植生混凝土的含义、技术指标及研究重点.pdf

2 0 1 3 年 第 1期 (总 第 2 7 9 期 ) Nu mb e r 1 in 2 0 1 3 ( T o t a l No 2 7 9 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 预拌混凝土 RE ADY MD D CONCRETE d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 3 0 1 0 2 9 植生混凝土的含义、 技术指标及研究重点 王桂玲 。王龙志 ，张海 霞 。崔鑫 z 。宋生辉 z ( 1 中建八局技术 中心，上海 2 0 0 1 2 0 ；2 山东建泽混凝土有限公司 ，山东 济南 2 5 0 1 0 1 ) 摘要 ： 针对可种植植物混凝土的不同称呼 ， 如种植混凝土 、 植被混凝土、 绿化混凝土等 ， 根据此种混凝土的特征 ， 称其为植生 混凝土更科学 、 准确 。 在此基础上 ， 对植生混凝土的概念 、 所属种类 、 构成和功用及分类进行 了详细概括和总结。 对植生混凝土 的 孔 隙率 、 连通孑 L 隙率 、 平均孑 L 径 、 透水系数 、 沉浆率 、 p H值 、 力学性 能和耐久性能等技术指标进行 了系统总结 ， 并对相关的试验方 法 、 评价方法做 了分析 ， 同时指出了植生混凝土的研究重点 ， 以推进植生混凝土研究的不断深入 ， 促进人与 自然和谐发展 。 关键词 ： 植生混凝土 ；分类 ；技术指标 ；耐久性 ；试验方法 中图分类号： T U 5 2 8 2 文献标志码： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 l 3 ) 叭一 0 1 0 5 0 5 Me a n i n g， t e c h n ol o g y i n d e x a n d r e s e a r c h e m p h a s e s o f p l a n t i n g e c o - c on c r e t e WANG Gu i l i n g ， WANG Lo n g- z h i 2 , ZHANG Ha i - xi a。 ， CUI Xi n。 ， S ONG Sh e n g- h u i 。 ( 1 T e c h n o l o g y C e n t e r o f C S C E S ， S h a n g h a i 2 0 0 1 2 0 ， C h i n a ； 2 S h and o n g J i a n z e C o n c r e t e L i m i t e d C o m p any ， J i n an 2 5 0 1 0 1 ， C h i n a ) Abs t r ac t ： F o r pl an t i ng p l an t c o nc r e t e i n d i f f e r e n t n a me s ， s u c h a s pl an t i n g c o n c r e t e， v e ge t a t i o n c o nc r e t e， g r e e n c o nc r e t e， a c c o r d i ng t o t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f s uc h c o nc r e t e， mo r e s c i e n t i fic an d a c c u r a t e l y na me i s p l a n t i n g e c o c o n c r e t e On t h e ba s i s of t h i s ， d e t a i l e d l y s u me d u p a n d c o n c l u d e d t h e c o n c e pt ， c a t e g o r y， s t m c mr e and fi mc t i o n an d c l a s s i fic a t i o n o f p l ant i n g e c o c o n c r e t e S y s t e ma t i c s u mma r i z e d p o r os i t y， the p o r o s i ty， c o n n e c t e d p o r o s