专利名称：用于促进绿化的混凝土制品的制作方法
技术领域：
本发明涉及在适合微生物和植物生长的环境条件下使用的混凝土制品。本发明尤其涉及促进绿化的混凝土制品，这类混凝土制品适于使混凝土制品基体的表面配备上绿色基底。
背景技术：
近来，对自然环境的重新评估，尤其是对自然景色和城市景观的评价已被认为是重要的事。尤其是，用混凝土结构所构作的码头、海滨堤岸或河流的护壁，铁路线的防护壁、道路的侧壁。等等，它们都是用灰色混凝土构成的，这给人以冷色印象，而人们希望它们成为绿色的，这会令人精神爽快和获得愉快的印象。
考虑到社会对这种绿景色的需求，已开发和生产出了植物能够生长的混凝土块和绿色兼容混凝土，等等。前者植物能够生长的混凝土具有多孔混凝土块结构，在其空隙中充填着植物生长的基础材料，包括特殊的无机砂土及散布在其中的植物种子，因此这种混凝土表面在几个月内可被绿色覆盖。
关于绿色兼容混凝土，该产品被设计成主要应用于建筑物，开发这种产品其目的在于用以覆盖建筑物的屋顶和墙壁表面。这样设计是为了在多孔混凝土表面上放置覆盖的砂土并在其中播种植物种子。
此外，已开发出了处于研究试用阶段的纯化水质混凝土，试图通过繁殖水生植物而纯化水质，其方案是制出多孔混凝土并使水生植物在其空间部分中生长。
在如前所述的植物生长混凝土块中，由于植物种子被预先散播在多孔混凝土块的空间中，绿色生长在几个月的短期内即可实现。但是，在多孔混凝土块表面中，充填着特殊砂土的开孔区域，只能占该块体表面中的很小部分，因此，所生长的植物数量，也就是绿色生长的数量，是很有限的。而且，除非已散播了种子，否则决不会实现绿色生长。
在种植绿色混凝土的情况下，除非把种子播种在放置于多孔混凝土表面上的覆盖砂土中，否则绿色生长不可能实现。
此外，在由纯化水质混凝土构成的多孔混凝土中，除非把水生植物种子栽植在其空间部分，否则就需要相当长的时间水生植物才能自然生长。
综上所述，按照在混凝土制品中各种各样的绿色生长方式，除非把植物种子充填或种植到混凝土中，否则，混凝土介质的绿化是很困难的。
考虑到传统技术存在的上述问题，作出的本发明，其目的在于提供用于促进绿色的混凝土制品，自然沉积在其上的植物种子得以发芽和生长以实现绿色生长，而不必把植物种子充填或种植在水泥制品基体上，通过把混凝土制品基体的表面设置成可供微生物易于沉积的状态，在用于水中的情况下，通过微生物沉积而形成有机生物体薄膜，此种混凝土制品可被用于实现水质纯化。
本发明阐述为了实现上述目的，按照本发明的第一个技术方案的用于促进绿化的混凝土制品，它被应用于可提供促进种子发芽所必需的充足水量的环境，碳纤维被埋植在混凝土基体外表面的预定位置处。
在权利要求2中，按照权利要求1所述的一种用于促进绿化的混凝土制品，所说的碳纤维可通过把弹性的和柔软的碳纤维收集成股缕形而构成，也可通过把碳纤维丝挤压成无纺布形，或针织成针织品，或纺织成纺织品，或成型为复合形式而构成，并通过把碳纤维的一部分埋入混凝土制品基体中而与之成为一个整体。
在权利要求3中，按照权利要求1所述的一种用于促进绿化的混凝土制品，既可通过捆束弹性的和柔软的碳纤维丝使之形成股缕形，也可使至少一部分碳纤维丝成形为辫绳形，并把一部分碳纤维埋入混凝土基体中，从而使碳纤维与混凝土制品基体形成一个整体，被埋入混凝土制品基体的股缕形或辫绳形碳纤维的埋入位置面向其表层被一种防护材料所覆盖。
在权利要求4中，按照权利要求3所述的一种用于促进绿化的混凝土制品，该防护件由富有弹性的且不易造成碳纤维损伤的合成树脂或橡胶构成。
在权利要求5中，按照权利要求4所述的一种用于促进绿化的混凝土制品，设置一个金属的或树脂的圆筒形第二防护件，该第二防护件具有高强度和极好的耐用性，并在碳纤维成形件面向混凝土制品基体的位置处包围着所说的防护件。
接着，解释本发明的作用。
