本实用新型涉及河道、湖泊及其他水体的护岸生态修复领域，特别是涉及一种植生型净水混凝土砌块护岸。
背景技术：
护岸是为防止河道岸坡受冲刷失稳而在坡面上所做的各种铺垫和栽植的统称。由于侧重于防洪安全，现代护岸通常采用砌石、混凝土或钢筋混凝土等半渗透或无渗透性人工材料对岸线进行加固处理。这种硬质护岸最大的优点就是坚固、耐久；但它隔断了水陆生态系统的物质和能量交换，导致整个护岸成为一个封闭的体系，破坏了动植物的生存环境，同时也使河岸带丧失了生态功能和自净能力。因此，开发兼具防护和生态功能的护岸技术是当前护岸工程发展的方向。
生态混凝土是以多孔混凝土为骨架，将混合有植物种子的适生材料填入多孔混凝土的孔隙中或覆盖于多孔混凝土上方，经过一段时间的培育后，植物萌发生长，植物根系在多孔混凝土孔隙中延伸生长，植物与混凝土融为一体，形成具有一定强度和植被覆盖率的环境友好型护岸材料，是生态护岸的发展方向。生态混凝土具有连续的多孔隙结构可实现水、空气自由渗透，为微生物和植物提供生长空间，微生物和植物通过吸收、利用和转化径流中的污染物质而实现对水体的净化。但是生态混凝土在应用过程中存在强度低、耐久性差、易堵塞、易断裂等缺陷，这大大的限制了生态混凝土在护岸中的应用。
技术实现要素：
本实用新型的目的是针对当前采用生态混凝土护岸中存在的上述问题，提出一种强度高、防堵塞、结构稳定的植生型净水混凝土砌块护岸，以达到增强护岸强度和耐久性、防止堵塞并提升护岸净化效果的目的。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种植生型净水混凝土砌块护岸，所述净水混凝土砌块护岸由铺设在护岸边坡上的砌块相互楔合拼接而成，所述砌块整体为底端水平、上端半球面的正棱柱形立体结构，所述砌块由中心向边缘依次包括中心柱状体机构、外层边框机构，所述中心柱状体机构下部被所述外层边框机构包裹固定，所述中心柱状体机构下部呈棱柱体、上部为半球面结构，所述中心柱状体机构包括顶层的第一生态混凝土层、设置在所述第一生态混凝土层下的第二生态混凝土层，所述第一生态混凝土层、第二生态混凝土层的内部填充有植物种子以及适生材料，所述外层边框机构上端无覆盖面、下端中部通透的普通混凝土结构，所述外层边框机构的其中一组侧对面下部分别为倒T型结构与反L型结构，所述外层边框机构的对侧面上分别设有凸条结构与凹槽结构，相邻砌块的倒T型结构与反L型结构以及凸条结构与凹槽结构相互楔合拼接。
优选地，所述第一生态混凝土层为厚度2～3cm的半球面结构，并且所述第一生态混凝土层中粗骨料粒径为10～13mm、水灰比为0.37～0.40、孔隙率为18％～22％。
优选地，所述第二生态混凝土层的下部呈四棱柱结构，上端呈半球体结构，整体高度为13～17cm，并且所述第二生态混凝土层中粗骨料粒径为20～30mm、水灰比为0.32～0.34、孔隙率为25％～30％。
优选地，所述外层边框机构整体为正方形边框立体的普通混凝土结构，所述外层边框机构的外边长为50～60cm，正方形边框的棱厚度为6～8cm的，高度为10～13cm。
优选地，所述中心柱状体机构由粗骨料、粘结剂制成；所述粗骨料为酸性岩石，至少包括钾长石或花岗闪长岩。
优选地，所述中心柱状体机构由粘结剂粘合的粗骨料制成；所述粗骨料为酸性岩石，至少包括钾长石或花岗闪长岩。
优选地，所述粘结剂内设有碳素纤维。
优选地，所述碳素纤维的长度4～15mm，直径为18～20μm。
优选地，所述适生材料由当地土壤：泥炭土：腐殖质：有机肥：复合肥：保水剂按照(500～700)：(100～200)：(50～150)：(20～25)：(0.3～0.6)：(2～4)的质量比混合而成。
