植生混凝土施工技术研究

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【机构】 中建八局技术中心； 山东建泽混凝土有限公司； 

【摘要】 植生混凝土作为绿化混凝土的一种,具有增加城市绿化面积、降低城市热岛效应、重构生态系统等作用。为此对植生混凝土用多孔混凝土的施工、综合降碱技术、植生土的施工、植物的种植等植生混凝土的施工技术进行了研究。确定了多孔混凝土的配合比、搅拌、浇筑、养护、植生混凝土孔隙碱度抑制措施、植生土的配制及施工、植物的种植技术等,成功开发了植生混凝土施工技术。 

【关键词】 植生混凝土； 多孔混凝土； 降碱； 植生土； 种植； 

0　引言

植生混凝土是指以一定孔径、一定孔隙率的多孔混凝土为骨架，在多孔混凝土孔隙内充填植物生长所需的物质，植物根系生长于孔隙内或穿透多孔混凝土生长于下层土壤中的一类混凝土或混凝土制品^[1]。此类混凝土或混凝土制品是植物与混凝土通过混凝土孔隙内的植物生长基有机结合而成的新型混凝土。植生混凝土可应用于护岸、护坡、公共停车场、广场、公园、城市立体绿化等，以提高岸坡稳定性及安全性、增加城市绿化面积、降低城市热岛效应、重构生态系统等作用，具有广阔的应用前景及巨大的环境效益和社会效益。本文以大量研究、实践为基础，对植生混凝土用多孔混凝土的施工、植生混凝土的综合降碱技术、植生土的施工、植物的种植等进行了分析，以促进植生混凝土的深入研究，促进人与自然的和谐发展。

1　植生混凝土用多孔混凝土的制备

1.1　原材料

1.1.1　水泥

山东水泥厂有限公司产P·O42.5普通硅酸盐水泥，水泥总碱量0.58%，比表面积362m²/kg，28d抗压强度52.4MPa、抗折强度9.2MPa。

1.1.2　硅灰

上海天恺硅粉材料有限公司产硅灰，二氧化硅含量为99.999%，颗粒粒径0.1μm～0.2μm，比表面积约为15000m²/kg，主要成分是无定型的活性二氧化硅。

1.1.3　碎石

济南章丘地区石灰岩，针片状含量少，优选单级配碎石（19.0～26.5mm）。

1.1.4　外加剂

上海巴斯夫外加剂公司研制开发的聚羧酸高效减水剂R5110，棕黄色液体，含固量20％，减水率达到30％以上，pH值为6.5。

1.2　多孔混凝土的配合比

根据比表面积法^[2]确定了要求孔隙率在29％～31％之间的多孔混凝土配合比，如表1所示。

1.3　搅拌工艺

根据多孔混凝土的配合比设计要求及多孔混凝土的搅拌目的要求，新拌多孔混凝土应是特定稠度的、搅拌充分的胶结浆体均匀包裹在集料表面所形成的混凝土。为此，经大量试验，确定采用裹浆法进行多孔混凝土的拌制，即先对粉料、水、外加剂等进行搅拌，当胶结浆体搅拌均匀后再加入集料，使搅拌充分、稠度适宜的胶结浆体均匀包裹于集料表面。

图1为裹浆法生产的多孔混凝土胶结浆体对集料的包裹状态。图2是使用裹浆法生产的多孔混凝土所成型试件。由图1、图2可见，采用裹浆法生产的新拌多孔混凝土表面具有玻璃光泽，胶结浆体均匀、稳定地包裹于集料表面，多孔混凝土工作性能优良。

1.3　浇筑

确定植生混凝土施工场地后，要对场地进行平整、立模板，也可在平整好的场地上辅土工布，起到一定的保土、保水及后期肥料的作用，如图3所示。

将搅拌好的多孔混凝土倾倒于场地，人工进行平整，如图4所示，如大面积施工，可使用多孔混凝土专用设备进行多孔混凝土的平整。

1.4　养护工艺

多孔混凝土具有较多孔隙结构，因而其表面积较大，水份容易散失。由于多孔混凝土的强度是由集料紧密堆积和胶结材料共同提供的，成型后的多孔混凝土集料紧密堆积程度已经确定，为了更好的保证、提高多孔混凝土的性能，需确保胶结材料充分水化。由于本试验是在夏未秋初进行，当地气温仍然较高，所以采用塑料薄膜覆盖或草杉覆盖浇筑后的多孔混凝土（如图5所示），以防止其内部水份散失，并在胶结浆体具有一定强度后，不定时对多孔混凝土撒水养护^[3]。

2　综合降碱技术

普通水泥混凝土碱性过高，这些碱来自水泥混凝土中的水泥、集料、水、化学外加剂及矿物掺合料，尤其以水泥水化产生的碱为重，其pH值可高达12以上，植物根系无法生长。为使植生混凝土孔隙内碱度降低到适宜植物生长的范围，需采取一定措施降低、抑制植生混凝土孔隙内的碱度。

