綠化混凝土配合比研究與設(shè)計(jì)

袁啟濤，楊文，林熙

（中建商品混凝土天津有限公司，天津 300450）

綠化混凝土配合比研究與設(shè)計(jì)

袁啟濤，楊文，林熙

（中建商品混凝土天津有限公司，天津 300450）

為了實(shí)現(xiàn)植物的生長(zhǎng)功能，本文在多孔混凝土研究的基礎(chǔ)上，以孔隙率和強(qiáng)度為參考指標(biāo)，設(shè)計(jì)出具有一定強(qiáng)度和連續(xù)孔隙，能夠適合植物生長(zhǎng)的綠化混凝土。通過(guò)植草試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證，利用該種配合比的混凝土種植的植物長(zhǎng)勢(shì)良好。

綠化混凝土；配合比；孔隙率；植被

0 引言

我國(guó)由于近年來(lái)城市建設(shè)加快，城區(qū)被大量的建筑物和混凝土的道路所覆蓋，綠色面積明顯減少。隨著人們對(duì)環(huán)境和生態(tài)平衡的重視，混凝土結(jié)構(gòu)的美化、綠化、人造景觀與自然景觀的協(xié)調(diào)成為了行業(yè)的一個(gè)重要課題，對(duì)綠化混凝土的研究越來(lái)越受到人們的關(guān)注。所謂綠化混凝土是指能夠適應(yīng)綠色植物生長(zhǎng)、進(jìn)行綠色植被的混凝土及其制品。

20世紀(jì)90年代，日本學(xué)者開(kāi)始開(kāi)發(fā)研究綠化混凝土，主要針對(duì)大型土木工程，目前已取得了一定的成果[1-3]。綠化混凝土用于城市的道路兩側(cè)及中央隔離帶，水邊護(hù)坡、樓頂、停車場(chǎng)等部位，可以增加城市的綠色空間，調(diào)節(jié)人們的生活情趣，同時(shí)能吸收噪音和粉塵，對(duì)城市氣候的生態(tài)平衡也起到了積極的作用，符合可持續(xù)發(fā)展的原則。本文通過(guò)對(duì)多孔混凝土的研究，設(shè)計(jì)出一種適合于植物生長(zhǎng)的綠化混凝土。

1 原材料和試驗(yàn)方法

1.1 原材料

水泥：亞?wèn)|水泥廠生產(chǎn)的P·O42.5水泥。

粉煤灰：信陽(yáng)I級(jí)粉煤灰。

礦粉：本公司粉磨站生產(chǎn)的礦粉

石頭：普通石灰石碎石，粒徑為19～26.5mm。

外加劑：公司外加劑廠生產(chǎn)的高效萘系減水劑，固含量為32%。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)確定

①孔隙率

適合于植物生長(zhǎng)的多孔混凝土為了便于植物生根，膠凝材料的連通孔隙率一般在25%～30%。研究顯示：不僅孔隙率大小對(duì)植物正常生長(zhǎng)有影響，而且孔隙容積對(duì)植物生長(zhǎng)也有比較大的影響，同是25%孔隙率的多孔混凝土，粒徑小的骨料配制的多孔混凝土孔隙數(shù)量多，但每個(gè)孔隙的容積小，這樣單個(gè)孔蓄含的水分和營(yíng)養(yǎng)成分相對(duì)就少，如果少到一定程度就可能危害植物的生長(zhǎng)。因此，多孔植被混凝土的最小孔隙率應(yīng)大于25%，且在保證強(qiáng)度的前提下，選擇粒徑大的集料配制混凝土。考慮到配制過(guò)程中的不確定因素，如可能存在少許膠結(jié)材堵塞孔隙，養(yǎng)護(hù)期孔隙被雜物填充等，設(shè)計(jì)多孔混凝土的孔隙率為30%。

②強(qiáng)度

用于生長(zhǎng)植物的多孔混凝土主要應(yīng)用護(hù)坡、河堤、公路中間綠化帶等地方，所需強(qiáng)度不是很高，只要承受防護(hù)結(jié)構(gòu)作用即可，本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)強(qiáng)度不小于10MPa。

1.2.2 綠化混凝土的制備工藝

先將膠凝材料和50%的粗骨料混合攪拌30s，加入50%的水?dāng)嚢?0s，把剩余的50%的粗骨料加入繼續(xù)攪拌30s，最后把外加劑和50%的水加入接著攪拌90s。

1.2.3 試件的成型與養(yǎng)護(hù)

將各種原料按照制備工藝攪拌，采用壓制成型方法，根據(jù)新拌多孔混凝土的實(shí)際情況選擇合理的成型工藝。由于多孔混凝土拌合物屬于骨架結(jié)構(gòu)，沒(méi)有使用細(xì)骨料，其膠結(jié)材料用量不能完全填充粗骨料的孔隙，屬于干硬性混凝土，不用做流動(dòng)度和坍落度實(shí)驗(yàn)，拌合物表面具有光澤即可。在常溫下養(yǎng)護(hù)24h后拆模，放入養(yǎng)護(hù)室中標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)直至齡期。

將新拌混凝土分三層裝入模具，每層用鐵棒插搗25次，主要是針對(duì)角落插搗，因?yàn)榇止橇虾苋菀自诮锹涮幙ㄗ。粝螺^大的空隙，影響成型。然后在振動(dòng)臺(tái)上分別振動(dòng)0～60s，標(biāo)準(zhǔn)條件養(yǎng)護(hù)，相應(yīng)齡期時(shí)測(cè)試多孔混凝土強(qiáng)度和孔隙率。