i ty， a v e r a g e p o r e s i z e ， p e r me a b i l i ty c o e ffic i e n t ， d e p o s i t i o n p a s t e r a t e ， p H v a l u e ， me c h a n i c a l p r o p e r t y and d u r a b i l i t y o f p l a n t i n g C C O - c o n c r e t e ， and a n a l y s i s e d t h e r e l a t e d t e s t me t h o d s a n d e v a l u a t i o n me tho d s ， a l s o p o i n t e d o u t t h e r e s e arc h e mp h a s e s o f pl a n t i n g e c o c o n c r e t e i n o r d e r t o pr o mo t e p l ant i ng e c o c o n c r e t e d e e pe ni n g r e s e a r c h an d pr omo t i n g t he h a r mo ni o u s d e v e l o p me n t o f ma n a ndn a t u r e K e ywo r d s ： p l ant i n g e c o c o n c r e t e ； c l a s s i fi c ati o n； t e c hno l o gy i n d e x； d ura b i l i ty； t e s t me tho d 0 引言 混凝土作 为人类 目前用量最大 的建筑材料 ， 为人们生 活质量的提高做 出了巨大贡献 ， 人们在享受 混凝土给人们 带来 的便 利 、 舒适的 同时 ， 也感受 到了其带来 的消极 的一 面。 为了生产混凝土 ， 消耗 了大量 的能源 、 资源 ， 排放 了大 量 的废水 、 废渣 、 废气 ， 为 了降低混凝土生产所来 的不利因 素 ， 经过科研人员的努力 ， 2 0 世 纪 9 0年代初生态混凝土的 概念被提出 ， 混凝土生态化 、 自然化的进程势在必行 。 植生 混凝 土的研 究也随之展开 ， 它是一种可 以种植绿化植 物 、 护坡植物等的混凝土， 在保持其原有功能优势的前提下 ， 增加 了生态功能 ， 如绿化 、 保土 、 换能等 。 本研究通过对 植 生混凝土 的基本含 义的介绍及相关技术指标和研究重 点 的分析 ， 以促进植 生混凝 土研究的进一步深入 ， 促进人 与 自然的和谐发展。 1 关于植 生混凝土 自 2 0世纪 9 0年代初植生混凝土诞 生至今 ， 对此种混 凝土的研究不断深入， 并得到一定程度上的工程实用， 但对 收稿 日期：2 0 1 2 0 6 - 2 0 此种混凝 土的基本含义还较模糊 ， 没有统一的名称 、 概念 不清、 属类不详、 组成不定、 分类不明的情况一直存在。 针 对现实情况 ， 对此种混凝土进行如下概括总结 ： 1 1 植 生混凝 土的名称 关 于此类混凝土的名称有植物相容型生态混凝土 、 绿 色生态混凝 土 、 植被生态混凝土 、 随机多孑 L 型绿化混凝土 、 无砂大孑 L 绿化混凝土 、 植生型多孔混凝 土 、 植被混凝土 、 种 植混凝土和绿化混凝土等 ， 而笔者认为植生混凝土的称呼 更科 学 、 形 象 、 简 明 ， 准确地表 现了此种混凝 土 的核 心作 用植 物可在混凝 土 中生长 ， 植物可 以生长 ， 就 有绿化 方面的作用 、 有护坡保土方面的作用 ， 又表现出了混凝土 与植物相容的一面 。 1 2 植 生混凝土的概念 植生混凝土是指 以一定孔径 、 一定孔隙率 的特制混凝 土为骨架 ， 在混凝土孔 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混凝土生长于下层土壤中的 一 类混凝土或混凝 土制品 。 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。 