优选地，所述护岸边坡(1)上铺设有反滤层后进行砌块(2)的铺装。
优选地，所述反滤层由下部无纺布及上部厚度为5～10mm的碎石构成。
基于上述技术方案，本实用新型的优点是：
本实用新型的植生型净水混凝土砌块护岸采用砌块的模块化铺设，实现了植草生态混凝土的模块化应用，使得整个砌块类似于“草皮”的规模化生产，直接将生长有健壮植物的生态混凝土砌块铺筑于水体的岸坡上，应用上层小孔隙生态混凝土与繁茂的植物茎叶截留水体中的固体污染物、下层大孔隙为植物根系提供较大的生长空间，在生态混凝土中加入农业废弃物焚烧灰和碳素纤维可增强混凝土的强度、耐久性和净水效果。该砌块集强度、耐久性和净化作用于一体，并且具有对环境友好、安装快捷方便等优点，可使整个护岸在短时间内达到绿化的效果，具有很高的推广应用价值。
本实用新型用于护岸构建的生态混凝土砌块从生态混凝土物料组成、砌块结构及铺装方式三方面共同达到提升生态混凝土的强度和净水性能的目的。在物料组成方面，在生态混凝土砌块的粘结剂中添加农作物煅烧灰、碳素纤维来增强生态混凝土的强度和净水性能；针对铺装方式则将生态混凝土以植草型砌块的形式呈现，砌块间通过相互楔合可有效避免生态混凝土的断裂；砌块结构设置上，利用砌块上端的半球面结构、内部分层结构等可增加径流与砌块的接触面积，促进植物根系和微生物有氧呼吸，防止砌块内部堵塞，进而达到提升净化径流水体的效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为植生型净水混凝土砌块护岸示意图；
图2为砌块结构俯视示意图；
图3为砌块结构剖面示意图；
图4为砌块侧视示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
本实用新型提供了一种植生型净水混凝土砌块护岸，如图1～图4所示，其中示出了本实用新型的一种优选实施方式。本实用新型针对传统生态混凝土护岸中存在的强度低、孔隙易堵塞、坡面易断裂等问题，利用普通混凝土作边框将生态混凝土侧面包裹固定，并在生态混凝土中添加农作物煅烧灰和纤维制品来增加生态混凝土的强度和净化效果；同时将生态混凝土制成上层小孔隙下层大孔隙的结构，利用上层小孔隙和植物茂密的植物根蘖将淤泥等大固体颗粒阻挡在生态混凝土外，从而减少生态混凝土的堵塞问题。
具体地，所述净水混凝土砌块护岸包括相互楔合拼接铺设在护岸边坡1上的砌块2，所述砌块2整体为底端水平、上端半球面的棱柱形立体结构，所述砌块2由中心向边缘依次包括中心柱状体机构18、外层边框机构17，所述中心柱状体机构18下部被所述外层边框机构17包裹固定，所述中心柱状体机构18下部呈棱柱体、上部为半球面结构，所述中心柱状体机构18包括顶层的第一生态混凝土层4、设置在所述第一生态混凝土层4下的第二生态混凝土层5，所述第一生态混凝土层4、第二生态混凝土层5的内部填充有植物种子以及适生材料；所述外层边框机构17上端无覆盖面、下端中部通透，所述外层边框机构17的其中一组侧对面下部分别为倒T型结构13与反L型结构7，所述外层边框机构的对侧面上分别设有凸条结构与凹槽结构，相邻砌块2的倒T型结构13与反L型结构7以及凸条结构与凹槽结构相互楔合拼接。
如图1所示，所述净水混凝土砌块护岸包括相互楔合拼接铺设在护岸边坡1上的砌块2。本实用新型的植生型净水混凝土砌块护岸采用砌块的模块化铺设，实现了植草生态混凝土的模块化应用，使得整个砌块类似于“草皮”的规模化生产，直接将生长有健壮植物的生态混凝土砌块铺筑于水体的护岸边坡1上。
