再生多孔混凝土在邯鄲地區護坡的植生適應性研究

孫彥鵬，李文星，王曉凡

(1.河北工程大學 水利水電學院，河北 邯鄲 056002； 2.邯鄲市水利水電勘測設計研究院，河北 邯鄲 056000)

1 概 述

植生混凝土是以具有一定孔隙率的多孔混凝土為基本骨架，在孔隙中填充植物生長所需要的營養基質，在其表面覆蓋一層土壤供植物生長，植物根系穿透混凝土內部孔隙，在混凝土下方的土壤中生根，從而達到保護護坡的效應。這是一種既能與自然生態系統協調共生，又能減少對生態環境的負荷，同時又為人類構造舒適環境的新型混凝土[1]。我國對于植生混凝土的研究和應用還處于發展階段，但近年來也出現了相當多的研究成果。李慶剛[2]、周錫玲[3]、李政啟[4]的研究表明，多孔混凝土的孔隙率對植被生長起著關鍵作用。蔣昌波等[5]的研究表明，多孔混凝土的植生性與其孔隙率、水灰比及骨料級配有關。全洪珠[6]的研究表明，多孔混凝土的植生性受覆蓋土壤層厚度和混凝土厚度的影響。陳景[7]、朱炯[8]等研究表明，多孔混凝土的孔隙填充物是決定植物生長狀況的重要因素。

綜上所述，我國學者對植生性能的影響因素有一定研究，但目前仍無合理、統一的配比方法，在一定程度上限制了植生混凝土的廣泛應用。本文針對邯鄲地區的氣候特點和土壤性質，對當地的多孔混凝土植生適應性進行研究，為邯鄲地區的植生混凝土推廣應用提供研究依據。

2 植生試驗設計

2.1 植生混凝土配合比

李文星[1]通過對再生骨料多孔混凝土配合比的試驗研究，確定了滿足抗壓強度、透水性、有效孔隙率三者平衡的較高強度、合理透水性的最優配合比。本次實驗采用李文星的試驗結果，取目標孔隙率為30%，骨料粒徑為20～25 mm，水膠比為0.30作為植生混凝土的配合比。

2.2 種植植物的選擇

我國一些常用的植生草種根系、地上高度及抗性情況見表1，對草種植物的根系狀況、地上高度及其抵抗不利環境的能力進行了分析，本試驗根據植物自身特性和邯鄲地區氣候特征，優選出高羊茅和多年生黑麥草兩種草本植物。

2.3 種植基材料的選擇

考慮植生混凝土的多孔內部結構，在選擇種植基材料時應該選擇易于填充、具有良好的吸水保水性且肥效持久的材料。植生混凝土中的種植基配合比見表2。

表1 中國部分常用草中的根系、地上高度及抗性等情況

注：表1中A表示很好，B表示良好，C表示一般

表2 種植基配合比

注：天然土壤，過0.35 mm標準篩篩分，選取篩過的土壤；木屑粉(微量)，過0.05 mm標準篩篩分，選取過篩木屑粉。

3 植生試驗結果分析

按照一定配合比配置的種植基填充到多孔混凝土中，并在其表面覆蓋土壤；將提前選好的黑麥草和高羊茅播種在已經確定的多孔混凝土最優配合比下澆筑成型的混凝土上進行植生對比試驗。播種下草種后，要對其進行灑水灌溉，以保證表層土壤的濕潤；試驗期間對草的萌芽時間、長勢、根系狀況以及根莖在混凝土中的穿透情況等進行觀察，對兩種草種的植生情況進行對比，整理記錄表見表3。

表3 草種生長狀況對比表

圖1是黑麥草種植第60天的生長情況，圖2是高羊茅種植第60天的生長情況，圖3 黑麥草扎根混凝土的生長情況，圖4是高羊茅扎根混凝土的生長情況。

對多孔混凝土植生試驗進行觀察，分析表3可以發現，黑麥草的萌芽時間比高羊茅的萌芽時間要長，兩種植物的成活率都比較高，均達到80%以上。但高羊茅的成活率達到90%，要高于黑麥草。觀察圖3和圖4可知，高羊茅長勢旺盛，黑麥草長勢略稀疏，但二者長勢均為良好；黑麥草有少量根系穿透混凝土扎根到下方土壤中，而高羊茅有較多根系穿透混凝土，扎根到下方土壤中。

圖1 黑麥草種植第60天情況

圖2 高羊茅種植第60天情況

圖3 黑麥草和混凝土結合情況

圖4 高羊茅和混凝土結合情況

綜上所述，通過對黑麥草和高羊茅的萌芽時間、成活率、生長狀況以及根系在混凝土中的穿透情況的對比分析，可以得出高羊茅更適合于邯鄲地區多孔混凝土的種植。

4 結 論

1) 混凝土的種植基要選取容易填充、具有優良的吸水保水性、肥效持久、環保無污染的材料，本文的混凝土種植基選用磷肥、保水劑、木屑粉等材料，可以為植物在孔隙中生長提供所需養分。

2) 在優選草種時，不僅要選擇與當地氣候條件和土壤環境相適應，還要耐干旱、耐鹽堿、根系發達的草本植物，根系發達，易于儲水，更有利于植物根部貫穿混凝土層。

3) 根據邯鄲當地的氣候和土壤條件，優選出黑麥草和高羊茅兩種植物，經過植生試驗，對比兩種植物的成活率、長勢以及能否穿透混凝土層扎根于下部土壤等，優選出高羊茅更適用于邯鄲地區的河道護坡種植。