1 0 5 日本大成建设技术研究所进行 了连续 4年 的探索性 研究 ， 于 1 9 9 3年 提 出 生态 材料 ( E n v i r o n m e n t C o n s c i o u s Ma t e r i a l s ) 的概念 ， 在此概念基础上 ， 1 9 9 5 年 日 本混凝土工学 协会提出了生态混凝土 ( E n v i r o n m e n t a l l y F r i e n d l y C o n c r e t e E c o c o n c r e t e ) 概念 2 。 所谓生态混凝土是通过材料研选 、 采 用特殊工艺 、 制造 出来 的具有特殊 的结构 、 功能与表面特 性 的混凝 土 ， 能减少环境负荷 ， 与生态环境相协调 ， 并能为 环保作出贡献3 1 。 生态混凝土 中可以将体现“ 绿色性” 的混凝土( 间接体 现生态性) 称为减轻生态环境负荷型? 昆 凝土， 而将体现“ 相 容性 ” 的混凝 土( 直接体现生态性 ) 称为生态环境相容型混 凝土 。 生态混凝土有广义和狭义之分 ， 广义的生态混凝土包 括减轻生态环境负荷型混凝土和生 态环境相容型混凝 土， 狭义 的生态混凝土则指生态环境相容型混凝土 。 广义的生 态混凝土的分类如图 1 所示 。 广 义生态混凝 土 减轻生态环境负荷 型混凝土( 绿色性1 使 用 生 态 水 泥 或 无 熟料 水 泥 生态环境相容型混凝土(相容性) 非生物相容型混凝土) ( 生物相容型混凝土 攀lI黍I1纂I1lI II攀lI攀l1纂 图 1 广 义生 态混凝 土 的分类 由图 1 可见 ， 植生混凝土属于生物相容型生态混凝土。 1 4 植生混凝土的构成及 功用 大部分植生混凝土 的构成可形象 的分为被 面 、 被床 、 床絮和床基四部分 5 1 ， 图 2 为植生混凝土示意图问 。 作为花 草载体 的被床 ， 为一种既具有一定 的强度 ， 又有一定空间 供植物生长的特殊混凝土 ， 厚约 l O 0 mm， 孔隙率一般不低 于 2 5 。 混凝土内部的连通孑 L 使其具有优良的透水 、 透气 性 能 ， 并能填 充植物生长所须 的养料 ， 供植物生长或利于 植物根须穿透混凝土 ， 生长于混凝土下土壤 中， 同时 ， 混凝 土可对植物根须提供保护 ， 防止践踏 。 所谓被 面， 即为混凝 土上层 的一层栽培介质 ( 2 0 3 0 m m) ， 施播 的种子可置 于 此介质 中， 成为利于植物种子生长的初始环境 。 同时 ， 表层 土需具有一定强度和耐水 冲刷性 ， 以保护种子不被雨水等 冲走 ， 并在一定程度上防止雨水带走植生混凝 土孔隙填充 土 、 降低混凝 土孑 L 隙 内水分蒸发的作用 。 所谓床絮， 即为混 凝土( 被床 ) 孔隙中的填充物 ， 主要 由适合所种植植物生长 的土壤构成 ， 并包含保水剂 、 长效肥 、 杀虫剂等 ， 如有 需要 还可掺加碱中和用矿物掺合料， 以利于植物根须生长或通 过并扎根至基床。 所谓基床， 即为混凝土下受混凝土保护 1 06 混凝 土骨料 填充 土 图 2植 生混 凝土 示意 图 的土壤 ， 可预置缓效肥料 ， 利于植物根系的长期生长。 1 5 植 生混凝土 的分类 目 前对 于植生混凝土 的研究虽然较多 ， 但是否是真正 意义上的植 生? 昆 凝土还有待分辨。 对于植生混凝土的分类 主要有以下两种划分方式 ： 第一种将植生混凝土分成 3 类 ： 孔 洞型植生混凝土 、 敷设 型植生混凝土和随机多孔型植生混 凝土同 。 孔洞 型植 生混凝土是在普通混凝 土板上预 留的孔洞 内填充具有适 合植物生长的营养土壤， 然后于其 中种植植物。 从其形式 来看 ， 它只是简单的将混凝土与植物的机械拼凑 ， 不能算 是植生 昆 凝土 ， 也不能单独列为一种混凝 土。 敷设型植生 混凝土是在普通混凝土表面或土表喷涂按一定 比例配制 的由胶结材料 、 保水剂 、 肥料、 填料等构成的植物生长基， 使植物生长在其中生长 。 此种材料虽称为混凝土但 与混凝 土内含 与形式都不 同 ， 同时 ， 此材料 只是在土壤 中加入 了 少量胶结材料( 质量 比为 5 1 0 ) ， 属于土壤的一种加 固 措施 。 随机多孔型植生混凝土是将无砂 昆 凝 土作为植物生 长基体 ， 并在孔隙内充填植 物生长所需物质 ， 植物根 系深 入或穿过无砂混凝土至底层土壤中。 此种混凝土为植生混 凝土。 所 以此种植生混凝土的分类方式 ，将不属于混凝 土 或植生 昆 凝 土范围的材料 昆 人其中。 另一种植生混凝土 的分类方式将其分 为现浇植 生混 凝土和预制植生 昆 凝 土8 1 。 由于植生混凝 土的特殊性 适合植 物生长 ， 需采取一定措施 ( 降碱 ) 使普通混凝土具有 此特征 ， 而不 同的施工方式限制 了某些措施 的适用范围 ， 故按此种方式分类 目前较为合理 。 