碳纤维带有正电荷，而大量存在空气中或空水中的微生物往往带有负电。因此，这些微生物往往会沉积在埋植于混凝土制品基本表面上的碳纤维上。尤其，藉助于使碳纤维丝成形为股缕形、无纺布形、针织成针织品形、纺织成纺织品形或成型为预定的复合形式，这就可使大区域的碳纤维得以固定，而微生物可沉积在该混凝土制品基体的表面上。
在有水分提供给碳纤维的环境下，沉积在碳纤维上的微生物成为淤泥。尤其是，在多尘的环境下，例如道路的侧壁，浮游在空气中的灰尘或废屑沉积在碳纤维上而成为淤泥。自然飞入并沉积在碳纤维上的植物种子利用这些淤泥作为营养物而发芽和生长。
在混凝土制品被设置在水平面以下的情况下，除由于浮游在水中和沉积在碳纤维上的种子的发芽和生长而绿化外，由沉积在碳纤维上的微生物形成了有机生物膜，而水则被它们纯化。
包覆着股缕形或辫绳形碳纤维的防护件，降低了作在埋在混凝土制品基体上的碳纤维根部的载荷，并防止碳纤维丝与混凝土基体直接接触。
附图简述
图1是用于形成水坝池塘的竖直表面的充填土壁的立体视图，该水坝池塘是以本发明第一实施例的混凝土块堆叠而构成的；图2是所说的混凝土块的一个截面图；图3(a)-(c)是对所说的混凝土块的生产步骤的图解说明；图4是显示把碳纤维股缕粘附到水溶带上的状况的视图；图5是对碳纤维丝的作用的说明图；图6是本发明第二实施例的一个装有保护件的混凝土块的截面图；图7是碳纤维股缕下端部周围的放大了的截面图；图8是本发明第三个实施例的被覆盖了的混凝土块的一个截面图；
图9是本发明第四个实施例的一个被覆盖了的混凝土块的截面图；图10(a)-(d)是对所说的土块的生产过程的图解说明；图11是本发明第五个实施例的U形块横截面图；图12是U形块的放大横截面图；图13是本发明第六个实施例的U形块的局部放大横截面图；图14是本发明第七个实施例的U形块的局部放大横截面图。
本发明的最佳实施例根据附图，以举例方式对本发明的较佳实施例进行描述。
在图1至图5显示的本发明实施例中，本发明是应用于形成充填砂土壁的成行列的混凝土块上的，这种充填砂土壁用于形成在水泵型水坝中的池塘的方形表面，图1是水泵型水坝中形成池塘竖直表面的填土壁的立体视图，该水坝池塘是以本发明第一实施例的成行列的混凝土块堆叠而构成的；图2是该成行列的混凝土块的一个截面图；图3对所说的土块的生产步骤进行图解；图4是显示把碳纤维股缕粘附到水溶带上的状况的视图；图5是对碳纤维丝的作用的说明。
该成行列的混凝土块10A具有图1和2所示的结构，即通过把几千到几万根极细的(例如，直径为几微米到几十微米)柔性的碳纤维丝15捆扎成碳纤维股缕14，以预定的距离把碳纤维股缕14埋植在由致密性的混凝土形成的矩形扁平型块体12的表面上以形成一个整体。虽然碳纤维股缕14是被埋植在图1中所有的成行列的混凝土块上的，但在附图中，纤维股缕14只图示为仅在一部分成行列的混凝土块10A上，在其它土块10A中的纤维股缕14在图中则略去了。
为了生产这种土块10A，首先，如图3(a)所示，混凝土被放入型框16中并达到预定的厚度。然后，如图4所示，以把碳纤维股缕14的端部夹在呈带状的可水溶带17和17中的方式，使股缕14以预定的距离被连续安排为形成一个整体的股缕连续体W。然后，如图3(b)所示，许多股缕连续体W以等距离带着竖立的碳纤维股缕14和被放置在下侧的可水溶带17而被保持在型框16中，然后再放入致密性的混凝土。当混凝土成为固态时，带17完全溶解在混凝土中而消失了，而碳纤维股缕14就被等距离地埋植在块体12表面上形成，由此，生产出了如图1和2中以标号10A代表的一个成行列的混凝土块。
其次，对使用成行列的混凝土块10A作为一个填土的壁，以形成泵送型土渠池塘的竖直平面的情况加以说明。
