專利名稱：用于促進綠化的混凝土制品的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在適合微生物和植物生長的環(huán)境條件下使用的混凝土制品。本發(fā)明尤其涉及促進綠化的混凝土制品，這類混凝土制品適于使混凝土制品基體的表面配備上綠色基底。
背景技術：
近來，對自然環(huán)境的重新評估，尤其是對自然景色和城市景觀的評價已被認為是重要的事。尤其是，用混凝土結構所構作的碼頭、海濱堤岸或河流的護壁，鐵路線的防護壁、道路的側壁。等等，它們都是用灰色混凝土構成的，這給人以冷色印象，而人們希望它們成為綠色的，這會令人精神爽快和獲得愉快的印象。
考慮到社會對這種綠景色的需求，已開發(fā)和生產出了植物能夠生長的混凝土塊和綠色兼容混凝土，等等。前者植物能夠生長的混凝土具有多孔混凝土塊結構，在其空隙中充填著植物生長的基礎材料，包括特殊的無機砂土及散布在其中的植物種子，因此這種混凝土表面在幾個月內可被綠色覆蓋。
關于綠色兼容混凝土，該產品被設計成主要應用于建筑物，開發(fā)這種產品其目的在于用以覆蓋建筑物的屋頂和墻壁表面。這樣設計是為了在多孔混凝土表面上放置覆蓋的砂土并在其中播種植物種子。
此外，已開發(fā)出了處于研究試用階段的純化水質混凝土，試圖通過繁殖水生植物而純化水質，其方案是制出多孔混凝土并使水生植物在其空間部分中生長。
在如前所述的植物生長混凝土塊中，由于植物種子被預先散播在多孔混凝土塊的空間中，綠色生長在幾個月的短期內即可實現(xiàn)。但是，在多孔混凝土塊表面中，充填著特殊砂土的開孔區(qū)域，只能占該塊體表面中的很小部分，因此，所生長的植物數(shù)量，也就是綠色生長的數(shù)量，是很有限的。而且，除非已散播了種子，否則決不會實現(xiàn)綠色生長。
在種植綠色混凝土的情況下，除非把種子播種在放置于多孔混凝土表面上的覆蓋砂土中，否則綠色生長不可能實現(xiàn)。
此外，在由純化水質混凝土構成的多孔混凝土中，除非把水生植物種子栽植在其空間部分，否則就需要相當長的時間水生植物才能自然生長。
綜上所述，按照在混凝土制品中各種各樣的綠色生長方式，除非把植物種子充填或種植到混凝土中，否則，混凝土介質的綠化是很困難的。
考慮到傳統(tǒng)技術存在的上述問題，作出的本發(fā)明，其目的在于提供用于促進綠色的混凝土制品，自然沉積在其上的植物種子得以發(fā)芽和生長以實現(xiàn)綠色生長，而不必把植物種子充填或種植在水泥制品基體上，通過把混凝土制品基體的表面設置成可供微生物易于沉積的狀態(tài)，在用于水中的情況下，通過微生物沉積而形成有機生物體薄膜，此種混凝土制品可被用于實現(xiàn)水質純化。
本發(fā)明闡述為了實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的第一個技術方案的用于促進綠化的混凝土制品，它被應用于可提供促進種子發(fā)芽所必需的充足水量的環(huán)境，碳纖維被埋植在混凝土基體外表面的預定位置處。
在權利要求2中，按照權利要求1所述的一種用于促進綠化的混凝土制品，所說的碳纖維可通過把彈性的和柔軟的碳纖維收集成股縷形而構成，也可通過把碳纖維絲擠壓成無紡布形，或針織成針織品，或紡織成紡織品，或成型為復合形式而構成，并通過把碳纖維的一部分埋入混凝土制品基體中而與之成為一個整體。
