设有多个与所述槽坑相适配的凸块，多个所述凸块嵌入到所述制备腔内，以撑开植生浆料组合物在植生预制板上形成多个槽坑。
22.优选地，所述步骤b包括：在所述植生浆料组合物压实前，将种子包嵌入到所述植生浆料组合物的上表面，且所述种子包的至少一部分露出于所述植生浆料组合物的上表面；
23.所述种子包由水生植物种子、营养土以及可降解包裹层构成，且所述可降解包裹层包裹在水生植物种子和营养土外。
24.本发明实施例的生态河床预制板及其制备方法具有以下有益效果：通过设置板状主体，可适配于河床结构，以便于在河道内铺设安装，且不会占用较大空间；并且，板状主体由植生混凝土浇筑而成，加工制造方便快捷，且能够有效降低制造成本，同时能够保证板状主体的结构强度，使得板状主体具较强的抗水流冲刷能力，这样在生态河床预制板铺设到河道内能够进行有效的优化改造，使得河床的质地显著坚固，防止水流冲刷导致水土流失，且经久耐用，维持河道固有地貌，避免河道崩塌或淤泥堵塞；此外，板状主体设有用于供水生植物生长的槽坑，这些槽坑和板状主体中的多孔隙主体结构为水生植物的根须提供生长空间。这样板状主体在起到河床加固作用的同时能够为水生植物提供有利于的生长环境，确保水生植物能够快速生长。水生植物的根须在板状主体的大量孔隙里攀附、蔓延，与板状主体缠结成一整体，进一步增强水生植物的抗水流冲刷能力。生长的水生植物可以有效净化河道水质，绿化河道环境，绿色环保，从而解决河道污染日益严重的问题。特别地，每一槽坑的开口小于容置腔的横截面尺寸，即槽坑的结构为开口小内部阔结构，该结构有利于为水生植物种子的萌芽生长提供适宜的空间环境，保证水生植物能够茁壮生长，且槽坑开口
小不仅能够提高水生植物的抗倒伏、脱拔能力，同时槽坑的轴线与板状主体平面亦即水流方向呈一定的倾角(45
‑
60
°
)，还可有效减弱水流对槽坑内植物根基的冲刷淘洗，避免槽坑内用于培养水生植物的营养土流失，以提升水生植物的成活率。
附图说明
25.图1是本发明实施例提供的生态河床预制板的结构示意图；
26.图2是图1中a部的局部放大示意图；
27.图3是本发明实施例提供的生态河床预制板的制备方法流程图；
28.图4是本发明实施例提供的制备模具的结构示意图。
具体实施方式
29.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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。
30.如图1所示，是本发明实施例提供的生态河床预制板的结构示意图，该生态河床预制板可应用于建筑工程技术领域，特别是在河道防护中，可通过在河道内铺设上述生态河床预制板以加固河床，使得河道质地显著坚固，增强抵御雨水冲刷的能力，经久耐用，维持固有地貌，避免河道崩塌或淤泥堵塞。
31.具体地，本实施例中的生态河床预制板包括板状主体1，该板状主体1由植生混凝土浇筑而成，板状主体1为透水孔隙连通或半连通形成的多孔隙结构(即板状主体具体包括有由透水孔隙连通或半连通形成的多孔隙主体结构)。上述植生混凝土具体可由建筑废弃物再生单粒级粗骨料、建筑废弃物再生细骨料、胶凝材料(例如水泥)、减水剂和水拌合而成，这样建筑废弃物再生单粒级粗骨料和建筑废弃物再生细骨料相互间会存在较大的孔隙，以构成上述多孔隙主体结构。
32.本实施例的板状主体1还包括多个分别用于供水生植物(例如龙须草、皇冠草等等)生长的槽坑11，且多个槽坑11相互独立。为避免相邻的两个槽坑11内的水生植物相互影响，保证水生植物具有足够的生长环境，相邻的两个槽坑11之间的距离优选为6
‑
8cm，例如相邻的两个槽坑11之间的距离为7cm。由于板状主体1由植生混凝土浇筑而成，具有适宜强度，因此能够为水生植物提供足够的基体支撑，从而提高水生植物的抗水流冲刷能力，避免倒伏或被水流冲走。在实际应用中，板状主体1的厚度优选控制在80
‑
160mm之间，以在保证加固河床、以及为水生植物提供基体支撑的同时减少对河道空间的占用。
