本发明涉及一种海绵城市蓄保水石笼及制备方法，属于海绵城市建设、景观园林和生态修复领域。

背景技术：

近些年来，中国城镇化规模进一步扩大，然而城市建设依然是重地面，轻地下及地面以上，城市雨水处理系统依然主要是采用人为工程化措施，目标是快排。但是有限降雨管井难以承受短时峰值径流时，由于缺少雨水缓冲和滞留空间，就会造成局部积水，出现了城市雨洪内涝灾害。在城市建设中，如何有效改善、缓解城市内涝的发生一直是建设的难点。在城市建设中使用最广的就是混凝土，而混凝土硬化面透水性、透气性差，城市极易产生热岛效应，也无法有效起到吸水、蓄水、渗水、净水的功能，难以滞留雨水，也严重阻断径流下渗，这是导致降雨洪峰超过降雨管井承受范围的主要原因，而且雨水长期无法渗透地下，会造成地下水位下降，影响地表植被生长和建筑物安全。因此，在城市建设当中，除了地下工程，在有限的城市管网排水系统的基础上，提高地面以上雨水滞留时间，错开雨水峰值径流，是缓解城市洪涝灾害的主要手段。

技术实现要素：

本发明针对目前城市雨水洪涝灾害问题，契合海绵城市建设理念和建设需求，提供一种海绵城市蓄保水石笼。

本发明的第二个目的是提供一种海绵城市蓄保水石笼的制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种海绵城市蓄保水石笼的制备方法，包括如下步骤：用网板制成上面开口的笼1，在笼内设置有蓄保水基材2，所述蓄保水基材用下述方法制成：按重量百分比取39％～80％的胶凝材料、10％～60％掺合料、1％～8％的纤维、0％～5％外加剂和0％～8％无机矿物颜料为原料；混匀，加入原料重量30％～50％水，搅拌均匀后，再加入原料重量2％～5％的浓度为27.5％～35％双氧水，搅拌5s～15s，倒入预制的卵石磨具中，经发泡至稳定后，养护4-24h，得到蓄保水基材原块；打磨去掉蓄保水基材原块表层包衣，得到表面多孔、内部多连通孔的蓄保水基材。

优选地，胶凝材料按重量百分比包括：10％～60％快硬硫铝酸盐水泥、25％～60％普通硅酸盐水泥、10％～30％粉煤灰和5％～20％矿渣。

优选地，掺合料按重量百分比包括：0％～40％腐殖土、0％～60％污泥、0％～95％废弃砖粉体、0％～20％废弃混凝土粉体、0％～40％渣土粉体，5％～100％铁尾矿粉。

优选地，纤维为水泥砂浆增强纤维和椰棕纤维中至少一种。

优选地，外加剂为硅粉、活性炭和硅藻土中至少一种。

优选地，无机矿物颜料为氧化铁黄、氧化铁红、铅铬黄、铅铬绿、铁蓝和群青中至少一种。

上述方法制备的一种海绵城市蓄保水石笼。

本发明的优点：

本发明的海绵城市蓄保水石笼能够有效的利用地面以上的空间，起到有效的吸蓄、留滞降雨的作用，减缓地面雨水径流产生，错开径流峰值，可有效缓解城市地下管道排水压力。同时，吸蓄的雨水能够在空气干燥时释放储存的雨水到空气中，补偿空气湿度，调节空气温度，缓解热岛效应，有益改善城市生态环境。实验检测结果显示：蓄保水基材有效吸水率可达40％～80％，同时可改善周围温度0.7～2.1℃。而且，石笼结构也可以用于地下，提高土壤下渗速率，增加土壤蓄水能力，涵养水源，补充地下水资源。本发明能大大减少排水管道和钢筋混凝土水池的工程量，大幅减少了水环境污染治理费用，增加了绿植面积，降低了城市内涝造成的巨额损失。

附图说明

图1为海绵城市蓄保水石笼主视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

用网板制成上面开口的笼(1)，笼的形状为立方体、圆柱体、椭圆柱体、横截面呈三角形柱体、横截面呈n边形柱体，所述n为5-8，球形，动物造型、卡通造型或假山造型。

实施例1

胶凝材料按重量百分比包括：40％快硬硫铝酸盐水泥、30％普通硅酸盐水泥、20％粉煤灰和10％矿渣，混匀即可。

实施例2

胶凝材料按重量百分比包括：10％快硬硫铝酸盐水泥、60％普通硅酸盐水泥、25％粉煤灰和5％矿渣，混匀即可。

实施例3

胶凝材料按重量百分比包括：60％快硬硫铝酸盐水泥、25％普通硅酸盐水泥、10％粉煤灰和5％矿渣，混匀即可。

实施例4

胶凝材料按重量百分比包括：25％快硬硫铝酸盐水泥、25％普通硅酸盐水泥、30％粉煤灰和20％矿渣，混匀即可

实施例5

掺合料按重量百分比包括：100％铁尾矿粉，混匀即可。

实施例6

掺合料按重量百分比包括：40％腐殖土、15％污泥、40％渣土粉体，5％铁尾矿粉，混匀即可。

实施例7

掺合料按重量百分比包括：60％污泥、10％废弃砖粉体、20％废弃混凝土粉体、10％铁尾矿粉，混匀即可。

实施例8

掺合料按重量百分比包括：95％废弃砖粉体、5％铁尾矿粉，混匀即可。

实施例9

一种海绵城市蓄保水石笼(见图1)的制备方法，包括如下步骤：用网板制成上面开口的笼，在笼内设置有蓄保水基材2，所述蓄保水基材用下述方法制成：按重量百分比取40％实施例1的胶凝材料、40％实施例5的掺合料、8％的水泥砂浆增强纤维、5％硅粉和7％氧化铁黄为原料；混匀，加入原料重量40％水，搅拌均匀后，再加入原料重量4％的浓度为27.5％双氧水，搅拌10s，倒入预制的卵石磨具中，经发泡至稳定后，养护18h，得到蓄保水基材原块；打磨去掉蓄保水基材原块表层包衣，得到表面多孔、内部多连通孔的蓄保水基材。