在權利要求3中，按照權利要求1所述的一種用于促進綠化的混凝土制品，既可通過捆束彈性的和柔軟的碳纖維絲使之形成股縷形，也可使至少一部分碳纖維絲成形為辮繩形，并把一部分碳纖維埋入混凝土基體中，從而使碳纖維與混凝土制品基體形成一個整體，被埋入混凝土制品基體的股縷形或辮繩形碳纖維的埋入位置面向其表層被一種防護材料所覆蓋。
在權利要求4中，按照權利要求3所述的一種用于促進綠化的混凝土制品，該防護件由富有彈性的且不易造成碳纖維損傷的合成樹脂或橡膠構成。
在權利要求5中，按照權利要求4所述的一種用于促進綠化的混凝土制品，設置一個金屬的或樹脂的圓筒形第二防護件，該第二防護件具有高強度和極好的耐用性，并在碳纖維成形件面向混凝土制品基體的位置處包圍著所說的防護件。
接著，解釋本發(fā)明的作用。
碳纖維帶有正電荷，而大量存在空氣中或空水中的微生物往往帶有負電。因此，這些微生物往往會沉積在埋植于混凝土制品基本表面上的碳纖維上。尤其，藉助于使碳纖維絲成形為股縷形、無紡布形、針織成針織品形、紡織成紡織品形或成型為預定的復合形式，這就可使大區(qū)域的碳纖維得以固定，而微生物可沉積在該混凝土制品基體的表面上。
在有水分提供給碳纖維的環(huán)境下，沉積在碳纖維上的微生物成為淤泥。尤其是，在多塵的環(huán)境下，例如道路的側壁，浮游在空氣中的灰塵或廢屑沉積在碳纖維上而成為淤泥。自然飛入并沉積在碳纖維上的植物種子利用這些淤泥作為營養(yǎng)物而發(fā)芽和生長。
在混凝土制品被設置在水平面以下的情況下，除由于浮游在水中和沉積在碳纖維上的種子的發(fā)芽和生長而綠化外，由沉積在碳纖維上的微生物形成了有機生物膜，而水則被它們純化。
包覆著股縷形或辮繩形碳纖維的防護件，降低了作在埋在混凝土制品基體上的碳纖維根部的載荷，并防止碳纖維絲與混凝土基體直接接觸。
附圖簡述

圖1是用于形成水壩池塘的豎直表面的充填土壁的立體視圖，該水壩池塘是以本發(fā)明第一實施例的混凝土塊堆疊而構成的；圖2是所說的混凝土塊的一個截面圖；圖3(a)-(c)是對所說的混凝土塊的生產步驟的圖解說明；圖4是顯示把碳纖維股縷粘附到水溶帶上的狀況的視圖；圖5是對碳纖維絲的作用的說明圖；圖6是本發(fā)明第二實施例的一個裝有保護件的混凝土塊的截面圖；圖7是碳纖維股縷下端部周圍的放大了的截面圖；圖8是本發(fā)明第三個實施例的被覆蓋了的混凝土塊的一個截面圖；
圖9是本發(fā)明第四個實施例的一個被覆蓋了的混凝土塊的截面圖；圖10(a)-(d)是對所說的土塊的生產過程的圖解說明；圖11是本發(fā)明第五個實施例的U形塊橫截面圖；圖12是U形塊的放大橫截面圖；圖13是本發(fā)明第六個實施例的U形塊的局部放大橫截面圖；圖14是本發(fā)明第七個實施例的U形塊的局部放大橫截面圖。
本發(fā)明的最佳實施例根據(jù)附圖，以舉例方式對本發(fā)明的較佳實施例進行描述。
在圖1至圖5顯示的本發(fā)明實施例中，本發(fā)明是應用于形成充填砂土壁的成行列的混凝土塊上的，這種充填砂土壁用于形成在水泵型水壩中的池塘的方形表面，圖1是水泵型水壩中形成池塘豎直表面的填土壁的立體視圖，該水壩池塘是以本發(fā)明第一實施例的成行列的混凝土塊堆疊而構成的；圖2是該成行列的混凝土塊的一個截面圖；圖3對所說的土塊的生產步驟進行圖解；圖4是顯示把碳纖維股縷粘附到水溶帶上的狀況的視圖；圖5是對碳纖維絲的作用的說明。