33.并且，由于每一槽坑11的内壁上同样形成有透水孔隙，因此每一槽坑11可通过内壁上的透水孔隙与多孔隙主体结构相连通，这样不仅能够通过多孔隙主体结构为槽坑11内的水生植物的根须提供养分和水分，同时多孔隙主体结构还能够为水生植物的根须提供生长空间，即水生植物的根须能够在多孔隙主体结构内生长、攀附和蔓延，防止因槽坑11的空间有限而限制了水生植物的生长，且能够通过水生植物的根须在多孔隙主体结构内攀附蔓延，从而使得多孔隙主体结构更加牢固，防止板状主体1长时间在水中浸泡冲洗而断裂破碎，同时提高板状主体1抵御水流冲刷的能力。
34.每一槽坑11包括位于板状主体1的上表面的开口、以及位于开口下方的容置腔，且
开口尺寸小于容置腔的横截面(容置腔的横截面指的是垂直于槽坑11的中心轴的截面)的尺寸，即每一槽坑11均为开口小、内部阔的结构，这不仅可以防止槽坑11内的营养土和种子在水的浮力作用下从槽坑11内脱出而流失(种子长成前)，而且可在水生植物长成后提供更多的根须生长空间，避免或消减水流对水生植物的直接冲洗或拔脱作用。当然，在实际应用中，槽坑11的具体结构设计可根据实际情况确定，以为水生植物提供适宜生长的空间环境为宜。
35.上述生态河床预制板通过设置板状主体1，可适配于河床结构，以便于在河道内铺设安装，且不会占用较大空间。并且，上述板状主体1由植生混凝土浇筑而成，加工制造方便快捷，且能够有效降低制造成本，同时能够保证板状主体1的结构强度，使得板状主体1具较强的抗水流冲刷能力，这样在生态河床预制板铺设到河道内能够进行有效的优化改造，使得河床的质地显著坚固，防止水流冲刷导致水土流失，且经久耐用，维持河道固有地貌，避免河道崩塌或淤泥堵塞。
36.此外，板状主体1设有用于供水生植物生长的槽坑11，槽坑11与多孔隙主体结构共同构成了水生植物的根须生长空间。这样板状主体1在起到河床加固作用的同时能够为水生植物提供有利于的生长环境，确保水生植物能够快速生长，不仅可由水生植物生长攀附到多孔隙主体结构的根须加固板状主体1的结构强度，进一步增强板状主体1的抗水流冲刷能力，还可由水生植物净化河道水质，有效改善水体环境，绿色环保，从而解决河道污染日益严重的问题。
37.特别地，每一槽坑11的开口小于容置腔的横截面尺寸，即槽坑11的结构为开口小内部阔，该结构有利于为水生植物种子的萌芽生长提供适宜的空间环境，保证水生植物能够茁壮生长，且槽坑11开口小不仅能够提高水生植物的抗倒伏能力，还可有效减弱水流对槽坑11内的冲刷淘洗，避免槽坑11内用于培养水生植物的营养土流失，以提升水生植物的成活率。
38.具体地，每一槽坑11内分别设有尺寸与槽坑11相适配的种子包，种子包由水生植物种子、营养土和可降解包裹层(例如由纤维材料制成的包装袋)构成，且可降解包裹层包裹在水生植物种子和营养土外，因此在水生植物种子萌芽生长时能够由可降解包裹层阻止营养土流失，确保水生植物种子的根部能够有足够多的营养土，提高从而水生植物的成活率。
39.并且，同一板状主体1的多个槽坑11可配置不同的种子包(即包含不同水生植物种子的种子包)，从而可使得生态河床预制板满足水生植物多样性的要求。通过种子包，便于对板状主体1上的不同槽坑11进行水生植物种类配置。
40.在本发明的一个实施例中，上述种子包在浇筑板状主体1时置于植生混凝土内，这样即可将种子包与植生混凝土一体浇筑制成上述板状主体1。由此，有利于简化制备模具2的结构设计，并可简化制造流程，无需将每一种子包单独装入到槽坑11内，大大提高了工作效率。
41.当然，在实际应用中，种子包的设置方式具体可根据实际情况确定，例如采用后装方式，即先在板状主体1的上表面浇筑形成多个槽坑11，然后再将种子包一一装入到槽坑11内，或直接在槽坑11内埋入营养土和水生植物种子。
42.每一槽坑11的容置腔呈壶状(即开口小中间阔)，且开口的直径优选小于或等于容