2.1　降碱原则

用普通硅酸盐水泥制作的多孔种植混凝土，就必须改造其孔隙内高的碱度，但碱度改造不能影响多孔混凝土的功能和性能，因此，多孔混凝土孔隙内碱性水环境改造应遵循下列原则：

（1）不影响混凝土结构稳定性。多孔混凝土是植被生长的骨架，也是结构整体强度的主要来源，若在碱度改造时影响了强度，则必然影响多孔种植混凝土的力学性能和长期耐久性。

（2）满足植物生长条件。多孔混凝土孔隙内的碱度必须降至植物适宜生长的范围，否则植物不能正常生长。

2.2　降碱措施

根据试验结果及实践总结^[4]，采用植生混凝土综合降碱技术，即掺加高活性矿物掺合料吸碱、掺加碱中和剂消碱、在浇筑硬化后的多孔混凝土表面喷洒碱激发固化剂阻碱、在植生混凝土孔隙内灌注酸性种植材滞碱等方法降低植生混凝土孔隙碱，以降低植生混凝土孔隙内碱度并使其长期保持中性或弱碱性环境，适应于不同植物根系生长。

具体操作步骤为：在多孔混凝土搅拌过程中掺入适量的FeSO₄（以不影响多孔混凝土强度为准）、硅灰；在硬化的多孔混凝土表面及孔隙喷洒固化剂，表干后再次喷洒；将可自流平的酸性种植材灌入多孔混凝土内。按《NYT1121.2-2006 土壤检测第2部分：土壤pH的测定》测定孔隙内种植材pH，具体测量结果如表2所示。

根据以上试验结果可以看出，通过综合降碱技术的应用，植生混凝土孔隙内碱度显著降低（降低20%以上），达到适宜植物生长的要求，植生混凝土抗压强度有所提高。植生混凝土抗压强度提高的主要原因是由于固化剂的应用。

3　植生土的施工

3.1　植生土的选择

植生土主要组成为：第一是有机质和腐殖质；第二是保水材料；第三是碱度中和、缓冲材；第四是长效肥；第五是防雨水冲刷的粘结剂；第六是杀虫剂及其它组分^[5～6]。根据小样试验和实践经验，选择花卉市场市售种植土和田地种植土按比例混均，再掺加保水成份、碱度中和材、长效肥和杀虫剂等即可。

3.2　植生土的填充

采用灌浆法进行植生土的填充施工。灌浆法是将填充土拌和均匀后用水及适量减水剂调制成浆体，用水泥枪将浆体填充于植生混凝土孔隙中。由于浆体失水后会收缩，为了达到更好的填充效果，可多次灌浆。由于市售种植土较膨松，可先将按比例配制好的植生土与水沉放24小时再进行灌注施工，如图6所示为植生土的灌注后的状态。

4　植物的种植

4.1　植物的选择

选择草种应满足：发芽快，出芽率高、整齐；根系发达，抗逆性强；多年生；尽量使用当地物种，避免生态灾难等，对多因素综合考虑，本文选择黑麦草进行植物种植试验。

4.2　植物的种植

在经过多孔混凝土浇筑、孔隙降碱、植生土填充等工艺后，将黑麦草草种均匀播撒在植生土上，并用同样组成的植生土覆盖、撒水即可，如图7所示。

在种子种植初期要注意防虫、防旱、防涝。防虫是因为蚂蚁等会以植物种子为食严重降低种子成活率；防旱是由于植生混凝土表层保水效果不良，如不常浇水则种子难以发芽；防涝一方面不能浇水过多，使种子腐烂，另一方面要防止雨水将种子冲走。

植物种植10天左右开始发芽，20天基本成苗，这阶段要注意防旱、保证养料的供应，同时也要注意防虫。防旱以及保证养料供应是由于幼苗根系尚不发达，无法大量从植生土中吸引养料，所以要施加液态肥，以促进幼苗根系生长，使其根系深入植生土及下层土壤中，以保证自然生长。

5　结论

由上述试验研究及分析，得出如下结论：

5.1　可用比表面积法设计植生混凝土用多孔混凝土配合比；用裹浆法生产多孔混凝土；浇筑后的多孔混凝土可使用薄膜覆盖进行养护。

5.2　综合降碱技术可使植生混凝土孔隙碱度显著降低，达到适宜植物生长的要求，该技术同时还可适当提高植生混凝土的抗压强度。

5.3　选择花卉市场市售种植土和田地种植土按比例混均，再掺加保水成份、碱度中和材、长效肥和杀虫剂等配制植生土，使用灌浆法将植生土灌注于多孔混凝土内。

5.4　多因素综合考虑确定所需种植植物，植物种植初期要注意防虫、防旱、防涝、保证养料的供应等，以促进幼苗根系生长。

5.5　成功开发的植生混凝土施工技术，应用前景广阔，具有较大的环境效益和社会效益。

参考文献

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[6]王桂玲, 王龙志, 张海霞, 等. 植生混凝土的配合比设计、碱度控制、植生土及植物选择[J]. 混凝土, 2013, (3)

Wang Guiling, WangLongzhi, Zhang Haixia, et al. Mixture design, alkalinity control, selection ofplanting soil and plant of planting eco-concrete[J]. Concrete, 2013, (3)

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