一种城市更新中建筑垃圾再生骨料梯度功能化改性苗木栽植基质及其制备方法与流程

本发明属于园林绿化栽植基质和固体废弃物资源化利用，尤其涉及一种城市更新中建筑垃圾再生骨料梯度功能化改性苗木栽植基质及其制备方法。

背景技术：

1、随着我国城市化进程的不断加快，城市更新、旧城改造、城中村拆迁等工程实施步伐持续加速，建筑垃圾产生量逐年递增。据统计，我国每年产生超过20亿吨建筑垃圾，其中约30%可制成再生混凝土骨料(rca)。如果建筑垃圾未经任何处理便被直接填埋或露天堆放，不仅耗用大量土地资源及垃圾清运费，而且垃圾填埋会阻断土壤生物链，造成严重的环境污染。

2、另一方面，城市更新过程中大量原有绿化被移除，而新城区建设又亟需大量栽植基质用于苗木种植。传统栽植基质多依赖草炭、泥炭等不可再生资源，或大量使用天然砂石，不仅造成自然资源的过度开采，而且成本高昂。

3、将建筑垃圾应用于苗木栽植基质中可以实现建筑垃圾的回收再利用并减少苗木栽植的对自然资源的过度开采，从而降低成本。但建筑垃圾如再生混凝土骨料碱度高、有机质含量不足1%、保水保肥能力差。需要对其进一步进行改良以制备适用于城市更新现场快速转化的苗木栽植基质，从而提高其环境效益和实用价值。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种城市更新中建筑垃圾再生骨料梯度功能化改性苗木栽植基质及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种城市更新中建筑垃圾再生骨料梯度功能化改性苗木栽植基质，其特征在于，以质量份计，包括以下组分：

4、梯度功能化再生粗骨料40~60份、梯度功能化再生细骨料25~35份、生物炭3~8份、腐熟有机质15~25份、膨润土5~10份、双响应型保水因子2~5份、复合微生物菌剂1~3份、缓释养分前体3~8份、钙源1~3份、壳聚糖0.5~2份；

5、其中，梯度功能化再生粗骨料和梯度功能化再生细骨料由内至外均具有三层梯度功能化结构：

6、内层为孔隙营养负载层，包括再生骨料及其内部孔隙中负载的缓释养分前体；

7、中层为ph缓冲调控层，包括包覆于骨料表面的酸性缓释材料层；

8、外层为生物活性界面层，包括喷涂于最外层的生物聚合物-生物炭复合凝胶层。

9、进一步的，缓释养分前体为尿素-甲醛缩合物或聚磷酸铵。

10、进一步的，钙源为乳酸钙或氯化钙。

11、进一步的，双响应型保水因子为n-异丙基丙烯酰胺与丙烯酸的共聚物，具有温度响应性和ph响应性。

12、进一步的，复合微生物菌剂中包含产脲酶菌株，有效活菌数≥5×108cfu/g。

13、进一步的，ph缓冲调控层的酸性缓释材料为硫磺粉与石膏粉的复合物，硫磺粉与石膏粉的质量比为(1:2)~(1:3)。

14、进一步的，生物活性界面层的生物聚合物为壳聚糖，生物聚合物-生物炭复合凝胶层中壳聚糖与生物炭的质量比为(1:2)~(1:3)。

15、一种城市更新中建筑垃圾再生骨料梯度功能化改性苗木栽植基质的制备方法，包括以下步骤：

16、s1、将城市更新中产生的建筑垃圾进行分选，去除杂质，破碎后分别筛分出粒径为5~15mm的再生粗骨料和粒径为0.5~5mm的再生细骨料，冲洗晾干至含水率≤5%；

17、s2、对再生粗骨料和再生细骨料分别进行三层梯度功能化修饰，随后在25~35℃、相对湿度60~80%条件下养护2~3天，得到梯度功能化再生粗骨料和梯度功能化再生细骨料；

