淺談植生混凝土的應(yīng)用與發(fā)展

任 耿 任 行

（1.中建八局第二建設(shè)有限公司，山東 濟南 250000；2.安徽理工大學(xué) 土木建筑學(xué)院，安徽 淮南 232000）

1 植生混凝土的定義

近年來，隨著經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，人們不僅看重混凝土的結(jié)構(gòu)性能，也逐漸謀求其它功能，如環(huán)境友好性、智能節(jié)約性等。因此，具有環(huán)境調(diào)節(jié)功能的植生混凝土便水到渠成。由于植生混凝土具有特殊功能，其已成為節(jié)約資源、保護環(huán)境的理想材料，在日本、歐洲等國家得到了較為廣泛的應(yīng)用。

植生混凝土是指以一定孔徑和一定孔隙率的多孔混凝土為骨架，在多孔混凝土孔隙內(nèi)充填植物生長所需的物質(zhì)，植物根系生長于孔隙內(nèi)或穿透多孔混凝土生長于下層土壤中的一類混凝土或混凝土制品。它以水泥、硅灰、碎石、外加劑為原料，采用孔隙率在29%—31%之間的多孔混凝土配合比。此類混凝土或混凝土制品是植物與混凝土通過混凝土孔隙內(nèi)的植物生長有機結(jié)合而成的新型混凝土。它適合于大面積、 現(xiàn)場施工的綠化工程，尤其是大型工程的景觀修復(fù)等，具有廣闊的應(yīng)用前景及巨大的環(huán)境和社會效益。

2 植生混凝土的特點

植生混凝土與普通混凝土相比，在環(huán)境保護、改善生態(tài)條件、保持原有防護作用等方面更有優(yōu)越性。植生混凝土的優(yōu)越性來源于其自身的結(jié)構(gòu)特點，它連通的孔隙為植物生長提供空間，并可儲存植物生長養(yǎng)分和水分。同時，植生混凝土滿足普通混凝土的強度，在用于護坡、護堤時，既可防止水土流失，又具備原有防護功能。

3 植生混凝土的工藝

植生混凝土的工藝根據(jù)其自身特點大致可分為：植生混凝土的攪拌、植生混凝土的堿性改良、植生混凝土的基質(zhì)配制、植生混凝土的應(yīng)用范圍四個部分，下面我們將逐一分析。

3.1 植生混凝土的攪拌

在施工現(xiàn)場中，普通混凝土為達到一定的密實度，普遍采用振動成型工藝，顯然該工藝不適合于植生混凝土。通過研究，我們發(fā)現(xiàn)攪拌工藝會對植生混凝土的強度和孔隙率有較大的影響，蔣正武[4]等人通過對兩種攪拌工藝的分析，來確定攪拌工藝對孔隙率和強度的影響程度。這兩種攪拌工藝分別是：一次加料法，即將定量的膠凝材料、骨料、外加劑等投入攪拌機中攪拌，接著加水?dāng)嚢瑁凰喙?，先用少量的水把骨料表面濕潤，接著投入膠凝材料并進行攪拌，最后再加足夠的水進行攪拌。通過對這兩種方法的結(jié)果對比，我們可以發(fā)現(xiàn)采用水泥裹石法的植生混凝土其強度明顯提高，孔隙率下降較少，被認為是可以利用和推廣的攪拌方法。

3.2 植生混凝土的堿性改良

實驗表明，當(dāng)混凝土表面pH 值在8-9 左右，最適合植物生長。我國受限于低堿度水泥資源的不足，普遍采用普通硅酸鹽水泥制作植生混凝土，因此由普通硅酸鹽水泥制作的植生混凝土，其孔隙中水的pH 值超過8-9，嚴重阻礙植物成長，因此對植生混凝土的堿性改良顯得尤為重要。

通過研究，我們發(fā)現(xiàn)植生凝土孔隙內(nèi)堿的來源有3 種途徑： ①水泥自身水化時產(chǎn)生的Ca (OH)2，其在水泥固相中約占20%～25%；②水泥原料中的粘土和燃料煤引入的Na+、K+，其堿性可以折合為Na2O 計算，一般占水泥重量的0.6%～1.0%；③水泥外加劑引入的堿。顯然，對堿性影響最大的是Ca(OH)2。

因此，植生混凝土的堿性改良的關(guān)鍵是針對水泥水化時產(chǎn)生的Ca(OH)2。我們可通過以下方式：①摻入某些物質(zhì)與氫氧化鈣反應(yīng)來降低堿度；②延長自然養(yǎng)護時間；③在混凝土上噴灑一層成膜劑，從而防止混凝土表層的OHˉ影響植物的生長。