以使碳纤维股缕14面向池塘的方式，把混凝土块10A沿着脊部30的外侧堆叠在其上。因此，如图5所示，碳纤维股缕14近似垂直于混凝土块体12而延伸，在其末端则由于其本身的重量而成为下垂状态。在大气中，碳纤维丝15在某种程度上保持着成束状态，但在水中，碳纤维丝15每根之间互相间分散而呈流线形的展开状态，并随着水流或波动象水草或藻类那样摆动。由此原因，考虑到碳纤维往往带正电而微生物则倾向于带负电，所以总是在水平面以下的碳纤维丝15显示出的趋势是使生活在水中的微生物在其上沉积。而且，因为碳纤维丝15在水中分散开并且摆动，它们有许多机会与微生物接触，所以它们会具有微生物沉积。因此，碳纤维丝15具有机生物膜沉积并从而使水净化。当在水中浮游的水生植物种子淀积在碳纤维丝15上时，就促进了发芽的水生植物生长，通过水生植物的繁殖蔓延而显示出绿色状态。
在泵送式水坝中的池塘表面的水平面，其高度会有数米之差的很大变化，但位于接近水平面处的碳纤维丝15总是处于能得到水的供应的环境下，所以在空气中或水中的微生物容易沉积在碳纤维丝上。因此，当浮在水平面的水生植物的种子沉积在碳纤维丝上并发芽时，它们就把微生物的尸体当作营养物并能加速生长，从而提供了植物生长的浓绿的状态。
图6和图7显示了本发明的第二个实施例。图6是一个成行列的混凝土块的截面图，图7是显示碳纤维股缕的下端部周围的放大了的截面图。
成行列的混凝土块10B有一个由致密性混凝土构成的下层部分12A，在其上部设置着由多孔的混凝土构成的上层部分12B，而碳纤维股缕14被埋植在上层部分12上以形成一个整体的结构。
股缕14的较下端部分被作为保护件的热塑性塑料膜18覆盖着，藉助该塑料膜18可防止碳丝15与混凝土体12相接触，从而防止碳纤维丝15断裂。而且，由于碳纤维股缕14被塑料膜18覆盖着，在股缕14的根部14a附近中的弹性弯曲增加了，而作用在根部14a上的弯曲应力减小了，这就提供了一种不易引起碳纤维丝15断裂的结构。
通过把带状膜18a缠绕在股缕14上而设置塑料膜18，因此缠绕的带状膜18a的数量越朝着股缕14的下部越多而形成倒锥形结构，在其中的埋入块体12中的股缕14越朝向其下部时越大。因此，由于塑料膜18的阻塞作用(在股缕下端的倒锥形结构)，股缕14可长时间耐用而不致滑脱，碳纤维丝15也保持在向上竖立状态，并且其上端部随着气流和水流而处于充分摇曳的状态。
在上述第二实施例中，有一种采用的结构是，其中塑料膜18覆盖着埋入块体12中的股缕14的整个埋入部分。但是，该塑料膜也可以是至少覆盖着块体12面向表层的部位。也可用橡胶带替代塑料膜。换言之，覆盖碳纤维股缕14的保护件材料可以是具有高的抗气候变化性的树脂或橡胶这类不会损伤碳纤维丝的材料。
图8显示了本发明第三个实施例，该图是成行列的混凝土截面简图。
在该成行列的混凝土块10C中，整个块体12包括多孔混凝土，以及在块体12的表面上放置着的碳纤维无纺布20，其下面部分被埋入块体12中从而与之形成一个整体。
通过压缩碳纤维丝15使碳纤维无纺布20形成网垫形状。碳纤维丝15以互相卷缠的状态延伸，因此它容易成为在空气中或水中的微生物或飘飞的植物种子的附着物，也可推断出它对于帮助植物生长，也就是促进绿色生长是极好的。
图9和10显示了本发明第四个实施例，图9是一个成行列的混凝土块的截面图，图10是对所说的土块的生产过程的图解。
该成行列的混凝土块10D具有特殊的特征，即碳纤维股缕14和碳纤维无纺布20A两者都被放置在由致密性混凝土构成的块体12中的。也就是，在碳纤维无纺布20A上设置许多圆洞22，碳纤维股缕14插入并穿过这些圆洞而向上延伸。
为了生产这种混凝土块10D，首先，如图10(a)所示，混凝土被放入型框16中形成预定的厚度。其次，如图10(b)所示，股缕连续体W(每一个都是由把股缕14连续安置在可水溶带17上制成的)被等距离设置，放入混凝土使其厚度达到遮掩住可水溶带17的程度。然后，如图10(c)所示，从上方向下放置碳纤维无纺布20A并使股缕14穿过圆孔22，再如图10(d)所示，放入混凝土使之达到预定厚度。