如图2所示，所述砌块2整体为底端水平、上端半球面的正方形立体结构，所述砌块2由中心向边缘依次包括中心柱状体机构18、外层边框机构17，所述中心柱状体机构18下部被所述外层边框机构17包裹固定。所述中心柱状体机构18下部呈四棱柱体，上端为半球面结构，并且该四棱柱体四周及底部边缘被外层边框机构17所包裹。中心柱状体的主要功能是利用其大孔隙结构为植物和微生物提供生长空间，植物根系和微生物通过吸收和利用进入孔隙污水中的氮、磷等污染物而实现净化表面径流的目的。并且砌块2上端的半球面结构可增加污水与砌块2的接触面积，促进植物根系和微生物有氧呼吸，进而提升净化径流水体的效果。
为避免生态混凝土被水中淤泥等大固体颗粒物堵塞，中心柱状体机构18分为上下两层不同规格的生态混凝土结构，所述中心柱状体机构18包括顶层的第一生态混凝土层4、设置在所述第一生态混凝土层4下的第二生态混凝土层5，其中第一生态混凝土层4孔隙率和孔径小于第二生态混凝土层5，上下层为一体结构。
具体地，不同层的生态混凝土及材料构成具体如下：所述第一生态混凝土层4为厚度2～3cm的半球面结构，并且所述第一生态混凝土层4中粗骨料粒径为10～13mm、水灰比为0.37～0.40、孔隙率为18％～22％。所述第一生态混凝土层4的小孔隙结构可将水体中较大的固体颗粒阻挡在砌块外，可有效避免生态混凝土的堵塞问题。
如图3所示，所述第二生态混凝土层5的下部呈四棱柱结构，上端呈半球体结构，整体高度为13～17cm，并且所述第二生态混凝土层5中粗骨料粒径为20～30mm、水灰比为0.32～0.34、孔隙率为25％～30％。第二生态混凝土层5具有较大的孔隙，植物根系可穿过这些孔隙扎根到土壤中，同时孔隙和植物根系表面可形成膜结构供微生物生长，根系和微生物通过吸收利用水体中的氮磷等污染物而实现对水体的净化。同时，生态混凝土层结构上分为上层小孔隙、下层大孔隙的结构较好的解决了生态混凝土堵塞的难题。
在材料组成上，所述中心柱状体机构18由粗骨料、粘结剂制成。所述粗骨料采用钾长石、花岗闪长岩等酸性岩石，以减少粗骨料产生的碱性物质对植物的影响。优选地，所述粘结剂包括主粘结剂和辅助粘结剂；所述主粘结剂为强度等级大于或等于42.5级的硅酸盐水泥；所述辅助粘结剂包括分别为所用硅酸盐水泥质量用量的5％～10％、0.5％～1.2％、2％～4％的农作物煅烧灰、碳素纤维、减水剂水剂。
农作物煅烧灰为农业生产中的废弃物如甘蔗渣、稻壳等经高温煅烧后的灰具有火山灰特性(具有水硬性胶凝能力)的物质，将其作为透水混凝土中辅助胶结材料使用，可提升混凝土的强度和耐久性，同时也达到废物利用的目的。
而碳素纤维是由碳纤维与相关的基体树脂(如环氧树脂)制备的复合材料，其具有强度高、耐腐蚀、质地柔软、拉伸性强等优点，同时其表面可形成供微生物附着的膜结构。将碳素纤维作为辅助粘结剂混合于混凝土中，对于掺杂在粘结剂中的碳素纤维可以增强生态混凝土的强度和耐久性，对于裸露在混凝土缝隙中的碳素纤维则可形成供微生物生长的膜结构而促进微生物的繁衍，这有助于提升生态混凝土的净水性能。优选地，所述碳素纤维的长度4～15mm，直径为18～20μm，其掺和量更优选为水泥用量的0.5％～0.9％，取得最佳性价比。本实用新型中的生态混凝土粘结材料中掺加碳素纤维及农作物煅烧灰作为辅助粘结剂，能够显著增加生态混凝土的强度和净水效果。
进一步，所述第一生态混凝土层4、第二生态混凝土层5的内部填充有植物种子以及适生材料。优选地，所述适生材料由当地土壤：泥炭土：腐殖质：有机肥：复合肥：保水剂按照(500～700)：(100～200)：(50～150)：(20～25)：(0.3～0.6)：(2～4)的质量比混合而成。植物种子优选为根蘖和根系发达的耐盐碱草本植物，利用植物发达的根蘖以及上层生态混凝土的小空隙结构将水体中的固体颗粒阻挡在砌块外，有效避免了生态混凝土的堵塞问题。将植生型生态混凝土护岸的结构以已经生长有健壮植物砌块的形式呈现，不仅能够大幅提升增加植物成活率，而且能够有效避免因岸坡地形起伏造成的生态混凝土断裂问题。