3.3 植生混凝土的基質(zhì)配制

植生混凝土的基質(zhì)配制是指通過對植生混凝土孔隙內(nèi)填充的材料的配置，從而為植物提供賴以生長的載體，更好的為植物生長提供養(yǎng)分和水分。植生混凝土的基質(zhì)應(yīng)具有較好的穿透性、滯水滯肥性，其應(yīng)當(dāng)具有較好的酸堿性，材料來源廣泛，無有害成分等優(yōu)點。

植物生長基可以被當(dāng)作人工土壤，它可以用草酸土、 珍珠巖、蛭石以及木渣等基本材料和滯水劑、肥料。配制生長基需要由植物種類來決定，生長基的填充手段包括壓力灌漿或浸漬。

3.4 植生混凝土的應(yīng)用范圍

植生混凝土主要是被用于河道的護堤和公路路邊的護砌，據(jù)文獻記錄，到2001年為止，在日本全境的河道護堤的施工面積為211 000m2，其中使用植生混凝土的面積約為40 000m2，約占19%；但是在我國有關(guān)植生混凝土應(yīng)用的報道甚少，僅有安徽、吉林、上海、天津等地有局部的試驗性應(yīng)用。

（1）在2003年，上海采用日本植生混凝土技術(shù)，在嘉定區(qū)內(nèi)的西江河堤治理工程中選擇長度為500m 的河道進行試驗，該工程護坡坡度為1∶2.50，在斜坡的高程為1.80—3.20m 的范圍內(nèi)鋪設(shè)植生混凝土預(yù)制塊，植生混凝土上的客土厚度為2—3cm。在常水位以上的區(qū)域栽種白三葉、狗牙根和結(jié)縷草；在常水位以下的區(qū)域栽種千屈菜和黃昌蒲。在經(jīng)過噴播后7—10d，草出芽變綠，2 個月后，水生植物開花。施工1年后，植生混凝土的表面被大量的雜草覆蓋，長勢喜人，表明試驗取得了成功。

（2）在2001年5月，吉林某公司在本省的梅海河口市城區(qū)防洪堤壩的迎水面進行了植生混凝土砌護實驗。實驗區(qū)域長為909m、寬為5.4m，面積約為4 908.6m2。區(qū)域內(nèi)構(gòu)件采用六角形，對邊距為52cm，厚度為10cm。播種2 個月后，最長的植草草葉為6～8cm，穿透混凝土板被草根穿透。在經(jīng)過一場大雪后，植生混凝土表面仍有草生長，表明植生混凝土抗凍性能好于地面，更有益于植物生長。

此外，北京、浙江等地也有區(qū)域試驗性應(yīng)用工程。

4 植生混凝土存在的問題

從當(dāng)前的使用和理論發(fā)展情況來看，植生混凝土在我國的應(yīng)用仍處于起步階段，有較大的潛力和前景。為推進植生混凝土在我國的廣泛應(yīng)用，以下幾個方面值得我們關(guān)注：（1）植生混凝土的施工技術(shù)，包括配合比計算，成型方法等；（2）適用于不同植物生長的孔隙率；（3）適合制作植生混凝土的粗骨料以及其粒徑、種類；（4）有益于植生混凝土內(nèi)部堿性改良的方法；（5）植物混凝土生長基的工藝完善；（6）植生混凝土養(yǎng)分和耐久性的處理；（7）擬定有關(guān)技術(shù)規(guī)章和使用規(guī)范；（8）出臺相應(yīng)的鼓勵政策。

5 結(jié)論與展望

傳統(tǒng)混凝土缺乏足夠的透氣性和透水性，其在結(jié)構(gòu)中調(diào)節(jié)溫度和濕度的能力較差，容易產(chǎn)生“熱島現(xiàn)象”。降雨時，傳統(tǒng)混凝土的不透水性使得路面容易積水，影響正常交通，并且雨水不易滲漏至地下，不利于緩解地下水的枯竭。另外，混凝土表面顏色灰暗，給人以沒有生機的感覺，缺乏藝術(shù)的美感。

因此，應(yīng)用并推廣既可作為建筑材料，又能與周圍自然生態(tài)環(huán)境融為一體的植生混凝土材料具有重大意義。植生混凝土不僅可以提高建筑物的感觀，增加藝術(shù)美感，而且可以減少對環(huán)境的破壞，滿足環(huán)保的要求?，F(xiàn)在，雖然有關(guān)植生混凝土的開發(fā)和應(yīng)用在我國處于初級階段，但隨著人們對建筑物感觀要求的提高和對環(huán)境保護的重視，植生混凝土必將成為混凝土未來發(fā)展的重要方向。

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