該成行列的混凝土塊10A具有圖1和2所示的結構，即通過把幾千到幾萬根極細的(例如，直徑為幾微米到幾十微米)柔性的碳纖維絲15捆扎成碳纖維股縷14，以預定的距離把碳纖維股縷14埋植在由致密性的混凝土形成的矩形扁平型塊體12的表面上以形成一個整體。雖然碳纖維股縷14是被埋植在圖1中所有的成行列的混凝土塊上的，但在附圖中，纖維股縷14只圖示為僅在一部分成行列的混凝土塊10A上，在其它土塊10A中的纖維股縷14在圖中則略去了。
為了生產這種土塊10A，首先，如圖3(a)所示，混凝土被放入型框16中并達到預定的厚度。然后，如圖4所示，以把碳纖維股縷14的端部夾在呈帶狀的可水溶帶17和17中的方式，使股縷14以預定的距離被連續(xù)安排為形成一個整體的股縷連續(xù)體W。然后，如圖3(b)所示，許多股縷連續(xù)體W以等距離帶著豎立的碳纖維股縷14和被放置在下側的可水溶帶17而被保持在型框16中，然后再放入致密性的混凝土。當混凝土成為固態(tài)時，帶17完全溶解在混凝土中而消失了，而碳纖維股縷14就被等距離地埋植在塊體12表面上形成，由此，生產出了如圖1和2中以標號10A代表的一個成行列的混凝土塊。
其次，對使用成行列的混凝土塊10A作為一個填土的壁，以形成泵送型土渠池塘的豎直平面的情況加以說明。
以使碳纖維股縷14面向池塘的方式，把混凝土塊10A沿著脊部30的外側堆疊在其上。因此，如圖5所示，碳纖維股縷14近似垂直于混凝土塊體12而延伸，在其末端則由于其本身的重量而成為下垂狀態(tài)。在大氣中，碳纖維絲15在某種程度上保持著成束狀態(tài)，但在水中，碳纖維絲15每根之間互相間分散而呈流線形的展開狀態(tài)，并隨著水流或波動象水草或藻類那樣擺動。由此原因，考慮到碳纖維往往帶正電而微生物則傾向于帶負電，所以總是在水平面以下的碳纖維絲15顯示出的趨勢是使生活在水中的微生物在其上沉積。而且，因為碳纖維絲15在水中分散開并且擺動，它們有許多機會與微生物接觸，所以它們會具有微生物沉積。因此，碳纖維絲15具有機生物膜沉積并從而使水凈化。當在水中浮游的水生植物種子淀積在碳纖維絲15上時，就促進了發(fā)芽的水生植物生長，通過水生植物的繁殖蔓延而顯示出綠色狀態(tài)。
在泵送式水壩中的池塘表面的水平面，其高度會有數(shù)米之差的很大變化，但位于接近水平面處的碳纖維絲15總是處于能得到水的供應的環(huán)境下，所以在空氣中或水中的微生物容易沉積在碳纖維絲上。因此，當浮在水平面的水生植物的種子沉積在碳纖維絲上并發(fā)芽時，它們就把微生物的尸體當作營養(yǎng)物并能加速生長，從而提供了植物生長的濃綠的狀態(tài)。
圖6和圖7顯示了本發(fā)明的第二個實施例。圖6是一個成行列的混凝土塊的截面圖，圖7是顯示碳纖維股縷的下端部周圍的放大了的截面圖。
成行列的混凝土塊10B有一個由致密性混凝土構成的下層部分12A，在其上部設置著由多孔的混凝土構成的上層部分12B，而碳纖維股縷14被埋植在上層部分12上以形成一個整體的結構。
股縷14的較下端部分被作為保護件的熱塑性塑料膜18覆蓋著，藉助該塑料膜18可防止碳絲15與混凝土體12相接觸，從而防止碳纖維絲15斷裂。而且，由于碳纖維股縷14被塑料膜18覆蓋著，在股縷14的根部14a附近中的彈性彎曲增加了，而作用在根部14a上的彎曲應力減小了，這就提供了一種不易引起碳纖維絲15斷裂的結構。