虽然已说明的上述1至4实施例都是有关装填混凝土的，但也可以是由泥砂衬砌的泥砂块，或是部分由混凝土、部分由泥砂构成的混凝土-泥砂衬砌块。在本申请中，“混凝土”一词的定义，除包括通常的混凝土外，也包括泥砂或部分由泥砂构成的混凝土-泥砂衬砌块。
在上述实施例中，曾说明过的一类式样是碳纤维丝被做成股缕的形状，另一类式样是形成无纺布的形状，以及由这两者复合成的一类式样，但它们也可以被成形为纺织的或针织的。
图11和12显示了一个实施例，在其中本发明被应用于U形槽，图11是一个用于形成U形槽的U形块横截面视图，这是本发明的第五个实施例，而图12是该同一个U形块的放大了的横截面视图。
U形块10E有这样的结构，即在其块体12中设置着加强筋13，块体12具有U形横截面，在其上部有一个敞开的空间，块体12是由致密性混凝土构成的。在块体12的内侧表面等距离设置着碳纤维成形件20B，其基础部分是辫穗状的而顶部是线束状的。
碳纤维成形件20B是把碳纤维丝15编织成辫穗状而构成的，因此纤维丝从中部散开成为线束状。辫穗部分25被金属卡箍27固定到加强筋13上，而辫穗部分25的顶部则用金属箍28捆束住以防止线束部分26超过所需要散开的长度。
那就是说，碳纤维成形件20B的埋入块体12中的部分，是由结实类型的辫穗25构成的，以便容易被捆束住和固定到加强筋13上，并对外来的作用在碳纤维成形件20B上的负载有足够的强度。同样地，碳纤维成形件20B的辫穗部分25的端部是由线束类型26构成的，因此当水流进U形区10E中时，构成线束26的碳纤维丝15由于水的流动而散开象水草那样摇曳，由此，通过微生物的沉积促进了有机膜的形成(水的纯化)。
标号29所指示的部分是一个圆筒形金属防护件，它具有一个呈锥状敞开的上端。藉助该围绕着辫穗部分25而存在的圆筒形防护件29，就防止了辫穗部分25与块体12直接接触，因此这就提供了一种不易引起碳纤维丝15断裂的结构。在防护件29的内部，充填着树脂类粘合剂，因此辫穗部分25被高弹性粘合剂30覆盖着，而粘合剂30的外面又被第二防护件29包裹着。
在把碳纤维成形件20B捆束到加强筋13、卡箍27、28和防护件29的位置上，都用绝缘树脂膜覆盖着，从而提供了一种防止在碳纤维和加强筋13(卡箍27、28和防护体29)之间发生电化学腐蚀的结构。
也可以在防护件29上，而不是在加强筋13、卡箍27和28上形成绝缘膜，或者，除在这些元件上形成绝缘膜外，可在整个辫穗部分25上形成绝缘树脂膜。而且，为防止电腐蚀，可设置成把不担心会与碳纤维发生电解腐蚀的材料构成的线材沿着加强筋13放置，因此碳纤维形成件20B可被固定到所说的线材上。
图13和14显示了按照本发明另一个实施例的U形块。在图13所示的U形块10F中，在保护碳纤维成形件20B的整个辫穗部分25的圆筒形防护件29的内部，都充满了高弹性粘合剂，以便提供这样一种结构，即提高了辫穗部分25的弯曲弹性，而作用在辫穗部分25上的应力则降低了，从而进一步提高了辫穗部分25的耐久性。使形成的粘合剂层30升高到辫穗部分25与线束部分26之间的交界位置，以防止辫穗部分散开。
另一方面，图14所示的U形块10G具有这样的结构，即弹性膜18被缠绕在辫穗部分25面向基体12的表面层的位置处。
其它方面则与前述的第五个实施例(图11和12相同)，对于相同的部分给予了相同的标号，在此省略了对其的说明。