如图3所示，所述外层边框机构17下端中部通透，所述外层边框机构17的其中一组侧对面下部分别为倒T型结构13与反L型结构7。所述外层边框机构17均由普通混凝土浇筑而成，其主体为四棱柱状空心结构，上端无覆盖面，下端中部通透。优选地，所述外层边框机构整体为正方形边框立体的普通混凝土结构，所述外层边框机构的外边长为50～60cm，正方形边框的棱厚度为6～8cm的，高度为10～13cm。如图3、图4所示，所述外层边框机构的对侧面上分别设有凸条结构与凹槽结构。凸条结构与凹槽结构分布于四棱柱状空心结构体不同棱的外缘，并与棱是一体结构。凸条结构与凹槽结构为普通混凝土一次成型，高与四棱柱状空心结构体的高相一致，横切面为边长3～5cm的正方形。
进一步，相邻砌块2的倒T型结构13与反L型结构7以及凸条结构与凹槽结构相互楔合拼接。如图3、图4所示，所述凸条结构包括设置在所述反L型结构7侧壁外缘的第二凸条8以及设置在所述反L型结构7相邻的一个侧壁外缘的第三凸条16。所述凹槽结构包括设置在所述倒T型结构13侧壁外缘的第二凹槽14以及设置在所述第三凸条16对侧面外缘的第三凹槽15；所述第二凸条8尺寸与所述第二凹槽14尺寸相配合，所述第三凸条16尺寸与所述第三凹槽15尺寸相配合。凸条结构与凹槽结构用于不同砌块2间的相互楔合，第三凸条16与所述第三凹槽15可以将不同的砌块2相互结合在一起，防止不同列的整体下滑，增加了护岸的整体性；所述第二凸条8、第二凹槽14的设置则可有效避免相互楔合砌块2间的左右滑动。
为避免中心柱状体机构18向下脱离外层边框机构17，所述倒T型结构13由所述外层边框机构17的侧壁、所述外层边框机构17侧壁底部向内侧延伸设置的第一横臂10、所述外层边框机构17侧壁底部向外侧延伸设置的第二横臂11形成，所述第二横臂11上设置有第一凸条12。所述反L型结构7由所述外层边框机构17的侧壁、所述外层边框机构17侧壁底部向内侧延伸设置的第一横臂10形成，所述反L型结构7在第一横臂10向外侧的部位设置有与所述第二横臂11相配合的空缺，所述空缺上部设置有与所述第一凸条12相配合的第一凹槽9。
如图3所示，外层边框机构17下端内侧设置第一横臂10，第一横臂10纵截面为长6～8cm、高4～5cm。由于第一凸条12的放置，在其中一个L型棱面底端外侧再设置1个长6～8cm、高3～3.5cm的第二横臂11，形成倒T型结构13，所述第一凸条12位于第二横臂11中央上方位置。所述外层边框机构17及位于其外缘的凸条和凹槽的制作是将普通混凝土加入预制的模具中经自然凝固形成。
如图3所示，所述外层边框机构17的侧壁内缘上设有凸起的锯齿结构，所述锯齿结构垂直于侧壁内缘，锯齿纵截面为1～1.5cm的等边三角形，上下排锯齿间的间隔为1～1.5cm。锯齿结构可以使中心柱状体结构与外边框更好的楔合，增强了砌块的稳定性和牢固性。
本实用新型的植生型净水混凝土砌块护岸采用砌块的模块化铺设，实现了植草生态混凝土的模块化应用，使得整个砌块类似于“草皮”的规模化生产，直接将生长有健壮植物的生态混凝土砌块铺筑于水体的岸坡上，应用上层小孔隙生态混凝土与繁茂的植物茎叶截留水体中的固体污染物、下层大孔隙为植物根系提供较大的生长空间，在生态混凝土中加入农业废弃物焚烧灰和碳素纤维可增强混凝土的强度、耐久性和净水效果。该砌块集强度、耐久性和净化作用于一体，并且具有对环境友好、安装快捷方便等优点，可使整个护岸在短时间内达到绿化的效果，具有很高的推广应用价值。