通過把帶狀膜18a纏繞在股縷14上而設置塑料膜18，因此纏繞的帶狀膜18a的數(shù)量越朝著股縷14的下部越多而形成倒錐形結構，在其中的埋入塊體12中的股縷14越朝向其下部時越大。因此，由于塑料膜18的阻塞作用(在股縷下端的倒錐形結構)，股縷14可長時間耐用而不致滑脫，碳纖維絲15也保持在向上豎立狀態(tài)，并且其上端部隨著氣流和水流而處于充分搖曳的狀態(tài)。
在上述第二實施例中，有一種采用的結構是，其中塑料膜18覆蓋著埋入塊體12中的股縷14的整個埋入部分。但是，該塑料膜也可以是至少覆蓋著塊體12面向表層的部位。也可用橡膠帶替代塑料膜。換言之，覆蓋碳纖維股縷14的保護件材料可以是具有高的抗氣候變化性的樹脂或橡膠這類不會損傷碳纖維絲的材料。
圖8顯示了本發(fā)明第三個實施例，該圖是成行列的混凝土截面簡圖。
在該成行列的混凝土塊10C中，整個塊體12包括多孔混凝土，以及在塊體12的表面上放置著的碳纖維無紡布20，其下面部分被埋入塊體12中從而與之形成一個整體。
通過壓縮碳纖維絲15使碳纖維無紡布20形成網墊形狀。碳纖維絲15以互相卷纏的狀態(tài)延伸，因此它容易成為在空氣中或水中的微生物或飄飛的植物種子的附著物，也可推斷出它對于幫助植物生長，也就是促進綠色生長是極好的。
圖9和10顯示了本發(fā)明第四個實施例，圖9是一個成行列的混凝土塊的截面圖，圖10是對所說的土塊的生產過程的圖解。
該成行列的混凝土塊10D具有特殊的特征，即碳纖維股縷14和碳纖維無紡布20A兩者都被放置在由致密性混凝土構成的塊體12中的。也就是，在碳纖維無紡布20A上設置許多圓洞22，碳纖維股縷14插入并穿過這些圓洞而向上延伸。
為了生產這種混凝土塊10D，首先，如圖10(a)所示，混凝土被放入型框16中形成預定的厚度。其次，如圖10(b)所示，股縷連續(xù)體W(每一個都是由把股縷14連續(xù)安置在可水溶帶17上制成的)被等距離設置，放入混凝土使其厚度達到遮掩住可水溶帶17的程度。然后，如圖10(c)所示，從上方向下放置碳纖維無紡布20A并使股縷14穿過圓孔22，再如圖10(d)所示，放入混凝土使之達到預定厚度。
雖然已說明的上述1至4實施例都是有關裝填混凝土的，但也可以是由泥砂襯砌的泥砂塊，或是部分由混凝土、部分由泥砂構成的混凝土-泥砂襯砌塊。在本申請中，“混凝土”一詞的定義，除包括通常的混凝土外，也包括泥砂或部分由泥砂構成的混凝土-泥砂襯砌塊。
在上述實施例中，曾說明過的一類式樣是碳纖維絲被做成股縷的形狀，另一類式樣是形成無紡布的形狀，以及由這兩者復合成的一類式樣，但它們也可以被成形為紡織的或針織的。
圖11和12顯示了一個實施例，在其中本發(fā)明被應用于U形槽，圖11是一個用于形成U形槽的U形塊橫截面視圖，這是本發(fā)明的第五個實施例，而圖12是該同一個U形塊的放大了的橫截面視圖。
U形塊10E有這樣的結構，即在其塊體12中設置著加強筋13，塊體12具有U形橫截面，在其上部有一個敞開的空間，塊體12是由致密性混凝土構成的。在塊體12的內側表面等距離設置著碳纖維成形件20B，其基礎部分是辮穗狀的而頂部是線束狀的。
碳纖維成形件20B是把碳纖維絲15編織成辮穗狀而構成的，因此纖維絲從中部散開成為線束狀。辮穗部分25被金屬卡箍27固定到加強筋13上，而辮穗部分25的頂部則用金屬箍28捆束住以防止線束部分26超過所需要散開的長度。
