绿化混凝土 (11)

收稿日期:2006-10-9

作者简介:焦凤红(1965-),女,内蒙古自治区赤峰市人,副教授,从事水土保持及计算机教学研究工作。

绿化混凝土及其应用前景

焦 凤 红

(沈阳农业大学高等职业技术学院 辽宁 沈阳 110122)

摘 要 绿化混凝土是一种新型的建筑材料,具有高透水性、高透气性和较强的耐冲刷力和防护性能。本文概述了绿化混凝土的研究现状,并对重要的技术环节进行了讨论。绿化混凝土实现了经济效益、生态效益和社会效益的统一,具有广阔的应用前景。关键词 绿化混凝土;岩石开挖裸露面;护坡;改性

[中图分类号]TU 528.29 [文献标识码]B [文章编号]1002-2651(2006)04-0049-03 在水利、公路、铁路、矿山等基础工程建设中,经常有大量的土石方开挖,这些开发建设活动破坏了原有的植被,形成大量的岩石开挖裸露面,诱发严重的水土流失,破坏生态环境与自然景观。这些开挖裸露面仅靠自然界自身的力量和传统的护坡工程很难恢复其生态平衡。对开发建设活动所造成的岩石开挖裸露面如何进行整治以恢复植被,实现与周围环境的协调统一,是一项重要课题。

绿化混凝土作为一种新型的环保建筑材料,是一种既适合植物生长,又具有一定强度的混凝土,可大量用于城市休闲绿地、住宅小区的绿化、停车场、屋顶花园、建筑物墙面绿化等,大幅度地增加了城市的绿化面积,改善城市的生态环境。也可用于高速公路的护坡、江河的护堤、矿区的绿化改造等,起到固土护坡、改善生态环境的作用。1 绿化混凝土的研究现状

1995年日本 !- 工学协会在生态材料概念的基础上,提出了生态混凝土的概念。绿化混凝土又称为植物相容混凝土或植被混凝土,是生态混凝土的一种。20世纪90年代中期开始,日本秩父小野田(株)和前田制管(株)共同进行了混凝土和绿色植物相结合的目标研究,其成果已在住宅区、道路和河流护坡上进行了实施试验。这一技术同样在美国、法

国、瑞士、奥地利等国得到了相应的研究和应用。

我国也越来越重视绿化混凝土的研究和应用,并且取得了较为丰硕的成果。北京市城市建设工程研究院胡德熙等研制的护坡植被混凝土,由水泥、石子、砂、陶粒和水组成。上海大学罗仁安、樊建超等研究的 沙琪玛骨架 绿化混凝土是以水泥、粗粒径建筑废料(碎石)、耐冲刷营养土、减水剂等为原料,研制出一种既适合植物生长,排列较松,耐冲刷,又具有一定强度的空间骨架结构绿化混凝土。并从结构的块预制、营养土灌浆、混凝土抗压力学性能、草种选择与建植等方面对 沙琪玛骨架 绿化混凝土的组成机理、设计原则及其耐践踏性进行了研究与试验。吉林省水利实业公司根据绿色建材保护环境、改善生态条件、基本保持原有防护作用的基本要求,经过几年的研究,研制出一种能长草的环保型绿化混凝土护砌材料。其他如丁旭东、吴中伟,杨静、朱瑞赓、冯乃谦、张贵忠等从不同的方面对生态混凝土也进行了一定的研究。目前,绿化混凝土已经应用到水利、公路、铁路、矿山等各项基本建设中,在实践中已发挥了重要的作用。2绿化混凝土的特性2.1 宜于植被生长,耐冲刷

绿化混凝土以轻质多孔细料岩石(如珍珠岩等)、生物有机肥料、耕植土、减水剂等为原料,用水泥胶凝

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第18卷第4期亚热带水土保持

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材料胶结而成,具有一定的强度,质量相对较小,能形成一个个 蜂窝状 孔隙,能满足植物生长所需的孔隙率、持水性和渗透系数、酸碱性等要求,既利于植物根系生长,又能为植物生长提供所必需的养分和存储空间。研究表明,把绿化混凝土试件放在水中浸泡24h 后,试件不但不会松散,而且仍具有0.20~0.45MPa 的抗压强度,而普通土壤试件在水中数小时后便会完全松散、分离。绿化混凝土具有与普通土壤相似的适合植物生长的特性,同时又更具较强的耐冲刷能力。