1.2.4 孔隙率的測(cè)試方法

試驗(yàn)時(shí)首先用游標(biāo)卡尺測(cè)量試件的尺寸，計(jì)算試件的體積V0，把試件用吊索固定好，然后放入準(zhǔn)備好的水中，水滿過(guò)試件上表面后浸泡24h，稱取在水中的質(zhì)量m2，然后稱取其飽和面干狀態(tài)的質(zhì)量。

2 植被種植的試驗(yàn)研究

2.1 多孔植被混凝土孔隙中堿環(huán)境的改善

多孔混凝土是由膠結(jié)材料填充包裹在粗集料周圍而形成的多孔結(jié)構(gòu)體。因此，多孔混凝土的內(nèi)外表面是凝結(jié)硬化后的膠結(jié)材料，由普通硅酸鹽水泥、礦粉及粉煤灰等組成，其對(duì)周圍環(huán)境的影響主要由膠結(jié)材料引起的。膠結(jié)材料水化后會(huì)釋放出大量堿性物質(zhì)，使多孔混凝土內(nèi)部PH值高達(dá)13左右，然而微生物和動(dòng)植物生長(zhǎng)的環(huán)境要求的PH一般在7以下，因此研究改造多孔混凝土的空隙間堿性環(huán)境是解決其生態(tài)安全性的關(guān)鍵。

試驗(yàn)中通過(guò)在摻入大量摻合料的基礎(chǔ)上，配合FeSO4溶液降低混凝土孔隙內(nèi)堿度的方法。即隔段時(shí)間在澆水的時(shí)候適當(dāng)摻入一定量的FeSO4，消耗水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣達(dá)到降低堿度的目的。

2.2 植物的選擇

選擇草本植物首先要考慮其用途，如用于護(hù)坡水土保持的草種，要求根系發(fā)達(dá)，能快速覆蓋地面，以防止水土流失，同時(shí)還要粗放管理。其次要考慮當(dāng)?shù)貧夂驐l件對(duì)于植物選型的約束，除去氣候因素外，植物的根系狀況、地上部高度及其對(duì)環(huán)境的抗性則是選擇護(hù)坡植物的關(guān)鍵因素。最后要根據(jù)多孔混凝土自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)即孔隙的大小、內(nèi)部環(huán)境pH值構(gòu)件結(jié)構(gòu)形式等條件進(jìn)一步篩選種植植物，這個(gè)過(guò)程是雙方面互動(dòng)的，力求在功能性及生態(tài)性中找到平衡點(diǎn)。在本實(shí)驗(yàn)中我們采用比較適合于本地氣候放入草種——高羊茅，其根系比較發(fā)達(dá)，抗旱性能比較好。

2.3 種植試驗(yàn)

植被種植試驗(yàn)的目的是研究所選植物能否在多孔混凝土上正常生長(zhǎng)，以及植物根系在多孔混凝土孔隙中的生長(zhǎng)情況。試驗(yàn)中采用的配合比如表1,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 種植植物的綠化混凝土配合比

表2 綠化混凝土的試驗(yàn)結(jié)果

圖1 植物的生長(zhǎng)情況

測(cè)的綠化混凝土的28d強(qiáng)度為10.5MPa，滿足設(shè)計(jì)要求。從圖1可以看到植被在多孔植被混凝土中的生長(zhǎng)情況，植被已完全覆蓋住多孔混凝土，呈現(xiàn)一片綠色，這說(shuō)明多孔植被混凝土在綠化功能方面是完全有效的。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)綠化混凝土的力學(xué)性能試驗(yàn)和種植試驗(yàn)表明：綠化混凝土的28天強(qiáng)度達(dá)到10MPa，滿足設(shè)計(jì)要求；植被能夠在綠化混凝土中正常生長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)3個(gè)月的觀察，長(zhǎng)勢(shì)非常良好。

[1]Abderrazak Zouagh,i TakaoNakazawa, Fujio Ima,i NarShinnish.i An experimental study on greening porou concrete[ J].Proceeding of Japan Concrete Institute 1999, 21(1): 265-270.

[2]中沢隆雄,今井富士夫.ポラスコンクリ一トの配合が透水性および強(qiáng)度に及ぼす影響[A].見(jiàn):セメントコンクリ一ト論文集[C].JCA, 1996, 50: 382-387.

[3]竹內(nèi)正,親林和生.植生型エココンクリ一トの実施例[ J].コンクリトの工學(xué), 1998, 36(3): 32-36

[4]張朝輝，王沁芳，楊江金等.透水混凝土配合比研究與設(shè)計(jì)[J].混凝土，2008，（6）：120-122.

Study and design on mix proportion of planting concrete

Yuan Qitao,Yang Wen,Lin Xi
(China State Construction Ready Mix Concrete Tianjin CO.,LTD, 300450,Tianjin,China)

In order to realizing plants growth function,planting concrete which has a certain strength and continuous porous, suitability for plants growth on researching of porous concrete.By experiments of planting grass,the plant which planted with planting concrete grow well.

planting concrete;mix proportion;porosity;vegetation

袁啟濤（1982-），男，湖北洪湖人。

[單位地址]天津市塘沽區(qū)營(yíng)口道931號(hào)大泛華國(guó)際商務(wù)中心16層A中建商品混凝土天津有限公司（300450）