那就是說，碳纖維成形件20B的埋入塊體12中的部分，是由結實類型的辮穗25構成的，以便容易被捆束住和固定到加強筋13上，并對外來的作用在碳纖維成形件20B上的負載有足夠的強度。同樣地，碳纖維成形件20B的辮穗部分25的端部是由線束類型26構成的，因此當水流進U形區(qū)10E中時，構成線束26的碳纖維絲15由于水的流動而散開象水草那樣搖曳，由此，通過微生物的沉積促進了有機膜的形成(水的純化)。
標號29所指示的部分是一個圓筒形金屬防護件，它具有一個呈錐狀敞開的上端。藉助該圍繞著辮穗部分25而存在的圓筒形防護件29，就防止了辮穗部分25與塊體12直接接觸，因此這就提供了一種不易引起碳纖維絲15斷裂的結構。在防護件29的內部，充填著樹脂類粘合劑，因此辮穗部分25被高彈性粘合劑30覆蓋著，而粘合劑30的外面又被第二防護件29包裹著。
在把碳纖維成形件20B捆束到加強筋13、卡箍27、28和防護件29的位置上，都用絕緣樹脂膜覆蓋著，從而提供了一種防止在碳纖維和加強筋13(卡箍27、28和防護體29)之間發(fā)生電化學腐蝕的結構。
也可以在防護件29上，而不是在加強筋13、卡箍27和28上形成絕緣膜，或者，除在這些元件上形成絕緣膜外，可在整個辮穗部分25上形成絕緣樹脂膜。而且，為防止電腐蝕，可設置成把不擔心會與碳纖維發(fā)生電解腐蝕的材料構成的線材沿著加強筋13放置，因此碳纖維形成件20B可被固定到所說的線材上。
圖13和14顯示了按照本發(fā)明另一個實施例的U形塊。在圖13所示的U形塊10F中，在保護碳纖維成形件20B的整個辮穗部分25的圓筒形防護件29的內部，都充滿了高彈性粘合劑，以便提供這樣一種結構，即提高了辮穗部分25的彎曲彈性，而作用在辮穗部分25上的應力則降低了，從而進一步提高了辮穗部分25的耐久性。使形成的粘合劑層30升高到辮穗部分25與線束部分26之間的交界位置，以防止辮穗部分散開。
另一方面，圖14所示的U形塊10G具有這樣的結構，即彈性膜18被纏繞在辮穗部分25面向基體12的表面層的位置處。
其它方面則與前述的第五個實施例(圖11和12相同)，對于相同的部分給予了相同的標號，在此省略了對其的說明。
在以上第一到第四個實施例中，本發(fā)明是通過采用一個成行列的混凝土塊的例子予以說明的，該成行列的混凝土塊可被用作堤防或在砂土結構產品中的砂土阻塞物，而在第五、第六和第七個實施例中，本發(fā)明以U形塊為例予以說明。然而，本發(fā)明可被用于各種其它的混凝土塊或土壩或堤防的箱形涵洞。而且，本發(fā)明也可用于在下列用途中的各種混凝土制品，即用作在道路中和在臺階的路平面，和覆蓋塊體、U形溝槽、預應力混凝土衍架，等等，以及在鐵路中用的(包括枕木、鐵路線板)各種混凝土制品，等類似用途。此外，本發(fā)明還可以作為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灣使用作為抗風塊、漁場、沙灘建筑等的水泥制品，用于制作花壇和裝置板的水泥制品、以及用于制作花床、裝飾塊和預應力混凝土板的水泥制品。換句話說，本發(fā)明可以應用于任何能夠獲得例如噴灑器之類的定期水源供應的水泥制品中，并可以應用于任何植物種子可以生長的環(huán)境中。工業(yè)應用正如從上述解釋中可清楚地看到的，按照本發(fā)明的第一個技術方案的用于促進綠化的混凝土制品，微生物易于沉積在碳纖維上，這些微生物變成淤泥，附著在碳纖維上的植物種子，利用這種淤泥作為營養(yǎng)物，從而實現(xiàn)了在混凝土制品表面上的綠色生長或植物生長。尤其是，當按照權利要求1的混凝土制品被用于水中時，除了促進水草的繁殖和生長外，由于附著在碳纖維上的微生物形成的有機生物膜，使水的純化得以實現(xiàn)。