18、s3、将腐熟有机质过筛滤除杂质，膨润土粉碎过100目筛，将双响应型保水因子按质量比(1:50)~(1:80)加水充分吸水膨胀；

19、s4、将步骤s2得到的梯度功能化再生粗骨料、梯度功能化再生细骨料，以及步骤s3经过处理的腐熟有机质、膨润土、双响应型保水因子，以及缓释养分前体、钙源、壳聚糖按配比投入搅拌机中，干拌5~8分钟；加入复合微生物菌剂，继续搅拌8~12分钟并喷淋加水至含水率30~40%，得到混合基质；

20、s5、将混合基质置于通风堆置区，在强制通风条件下熟化3~5天，控制堆体温度30~40℃，期间每日翻堆一次，即得苗木栽植基质。

21、进一步的，梯度功能化修饰的具体方法为：

22、a、将再生粗骨料和再生细骨料分别置于真空浸渍罐中，抽真空至-0.08~-0.095mpa，保持10~15分钟；注入质量浓度15~25%的缓释养分前体溶液，在常温20~30℃下保持真空5~10分钟；恢复常压浸泡2~4小时；取出沥干，在40~60℃干燥固化，得到内层负载骨料；

23、b、中层包覆：将硫磺粉与石膏粉按质量比(1:2)~(1:3)混合，加水调制成浆状，喷涂于内层负载骨料表面，控制包覆厚度0.5~2mm，在50~70℃下干燥固化，得到中层包覆骨料；

24、c、外层喷涂：将壳聚糖溶解于1~2%乙酸溶液中配成1~2%壳聚糖溶液，加入生物炭，壳聚糖与生物炭质量比为(1:2)~(1:3)，搅拌成复合凝胶，喷涂于中层包覆骨料表面，控制喷涂厚度0.1~0.5mm，常温晾干，得到梯度功能化再生粗骨料、梯度功能化再生细骨料。

25、本发明具有以下有益效果：

26、1.本发明解决了再生骨料碱度高、有机质含量不足、保水保肥能力差的问题，并利用再生骨料的多孔结构，使其成为养分的载体，在苗木生长过程中进行缓释，苗木成活率达到96.8%，株高增长率及新生根干重均有提高。

27、2.通过三层梯度功能化修饰，对碱性物质的溶出通道进行部分阻断，并持续中和溶出的碱性物质，从而实现基质的降碱和ph稳定性。

28、3.采用温度敏感和ph敏感的双响应型保水因子，在温度高或碱性条件下释放水分，从而实现高温下的自动补水和高ph下的释放水分稀释，避免水分胁迫。

29、4.本发明大量消纳建筑垃圾，实现了城市更新场景的原位快速转化。

1.一种城市更新中建筑垃圾再生骨料梯度功能化改性苗木栽植基质，其特征在于，以质量份计，包括以下组分：

2.根据权利要求1所述的基质，其特征在于，所述缓释养分前体为尿素-甲醛缩合物或聚磷酸铵。

3.根据权利要求1所述的基质，其特征在于，所述钙源为乳酸钙或氯化钙。

4.根据权利要求1所述的基质，其特征在于，所述双响应型保水因子为n-异丙基丙烯酰胺与丙烯酸的共聚物，具有温度响应性和ph响应性。

5.根据权利要求1所述的基质，其特征在于，所述复合微生物菌剂中包含产脲酶菌株，有效活菌数≥5×108cfu/g。

6.根据权利要求1所述的基质，其特征在于，所述ph缓冲调控层的酸性缓释材料为硫磺粉与石膏粉的复合物，硫磺粉与石膏粉的质量比为(1:2)~(1:3)。

7.根据权利要求1所述的基质，其特征在于，所述生物活性界面层的生物聚合物为壳聚糖，生物聚合物-生物炭复合凝胶层中壳聚糖与生物炭的质量比为(1:2)~(1:3)。

8.一种如权利要求1至7任一项所述的城市更新中建筑垃圾再生骨料梯度功能化改性苗木栽植基质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述梯度功能化修饰的具体方法为：