蓄保水基材也可称为：人造卵石，孔径0.2mm-20mm，密度为578kg/m3。

蓄保水基材有效吸水率可达60％。

笼的形状为立方体。

实施例10

一种海绵城市蓄保水石笼的制备方法，包括如下步骤：用网板制成上面开口的笼(1)，在笼内设置有蓄保水基材，所述蓄保水基材用下述方法制成：按重量百分比取39％实施例2的胶凝材料、60％实施例6的掺合料、1％的水泥砂浆增强纤维为原料；混匀，加入原料重量30％水，搅拌均匀后，再加入原料重量2％的浓度为35％双氧水，搅拌15s，倒入预制的卵石磨具中，经发泡至稳定后，养护24h，得到蓄保水基材原块；打磨去掉蓄保水基材原块表层包衣，得到表面多孔、内部多连通孔的蓄保水基材。

孔径0.2mm-20mm，密度为758kg/m3。

蓄保水基材有效吸水率可达45％。

笼的形状为椭圆柱体、横截面呈三角形柱体和卡通造型的组合。

实施例11

一种海绵城市蓄保水石笼的制备方法，包括如下步骤：用网板制成上面开口的笼(1)，在笼内设置有蓄保水基材，所述蓄保水基材用下述方法制成：按重量百分比取80％实施例3的胶凝材料、10％实施例7的掺合料、5％的椰棕纤维、3％外加剂(质量比为1：1的活性炭和硅藻土)和2％无机矿物颜料(质量比为1：1的氧化铁红、铅铬黄)为原料；混匀，加入原料重量50％水，搅拌均匀后，再加入原料重量5％的浓度为27.5％双氧水，搅拌5s，倒入预制的卵石磨具中，经发泡至稳定后，养护4h，得到蓄保水基材原块；打磨去掉蓄保水基材原块表层包衣，得到表面多孔、内部多连通孔的蓄保水基材。

孔径0.2mm-20mm，密度为466kg/m3。

蓄保水基材有效吸水率可达78％。

笼的形状为假山造型。

实施例12

一种海绵城市蓄保水石笼的制备方法，包括如下步骤：用网板制成上面开口的笼(1)，在笼内设置有蓄保水基材，所述蓄保水基材用下述方法制成：按重量百分比取60％实施例4的胶凝材料、24％实施例8的掺合料、4％的纤维(质量比为1：1的水泥砂浆增强纤维和椰棕纤维)、4％硅粉和8％无机矿物颜料(质量比为1：1的铅铬绿和铁蓝)为原料；混匀，加入原料重量35％水，搅拌均匀后，再加入原料重量5％的浓度为27.5％双氧水，搅拌10s，倒入预制的卵石磨具中，经发泡至稳定后，养护12h，得到蓄保水基材原块；打磨去掉蓄保水基材原块表层包衣，得到表面多孔、内部多连通孔的蓄保水基材。

孔径0.2mm-20mm，密度为589kg/m3。

蓄保水基材有效吸水率可达62％。

笼的形状为横截面呈n边形柱体，所述n为5、6、7、8的组合。

实施例13

在某实验基地用本发明实施例9的海绵城市蓄保水石笼(简称实施例9石笼)建造一大型的地上石笼长廊，石笼长廊由两排排列的石笼组成而成，每个实施例9石笼长2.4m，宽0.5m，高2.4m，在实施例9石笼底部种植五叶地锦、紫藤、凌霄等爬藤植物，浇水，植物生长后，起到绿植效果。石笼廊道空间双向对称设计，总长55m，宽4.5m，在对环境温湿度、滞留雨水量方面都有明显作用，可降低廊道温度0.5℃-0.8℃，提高周围环境湿度0.6％-0.8％，滞留雨水量可达到100％，滞留时间延长49％，起到了有效的吸蓄、留滞降雨的作用，减缓地面雨水径流产生，错开径流峰值，可有效缓解城市地下管道排水压力，缓解城市热岛效应。

实施例14

在某地进行预埋石笼结构体的海绵城市建设工程，即围绕绿地广场建设环形石笼结构体。海绵城市蓄保水石笼长500m，宽0.6m，高1.5m。地下预埋桩1m，地上桩高度0.5m，插入海绵城市蓄保水石笼，起固定作用。

实施例15

分别将实施例9、10、11、12一种海绵城市蓄保水石笼中的蓄保水基材，分别种植五叶地锦，温度在20-30℃，自然光照，浇水，两周后，各实施例的植物长势良好。

用本发明制备的一种海绵城市蓄保水石笼，根据设计要求连续紧密排列、对称排列或分开排列用于护坡、景观、围挡、拦水坝等工程。

本发明的蓄保水基材能够起到雨水吸蓄、留滞作用，有效利用地面以上空间，在雨水落到地面形成径流之前吸蓄滞留雨水，减缓径流产生，错开径流峰值，缓解城市地下管道排水压力，有利于城市水生态的改善。

以上详细描述了本发明的几种具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡是版本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验就可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。