按照本發(fā)明的第二個技術方案，由于作為微生物附著載體的碳纖維的面積很大，能沉積在碳纖維上的微生物數(shù)量也就很大，而形成的微生物膜也很大。因此，成為植物生長的營養(yǎng)物的淤泥量也大，植物的生長和繁殖變得成比例地活躍，因而實現(xiàn)了進一步的植物繁植綠色生長和/或水的進一步純化。
按照本發(fā)明的第三個技術方案，在碳纖維成形件擺動過程中，不會發(fā)生碳纖維絲與混凝土基體接觸，避免了最終導致其損壞或破碎的問題，因此，保證了碳纖維成形件的耐用性，綠色生長狀態(tài)也能保持很長時間。
權利要求
1.一種用于促進綠化的混凝土制品，它被應用于可提供促進種子發(fā)芽所必需的充足水量的環(huán)境，其特征在于，碳纖維被埋植在混凝土基體外表面的預定位置處。
2.按照權利要求1所述的一種用于促進綠化的混凝土制品，其特征在于，所說的碳纖維可通過把彈性的和柔軟的碳纖維捆束成股縷形而構成，也可通過把碳纖維絲擠壓成無紡布形，或針織成針織品，或紡織成紡織品，或成型為復合形式而構成，并通過把碳纖維的一部分埋入混凝土制品基體中而與之成為一個整體。
3.按照權利要求1所述的一種用于促進綠化的混凝土制品，其特征在于，既可通過捆束彈性的和柔軟的碳纖維絲使之形成股縷形，也可使至少一部分碳纖維絲成形為辮繩形，并把一部分碳纖維埋入混凝土基體中，從而使碳纖維與混凝土制品基體形成一個整體，被埋入混凝土制品基體的股縷形或辮繩形碳纖維的埋入位置面向其表層被一種防護材料所覆蓋。
4.按照權利要求3所述的一種用于促進綠化的混凝土制品，其特征在于，該防護件由富有彈性的且不易造成碳纖維損傷的合成樹脂或橡膠構成。
5.按照權利要求4所述的一種用于促進綠化的混凝土制品，其特征在于，設置一個金屬的或樹脂的圓筒形第二防護件，該第二防護件具有高強度和極好的耐用性，并在碳纖維成形件面向混凝土制品基體的位置處包圍著所說的防護件。
全文摘要
一種用于促進綠化的混凝土制品,在可提供促進種子發(fā)芽所必需的充足水量的環(huán)境下使用,藉助在混凝土制品基體外表面的預定位置上埋植碳纖維而構成此種制品。通過使碳纖維構成這樣的結構,即,使碳纖維絲(15)具有股縷式、無紡布式、紡織品式、針織品式,或將它們復合至預定的式樣,大面積的碳纖維能被固定住而成為微生物沉積的載體,因此,不需要把植物種子充填或種植在混凝土塊基體(12)上,植物種子自然地沉積在碳纖維上,并在已沉積而成為淤泥的微生物營養(yǎng)物上發(fā)芽生長,該制品用于水中,由于微生物沉積而形成的有機生物膜的存在,使水的純化得以實現(xiàn)。
文檔編號E02D29/02GK1185188SQ95197856
公開日1998年6月17日 申請日期1995年10月3日 優(yōu)先權日1995年10月3日
發(fā)明者小島昭, 平野德彥, 古川茂 申請人:小島昭, 平野德彥