置腔的最大横截面的直径的二分之一，这样能够更好的阻止水流对槽坑11的冲刷淘洗，有效阻止种子包的营养土流失。并且，上述容置腔的最大横截面到开口的距离大于容置腔的最大横截面到容置腔的底部的距离，且容置腔的横截面由对应于最大横截面的位置朝向开口及底部逐渐减小，这样能够有效增大槽坑11内物质由底部向开口移动的阻力，使得营养土及水生植物的根部不容易经由开口脱离槽坑11，且水生植物的根部能够沉浸在槽坑11根部，避免水生植物的根部上的培养被水流冲刷而脱离。
43.结合图2所示，在本发明的另一实施例中，多个槽坑11的中心轴oo’相互平行，且每一槽坑11的中心轴oo’与板状主体1的上表面之间的夹角a为45
‑
60
°
(即槽坑11的横截面不与开口所在平面平行)，这样能够使得生态河床预制板在铺设到河床后，每一槽坑11的中心轴oo’与水流方向b倾斜设置，优选使得每一槽坑11的中心轴oo’与水流方向b的夹角为45
‑
60
°
(例如50
°
)，即是使每一槽坑11的中心轴oo’朝向水流方向b倾斜，这样能够增大水流经开口进入到槽坑11的容置腔内的难度，从而减弱水流对槽坑11的冲刷淘洗，避免槽坑11内的营养土和水生植物种子被冲走。当然，在实际应用中，每一槽坑11的中心轴oo’与板状主体1的上表面之间的夹角a的角度具体可根据河床结构及水流方向确定，以减少生态河床预制板的槽坑11的营养土和水生植物种子被冲走。
44.在其他实施方式中，多个槽坑11的中心轴oo’相互平行，且每一槽坑11的中心轴oo’与板状主体1的上表面相垂直，板状主体1的上表面与下表面呈预设角度，这样在生态河床预制板铺设到河道内时，也可使得板状主体1上的每一槽坑11的中心轴oo’与水流方向的夹角为45
‑
60
°
。当然，也可通过优化调整每一槽坑11的开口朝向，使得每一槽坑11的开口在生态河床预制板铺设到河道内时与水流方向呈45
‑
60
°
角，具体可根据实际情况设置。
45.特别地，多个槽坑11在板状主体1的上表面均匀分布，且每一槽坑11的底部到开口的距离为30
‑
40mm(例如35mm)，以使得槽坑11的底部与开口之间具有较大的行程距离，从而增大底部移动到开口的阻力。另外，每一槽坑11的最大横截面的直径为30
‑
50mm(例如40mm)，每一槽坑11的开口的直径为12
‑
20mm(例如16mm)，以在保证能够为水生植物提供适宜的空间环境的同时减小开口的直径，进一步减弱水流对槽坑11内的冲刷、淘洗，增强槽坑11的抗水流冲刷、淘洗的能力。
46.在本发明的一个实施例中，上述植生混凝土由建筑废弃物再生单粒级粗骨料、建筑废弃物再生细骨料、水泥(例如32.5普通硅酸盐水泥、42.5普通硅酸盐水泥等等)、水(例如自来水)和减水剂(例如聚羧酸类高效减水剂)拌匀制成，且建筑废弃物再生单粒级粗骨料、建筑废弃物再生细骨料、水泥、水和减水剂的质量份配比为：60
‑
70份建筑废弃物再生单粒级粗骨料、8
‑
12份建筑废弃物再生细骨料、12
‑
17份水泥、2.5
‑
5.2份水、以及0.1
‑
0.3份减水剂。例如，69份建筑废弃物再生单粒级粗骨料(粒径：20
‑
40mm)、11份建筑废弃物再生细骨料、15份水泥、4.8份水以及0.2份减水剂。当然，在实际应用中，建筑废弃物再生单粒级粗骨料、建筑废弃物再生细骨料、水泥、水和减水剂的质量份配比可根据情况确定。
47.为提高生态河床预制板的制备效果，上述建筑废弃物再生单粒级粗骨料的粒径优选为20
‑
40mm，建筑废弃物再生细骨料的粒径优选小于或等于5mm，这样能够提高板状主体1的透水效果，也有利于水生植物的根须在多孔隙主体结构内生长攀附、缠结。
48.结合图3所示，本发明还提供一种如上任一项的生态河床预制板的制备方法，包括以下步骤：
49.步骤一：将植生混凝土的多种原料(具体包括建筑废弃物再生单粒级粗骨料、建筑废弃物再生细骨料、水泥、水和减水剂)混合在一起，然后搅拌均匀，由此制成植生浆料组合物。
50.步骤二：将拌制好的植生浆料组合物加入到制备模具2中，然后压实，使得植生浆料组合物的厚度在80
‑
160mm之间。当然，在实际应用中，板状主体1的厚度具体可根据实际情况确定。