2.2 较大的拔出力

绿化混凝土大大提高了防护材料的防护稳定性和安全性。据相关专家实测,对边距离45c m的六角形绿化混凝土构件,原重量30kg,长草生根后被拔起时的重力为160kg,显然这是草根的锚固作用的结果。

2.3 高透水、透气性

相关研究表明,绿化混凝土孔隙率高达40%以上,表面等效孔径2~3c m,孔隙自构件顶表面可蜿蜒到地面。在季节性寒冷地区,有利于排出和降低被保护土内的含水量,减少冻害破坏。

绿化混凝土在很大程度上保持了被保护土与空气间的湿、热交换能力,具有较高的透气性能。

3 主要问题及探讨

3.1 草种的选择

绿化混凝土适宜种植草本植物或矮生灌木。草种的选择既影响园艺绿化效果,又影响工程的整体寿命。所选择的草种,无论是长寿多年生,还是中寿多年生的,都存在使用寿命的问题,而且在低投入、低养护或无养护情况下,边坡草坪处于自生自养状态,极易退化、死亡,因此在绿化混凝土使用年限内应注意植物的更新时间以及更新方式等问题。绿化混凝土的草种选择,要根据工程性质、使用寿命、地形、土质、园艺效果等方面综合考虑: 选择2个或2个以上的草种进行混播,优劣互补,以提高其抗逆性,某些性状更优而又不失均一性; 所选品种要根系发达,入土深,如狗牙根、结缕草等; 适应性强,具备耐高温性、耐寒性、耐旱性、耐踏性、耐碱性等,抗性好,耐粗放管理。若无特殊美化要求,仅保持大自然状态的防护工程,可以采用当地自然生长的乡野草类; 生长迅速,成坪快,以达到迅速覆盖保护的目的; 在兼顾美化效果及观赏性的前提下,应与花草灌木结合使用,立体防护; 最好能够以根茎或根蘖自然繁殖更新。3.2 绿化混凝土的改性

普通硅酸盐水泥混凝土的碱性主要是由C a(OH)2引起的,单方混凝土水泥用量达到20kg,就能使C a(OH)2在混凝土中达到饱和,从而具有较高的p H值(通常>12),根本不适合植物的生长。为了能营造一个适合植物生长的良好环境,在对混凝土强度不影响或者影响较小的前提下,应该采取一定的改性措施,降低碱性,提高与植物的相容性。

目前使用的有两种方法,一种是根据有关研究的结果发现,在28 气温下28d时,硅酸盐中的碱有86%~97%会释放出来,这样,先经过较长时间暴露后,硅酸盐水泥硬化浆体中仅保留15%的碱,再通过浸入FeSO4溶液,进一步降低混凝土的p H值。另一种是通过降低水泥用量、添加一定量的有早强作用的小分子酸,成型后用水洗砌块表层降碱、用弱酸中和表面,并在砌块表面和空隙用成膜剂覆膜、植草时土中添加能降解产生弱酸的有机质及肥料等综合方法来改善混凝土的碱性环境。

3.3 削坡与排水

绿化混凝土置于经过平整的坡面上,可以实现防止雨水或流水对坡面表层的直接侵蚀和冲刷,但是,其容水量是有限的,当降水速率超过入渗速率,或者容水的混凝土层达到饱和之后,就会在混凝土下形成看不见的 潜流 。潜流的形成易于诱发土壤侵蚀。因此,为更好地发挥绿化混凝土保持水土的作用,最好有必要的削坡和排水设施,以达到预期的防护目的。

4 应用前景

绿化混凝土是混凝土和绿色植被共生的新型生态绿化、护坡技术,把握其中重要的技术环节,尤其要有针对性地解决其中的难点问题,就可以充分发挥其良好的防护与绿化美化作用。

从水资源和矿产资源状况看,几乎遍布全国的大小水系和矿区,以及亟待改善的自然状况为这项技术的推广应用提供了数量上、空间上和现时性的市场需求。

从社会发展要求看,绿化混凝土可以恢复水系周边以及公路、铁路周围的生态环境,同时也符合国家建造自然生态系统、改善城乡人民生活环境的要求,是保护生态环境、优化生存条件的重要措施。

从技术角度看,绿化混凝土利用无砂大孔混凝土的特点,通过改性研究,解决了它本身存在的强度与孔隙率的矛盾,改善了混凝土孔隙内部的碱环境,使

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亚热带水土保持 第18卷