在以上第一到第四个实施例中，本发明是通过采用一个成行列的混凝土块的例子予以说明的，该成行列的混凝土块可被用作堤防或在砂土结构产品中的砂土阻塞物，而在第五、第六和第七个实施例中，本发明以U形块为例予以说明。然而，本发明可被用于各种其它的混凝土块或土坝或堤防的箱形涵洞。而且，本发明也可用于在下列用途中的各种混凝土制品，即用作在道路中和在台阶的路平面，和覆盖块体、U形沟槽、预应力混凝土衍架，等等，以及在铁路中用的(包括枕木、铁路线板)各种混凝土制品，等类似用途。此外，本发明还可以作为用于涵洞和雨水接受件的水泥制品，以及海上包括海港和海湾使用作为抗风块、渔场、沙滩建筑等的水泥制品，用于制作花坛和装置板的水泥制品、以及用于制作花床、装饰块和预应力混凝土板的水泥制品。换句话说，本发明可以应用于任何能够获得例如喷洒器之类的定期水源供应的水泥制品中，并可以应用于任何植物种子可以生长的环境中。工业应用正如从上述解释中可清楚地看到的，按照本发明的第一个技术方案的用于促进绿化的混凝土制品，微生物易于沉积在碳纤维上，这些微生物变成淤泥，附着在碳纤维上的植物种子，利用这种淤泥作为营养物，从而实现了在混凝土制品表面上的绿色生长或植物生长。尤其是，当按照权利要求1的混凝土制品被用于水中时，除了促进水草的繁殖和生长外，由于附着在碳纤维上的微生物形成的有机生物膜，使水的纯化得以实现。
按照本发明的第二个技术方案，由于作为微生物附着载体的碳纤维的面积很大，能沉积在碳纤维上的微生物数量也就很大，而形成的微生物膜也很大。因此，成为植物生长的营养物的淤泥量也大，植物的生长和繁殖变得成比例地活跃，因而实现了进一步的植物繁植绿色生长和/或水的进一步纯化。
按照本发明的第三个技术方案，在碳纤维成形件摆动过程中，不会发生碳纤维丝与混凝土基体接触，避免了最终导致其损坏或破碎的问题，因此，保证了碳纤维成形件的耐用性，绿色生长状态也能保持很长时间。
权利要求
1.一种用于促进绿化的混凝土制品，它被应用于可提供促进种子发芽所必需的充足水量的环境，其特征在于，碳纤维被埋植在混凝土基体外表面的预定位置处。
2.按照权利要求1所述的一种用于促进绿化的混凝土制品，其特征在于，所说的碳纤维可通过把弹性的和柔软的碳纤维捆束成股缕形而构成，也可通过把碳纤维丝挤压成无纺布形，或针织成针织品，或纺织成纺织品，或成型为复合形式而构成，并通过把碳纤维的一部分埋入混凝土制品基体中而与之成为一个整体。
3.按照权利要求1所述的一种用于促进绿化的混凝土制品，其特征在于，既可通过捆束弹性的和柔软的碳纤维丝使之形成股缕形，也可使至少一部分碳纤维丝成形为辫绳形，并把一部分碳纤维埋入混凝土基体中，从而使碳纤维与混凝土制品基体形成一个整体，被埋入混凝土制品基体的股缕形或辫绳形碳纤维的埋入位置面向其表层被一种防护材料所覆盖。
4.按照权利要求3所述的一种用于促进绿化的混凝土制品，其特征在于，该防护件由富有弹性的且不易造成碳纤维损伤的合成树脂或橡胶构成。
5.按照权利要求4所述的一种用于促进绿化的混凝土制品，其特征在于，设置一个金属的或树脂的圆筒形第二防护件，该第二防护件具有高强度和极好的耐用性，并在碳纤维成形件面向混凝土制品基体的位置处包围着所说的防护件。
全文摘要
一种用于促进绿化的混凝土制品,在可提供促进种子发芽所必需的充足水量的环境下使用,藉助在混凝土制品基体外表面的预定位置上埋植碳纤维而构成此种制品。通过使碳纤维构成这样的结构,即,使碳纤维丝(15)具有股缕式、无纺布式、纺织品式、针织品式,或将它们复合至预定的式样,大面积的碳纤维能被固定住而成为微生物沉积的载体,因此,不需要把植物种子充填或种植在混凝土块基体(12)上,植物种子自然地沉积在碳纤维上,并在已沉积而成为淤泥的微生物营养物上发芽生长,该制品用于水中,由于微生物沉积而形成的有机生物膜的存在,使水的纯化得以实现。
文档编号E02D29/02GK1185188SQ95197856
公开日1998年6月17日 申请日期1995年10月3日 优先权日1995年10月3日
发明者小岛昭, 平野德彦, 古川茂 申请人:小岛昭, 平野德彦