2 植 生混凝土的技 术指标及试验方法 由于植生混凝 土的研究涉及工程学 、 岩土学 、 园艺学 、 植物学 、 肥料学 、 生态学和硅酸盐物理化学等学科 ， 本研究 仅针对与混凝土学科相关 的指标进行分析 。 2 1 物 理 性 能 2 1 1 孔隙率及连通孑 L 隙率 孑 L 隙率 的试验方法主要有两种 ： ( 1 ) 试验原理 ： 将试件放入水 中并使水 充分浸 透试 件 表面 ， 这样试块内部 的有效孔 隙( 连续孔 隙与半连续孑 L 隙 ) 将会完全被水 占据 ， 而试块 内部的完全 闭塞孔隙不会受到 水的填充 ， 这样水填充的体积 即为多孔混凝土有效孔隙的 体积 ， 根据阿基米德定律 ， 多孑 L 混凝土试块排开水的体积 即为其实际体积 ， 用试块标准体积减去排开水的体积就是 化 质 生 混 土 净 水 型 态 凝 水 物 容 生 混 土 淡生相型态凝 洋 物 容 生 混 土 海生相型态凝 物 容 生 混 土 植 相 型 态 凝 内部有效孔隙体积 9 1 。 试验方 法 ： 试验时首先成型好表面平整 ， 外形 规则 的 试件， 待试件具有一定强度后， 把试件用吊索固定好 ， 然后 放入准备好 的水中 ， 水没过试件上表面并浸 泡 2 4 h ， 然后 称取在水中的质量 ， 再将试件烘干至恒重， 称取其在空气 中的质量 ， 最后将试 件在标 准养护的条件下放置 2 4 h ， 称 取其在空气 中的质量。 多孔混 凝土总孔隙率( P 1 ) 和连通孔 隙率 ( P 2 ) ， 根据测 试数据分别按式 ( 1 ) 、 ( 2 ) 计算 ： P l： f 1 一 1 1 0 0 ( 1 ) P 2= ( 1 一 3二 x l 0 0 ( 2 ) 式中： 试件的外观体积， c m3 ； 。 试件水 中浸泡 2 4 h ， 在水 中称得 的质量 ， g ； 烘干至恒重 ， 称取其在空气 中的质量 ， g ； 试件在标准养护 的条件下放 置 2 4 h ， 称取其 在空气中的质量 ， g 。 ( 2 ) 采用 7 0 7 m mx 7 0 7 m mx 7 0 7 I n l T l 试块 ， 用最小 刻 度为毫升的容器测定孔隙率 。 先将待测试块在水 中充分浸 润 ， 取出试块后风干至表 面潮而无水 ， 然后浸没于容器 中 ， 测得容器 内水 的体积差 。 计算公式为 ： AV = V初+ 试 块 一 末 ( 3 ) R = AV V试 块 ( 4) 式中： 初 容器中初始水体积； 束 置入试块后容器 内水体积 ； A V 试 块置入前后水体积 的变化 ； R试件 的孔隙率 。 方法( 1 ) 是将试件放入水中充分浸润 ， 通过质量计算孔 隙率 ； 方法( 2 ) 是将试件先充分浸润再放入水中 ， 通过体积 计算孔隙率。 方法( 1 ) 计算的孔隙率为包含部分毛细孔的孔 隙率， 而方法( 2 ) 计算的孔隙率为不包含毛细孔的孔隙率。 一 定的孔隙为植物提供了必要的生长空间； 一定的连 通孑 L ， 可使植物根系间彼此交差， 增强防水护坡功能， 并可 使植物根 系穿透混凝 土 ， 从 混凝 土下的土壤 中吸收养份 。 为此 ， 日本生态混凝 土护岸工法规定 ， 对 以植生为 主的护 坡植生混凝土， 孔隙率在 2 1 3 0 之间； 对于承受流水严 重冲刷的护岸植生混凝土， 孑 L 隙率在 1 8 - 2 1 之间 1 】 。 2 1 2 透水系数 本试验按恒定水头法测多孔混凝 土的透水系数。 试件 为 6 1 o c mx l 5 c m圆柱体 ， 试件顶面上 的恒定水头( ) 控制 在 1 2 c m， 通过测量单位时间内流过混凝土试件的水量计算 透水系数 J 2 1 。 计算公式如式( 5 ) ： T = = 盟 ( 5 ) 1 ； L_ 一 ： ) h x Ax At 1 5 式中： 水温为 时恒定水头透水系数， c r n s ； 日试件高度 ， c m； h 试件顶面恒定水头 ， c m； p 测试时间内流过试件 的水量 ， c m； 量筒 图 3 透水 系数简易测试仪 土试件 A试件 的横截面积 ， c m2 ； 测试的时间 ， s ； 7 7 7 7 ， 水在测试温度 时与 1 5 时的相对黏度。 透水性能一方面反应植生混凝土可 以吸收雨水 、 雪水 等供植物生长的能力； 另一方面反应植生混凝土满足植物 根 系和周 围环境进行养分 交换 的能力 。 