本实用新型的植生型净水混凝土砌块护岸可通过如下步骤进行构建：
制作砌块2的结构件，将普通混凝土浆体灌入预制的外层边框机构模具中，模具内的外层边框机构的外边长为50～60cm，正方形边框的棱厚度为6～8cm的，高度为10～13cm，硬化后，将粒径20～30mm的粗骨料、硅酸盐水泥、辅助粘合剂混合均匀后按照0.32～0.34水灰比加入水搅拌均匀后倒入水平放置的外边框中，形成第二生态混凝土层5，之后将粒径10～13mm的粗骨料、硅酸盐水泥、辅助粘合剂混合均匀后按照0.37～0.40的水灰比与水搅拌均匀后覆盖2～3cm于第二生态混凝土层5上方，形成第一生态混凝土层4，干燥制成砌块2的结构件。
将供植物生长的适生材料和植物种子加入混凝土的孔隙中，其中，适生材料的加入分两次，第一次将植物种子与适生材料混匀后与水搅拌均匀形成泥浆后从砌块2底部灌入直至砌块2顶部有泥浆混合液渗出，第二次将适生材料与水混合后再次从砌块2底部灌入直至泥浆混合液充满砌块；待植物种子生根发芽，大部分植物的叶片数大于4个后将砌块2搬运到护岸边坡1进行铺筑。
其中，适生材料由本地土壤：泥炭土：腐殖质：有机肥：复合肥：保水剂按照(500～700)：(100～200)：(50～150)：(20～25)：(0.3～0.6)：(2～4)的质量比混合而成。适生材料加入时，第一次加入中，植物种子与适生材料混匀后与水的质量比为1：(1～2.5)，尽可能让泥浆到达砌块2的上端以保证植物的种子尽量靠近砌块2顶端，有利于植物的芽穿出生态混凝土表层而进行光合作用。第二次加入中，适生材料与水的质量比为1：(1～2.5)。
清除坡面上突出或松散的石块、落叶枯枝、杂草及植物根茎，平整护岸边坡1，由于植生型生态混凝土砌块护岸的孔隙较大，为防止水土流失及土粒进入砌块堵塞孔隙，在岸坡上铺设一层可降解的无纺布，在其上铺5～10mm厚的碎石，形成反滤层并起到反滤的作用，之后进行砌块2的铺装。
所述砌块2由坡底向坡顶方向铺装，并且相邻砌块2的倒T型结构13与反L型结构7以及凸条结构与凹槽结构相互楔合拼接，形成整体。
砌块2由坡底向坡顶方向铺装。在护岸边坡1底部预先建立石笼或护底挡墙，贴着挡墙即可进行砌块2的铺装，砌块2放于护岸边坡1上时由坡底向坡顶方向分别为第二凸条8、中心柱状体机构18、第二凹槽14、第一凸条12。砌块2铺装时将一个砌块2的第二凸条8从另一个砌块2的上方插入第二凹槽14，接近底部时第一凸条12与第一凹槽9也相互楔合，这样完成了两个砌块2的安装，接着第三个砌块2的第三凸条16横向插入第三凹槽15，以此类推完成护岸的铺装，进而使各砌块形成一个整体结构，注意安装过程中避免损伤植物。
砌块2铺装完成后，对砌块2中的植物进行精细的养护管理，待植物生长旺盛后进行常规养护管理。
本实用新型的植生型净水混凝土砌块护岸采用砌块的模块化铺设，实现了植草生态混凝土的模块化应用，使得整个砌块类似于“草皮”的规模化生产，直接将生长有健壮植物的生态混凝土砌块铺筑于水体的岸坡上，应用上层小孔隙生态混凝土与繁茂的植物茎叶截留水体中的固体污染物、下层大孔隙为植物根系提供较大的生长空间，在生态混凝土中加入农业废弃物焚烧灰和碳素纤维可增强混凝土的强度、耐久性和净水效果。该砌块集强度、耐久性和净化作用于一体，并且具有对环境友好、安装快捷方便等优点，可使整个护岸在短时间内达到绿化的效果，具有很高的推广应用价值。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。