本站原创【摘 要 】本文对植生混凝土的概念、结构、制备技术、物理性能以及存在问题进行了系统概述,供相关工程参考.
【关 键 词 】植生混凝土；结构；制备技术；物理性能
前言
随着社会的发展,混凝土已经成为人类大量使用的建筑材料之一,而在21世纪的发展前景是生态友好型混凝土.植生型混凝土是能够适应特定植物生长的新型混凝土,它对于减小沙漠化,美化环境,减小环境负载等方面起到积极作用.目前,植生混凝土在发达国家已经取得了应用,欧洲、美国、日本等国家已将其应用于高速公路的路肩隔板、建筑屋顶、护岸护坡、停车场地面等[1].
我国对多孔生态混凝土的研究与发展比较晚,东南大学高建明[2]等对植物生长型多孔混凝土的制备、耐久性及应用方面展开研究,得出骨灰比控制在4～7之间,水胶比控制在0.2～0.32之间,震动时间控制在20s左右可以制备出孔隙率为25%左右,抗压强度达到15MPa的高性能植被型多孔生态混凝土.李化建[3]等人提出一种自适应植被混凝土,这种混凝土具有自动适应植被生长环境,自供给植物生长所需元素的特征.
1植生混凝土的定义和结构
1.1植生混凝土的定义
植生混凝土是指以一定孔径、一定孔隙率的特质混凝土为骨架,在混凝土空隙内填充植物生长所需的物质,植物根系生长于孔隙内或穿透混凝土生长于下层土壤中的一类混凝土或混凝土制品[4].
1.2植生混凝土的结构
植生混凝土的构造是由作为主体的植物、承载被面、被床、床絮和床基等结构组成[5].被床是植物的载体,其是一种既有一定的强度,又具备有利于植物生长所需的特种多孔混凝土,它的厚度一般为100mm,孔隙率在25%～33%之间；被面是混凝土表面上的栽培介质,营养物质与播种的种子放置在里面,它是种子发芽生长的初始环境；床絮为是多孔混凝土中孔隙的填充物,填充率为33%～66%,它的作用是储蓄水分和养料,使植物根须能够扎根于基床；基床是适合于植物生长的土壤,要求深度约为300mm以上,在其中可放置缓效性肥料,有利于植物根系的成长.
2植生混凝土配合比设计
对于植生混凝土的配合比设计需要考虑三个方面,即孔隙率、透水系数及强度,所以初步确定植生混凝土的配合比设计方法是：根据已知材料的性能及所需的强度等级和密度,在确保混凝土稠度的前提下,以采用最小的水泥用量为原则,进行配合.首先选择材料,再确定1m3大孔径混凝土的粗集料用量,然后再根据粗骨料的设计要求确定胶结材料的用量,根据施工工艺的要求确定水灰比,从而确定1m3水泥和拌合水的用量.
3植生混凝土物理性能研究
3.1透水率
植生混凝土的透水性来源于其内部的孔隙,植物根系能够通过混凝土内部的孔隙扎入土壤中,吸取土壤中的养分.所以混凝土内部孔隙率的大小对其透水性具有直接影响.透水性决定着水在植生混凝土中的流动性,从而影响植物的存活.影响透水率的因素包括粗骨料粒径、级配、水灰比、骨灰比等.粗骨料粒径越小或者级配越好,透水系数越小；对于水灰比的研究,不同研究者有不同的结论.随骨胶比的增大,透水率增大,因为随骨胶间胶凝材料的减少,骨料间的孔隙增大,从而透水率增大.当前我国在孔隙率的研究方面,主要参考日本《多孔混凝土孔隙率试验方案》和《透水性混凝土河川护堤施工手册》.
3.2强度
植生混凝土主要用在河堤护岸、道路护坡、楼顶、停车场、道路隔离带等地方,这些地方对于强度的要求不是很高,其抗压强度一般介于 2.0～15.0MPa[6]之间.影响强度的因素主要包括粗骨料粒径、级配、水灰比、骨胶比和胶凝材料的掺合料等.粗骨料粒径越小,级配越好,混凝土的强度越高,单一级配的混凝土抗压强度小于连续级配配置的混凝土,主要是因为骨料间的接触点增加,有利于强度的增加；水灰比的减少使浆体本身的强度增加,混凝土强度也随着增加,但是水灰比不宜超过0.4.
4植生混凝土存在的问题
（1）碱度过高,利用普通硅酸盐水泥制备的多孔生态混凝土试件,其胶凝材料水化后混凝土孔隙内 pH达13.5左右[7],而最适宜植物生长的土壤是略微偏酸性的土壤,因此植物难以正常生长,而这是限制多孔生态混凝土广泛应用的最大难点.
（2）强度比较低,众所周知混凝土的强度与其孔隙率是一对矛盾体.多孔混凝土中孔隙率高达 30%,因此其强度很难保障.
（3）目前为止多孔生态混凝土依然尚无统一、合理的配合比方法.
（4）由于多孔生态混凝土中存在大量蜂窝状连通孔隙,在被利用到护坡工程时很容易受到冻融、碳化等侵蚀.
5结语
我国对植生混凝土的研究起步较晚,有许多问题亟待解决,如植生混凝土配合比设计方法的统一化、规范化；植生混凝土性能的提升；植生混凝土的降碱处理方法；植生混凝土新型护岸型式的开发与应用；植生混凝土植生效果评判标准等.植生混凝土特殊的结构特征,赋予它普通混凝土所不具备的特征,植生混凝土不仅能供植物生长,而且能净化水质、吸收噪音、减少粉尘等.植生混凝土是一种应用前景极为广阔,对人类可持续发展极具贡献的新型混凝土产品,值得我们研究推广和应用.