51.步骤三：自然养护(即利用平均气温高于5c
°
的自然条件，用适当的材料对植生混凝土表面加以覆盖并浇水，使植生混凝土在一定的时间内保持水泥水化作用所需要的适当温度和湿度条件，正常增长强度并凝结)2
‑
4天，然后拆除模具，接着自然养护至少25天，由此可得到上述生态河床预制板。
52.在实际应用中，拆卸制备模具2前的自然养护优选为3天，拆卸制备模具2后的自然养护优选为28天，这样能够保证板状主体1的结构强度，从而提高生态河床预制板的制备效果。
53.上述制备方法在步骤二之前，即在将拌制好的植生浆料组合物加入到制备模具2之前可在制备模具2的制备腔的内壁喷涂脱模剂，这样能够避免植生混凝土与制备模具2牢固粘结，从而有利于制备模具2的拆卸，降低拆卸操作的难度，同时也能保护生态河床预制板，避免拆卸过程中造成损伤或损坏。
54.结合图4所示，上述制备模具2包括底板21和外框22，且底板21以可拆卸的方式安装固定到外框22的一端，并与外框22的内壁面围合形成相对封闭且用于制备生态河床预制板的制备腔，即步骤二的植生浆料组合物加入在该制备腔内，这样能够使得植生浆料组合物按预设形状凝固成型，从而制成生态河床预制板。并且，上述生态河床预制板通过浇筑的方式制备而成，有利于结构调整，能够提高生态河床预制板的结构设计，且浇筑加工操作简单，适用于批量生产，还能保证制备后生态河床预制板的一致性。
55.在实际应用中，外框22优选通过螺栓锁紧固定到底板21上，实现可拆卸装配连接，这样既能够提高连接强度，又有利于制备模具2的拆卸操作。
56.并且，为便于控制生态河床预制板的厚度，提高压实操作的方便性，可在外框22的内壁面设置沿外框22的轴向设置的刻度线，由此能够直观获取制备腔内的植生浆料组合物的厚度。
57.在本发明的一个实施例中，步骤二还包括：在植生浆料组合物压实前，将种子包嵌入到植生浆料组合物的上表面，且种子包的至少一部分露出于植生浆料组合物的上表面。上述种子包由水生植物种子、营养土以及可降解包裹层构成，且可降解包裹层包裹在水生植物种子和营养土外。由此，可由种子包构成槽坑11的成型模具，且将种子包一起浇筑在板状主体1内，提高生态河床预制板的加工方便性。
58.在实际应用中，也可在底板21上设置多个类似塞子的凸起结构(固定和避免种子包因比重小而浮起)，相应地，在种子包上设置与凸起结构相适配的凹口，种子包通过凹口与凸起结构相配合的方式置于底板21上，然后在底板21上浇筑植生混凝土并压实，在板状主体1脱模时，凸起结构从种子包的凹口脱出，完成生态河床预制板的加工成型。
59.结合图3所示，在本发明的另一实施例中，上述底板21由弹性材料(例如具高弹性的硅胶材料)构成，且底板21朝向外框22的表面设有多个与槽坑11相适配的凸块211，多个
凸块211嵌入到制备腔内，以撑开植生浆料组合物在植生预制板上形成多个槽坑11，这样在板状主体1浇筑完成后再将种子包分装装入到槽坑11内。上述制备模具2通过设置由弹性材料构成的底板21，这样能够使得底板21上的多个凸块211具高弹性。由于槽坑11为开口小内部阔的结构，因此在拆卸制备模具2时，具高弹性的凸块211能够通过挤压收缩后脱离槽坑11，确保能够通过浇筑在板状主体1上形成多个槽坑11。
60.特别地，为进一步提高凸块211的可拆卸性，底板21上的凸块211均可设置为中空结构，即是在每一凸块211的内部设置收缩腔212，这样有利于凸块211受压收缩，便于将凸块211从槽坑11内取出。
61.此外，为避免在浇筑板状主体1时收缩腔212受压导致槽坑11无法成型，上述凸块211可采用具有充气结构(或充液结构)的收缩腔212，在板状主体1浇筑前先对凸块211的收缩腔212进行充气(或充液)，避免植生混凝土压实过程中槽坑11无法成型；在脱模时再对凸块211的收缩腔212进行放气(或放液)，利于脱模。
62.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。