透水 系数不宜 过 大 ， 如过大则填充土及填充土内养分容易流失 ； 过小 则降 低了植生混凝土蓄水能力、 水分交换能力等。 保持合适的 透水系数 ， 可保证植物生长需要 、 降低孔 隙碱度 、 增强植生 混凝土生态性等。 对于植生混凝土而言 ， 透水系数必须达到 1 m l T l S 以上 ， 这样才能够提供植物根部生长所必需的水分 、 养分和保水排水透气功能。 2 1 - 3 平均孔径 植 生混凝 土的平均孑 L 径采用拓印法测定 I 3 】 ： 用一 张韧 性较好的 白纸铺在植 生混凝土表面 ， 用铅笔轻轻在纸上涂 抹 。 混凝土的骨料部分将被铅笔涂到而成黑色 ， 孔隙部分不 被涂到而保持白色。 测量白色部分的内径， 最后取所有数据 的平均值 ， 即为植 生混 凝土孔 隙的平 均孔径 ， 也 可得 到植 生混凝 土的表面孔隙率。 2 1 4 沉浆率 沉浆即为混凝土拌合物中富余的水泥浆 ， 在施工过程 中从骨料表 面滑落 ， 沉积 到混凝 土底部 ， 硬化后在混凝土 底面形成 的水泥浆层 。 沉浆硬化后 ， 会 阻断植物根 系与土 壤的联系、 严重影响植物根系生长 、 阻止水分交换、 降低植 生混凝 土设计强度和耐久性等。 植生混凝土的沉浆率通过 沉浆厚度 和沉浆 面积率表示 。 因此 ， 在进行配合 比设计 和 工程应用 时， 沉浆厚 度和沉浆面积是需要考虑 和考查的指 标 ， 从植物生长的角度考虑 ， 建议沉浆面积率控制在 5 以 下 ， 沉浆厚度由胶材用量 、 骨料表 面积等多种因素影响。 2 1 5 p H值 植生混凝土 内部 p H值的测量方法主要有 以下几种 ： ( 1 ) 固液萃取法N ( e x s i t u l e a c h i n g ) ： 将试样破碎 ， 充分 研磨， 过筛( 用 0 0 8 1 X l l n孔筛) ， 称取 1 0 g 准备好的粉体试 样， 加入 1 0 倍质量的蒸馏水中， 用橡皮塞塞紧以防碳化， 每隔约 5 mi n震动均匀一次， 2 h 后用滤纸过滤， 使用酸度 计测定滤液的p H值。 ( 2 ) 酸碱 中和滴定法【 叫哿7 0 m mx 7 0 m mx 7 0 1 T U T I 两个 试块浸没于蒸馏水中密封 ， 2 4 h后取定量水样用稀盐 酸滴 定 ， 测得试块 内部环境的 p H值 ， 来反映其内部的酸碱环境。 1 07 ( 3 ) 按 L Y T 1 2 3 9 - 1 9 9 9 森林土壤 p H值 的测定 方法 测定植生混凝土孔隙内土壤的p H值。 方法要点为用于浸 提的水或盐溶液( 酸性土壤为 1 mo l L氯化钾 ， 中性和碱性 土壤采用 0 O 1 mo l L氯化钙 ) 与土之 比为 2 5 ： 1 ( 盐土之 比 为 5 ： 1 ， 枯枝落 叶层 及泥炭层用 1 0 ： 1 ) ， 加水或盐溶液后经 充分搅匀 ， 平衡 3 0 ra i n ， 然后将 p H玻璃 电极和甘汞电极插 入浸出液中， 用 p H计测定 。 也可用毫伏计测定其 电动势值 ， 再换算成 p H值 。 具体测定方法可根据填充土种类确定。 植生混凝 土 p H值测定 ， 笔者认为方法( 3 ) 较合 理。 首 先方法 ( 1 ) 将混 凝土破 碎后溶 于蒸馏水 ， 人 为的加速 了碱 的析 出 ， 而植生混凝土孑 L 隙内碱是个缓慢的释放过程 ， 且 与孑 L 隙内水量有关 ； 方法 ( 2 ) 测定的为植 生混凝 土表面碱 度 ， 而植 物是生 长在孔 隙土 中， 所 以测定植生混凝土孔隙 内土的碱度更为合理。 普通混凝土 由于其组成材料之一的水泥在水化 时， 将 产生占水泥石体积2 0 o 2 5 的c a ( 0 H) 使得 昆 凝土呈强碱 性 ， p H值高达 l 3 左右 ， 这种碱性不利于植物的生长 ， 因此 植生混凝土的 p H值必须维持在不影响植物生长 的水平 ， 具 体数值可根据拟种植植物品种确定 ， 一般 p H值在 6 - 9 间。 2 1 6 铺设厚度 植生混凝 土在无土 或极贫瘠 土地上铺设 时 ， 建议按 式( 6 ) 估算最小 厚度_ l 5 _ ： t = L ( k x b ) ( 6) 式 中： 植生混凝土厚度 ， mm； b 孔 隙率 ； k 充填系数 ， 一般为 0 8 0 9 左右 。 公式的含义为 ： 孔隙内至少充灌相当于 厚 的土壤时 ， 所需植生混凝土的最小厚度 。 根据土壤学原理 ， 不同植物对 生长基础厚度 的要求不 同， 对于一般土壤而言 ， 草本植物所需 土层生存 最小 厚度 为 6 0 m m， 生长最小厚度为 1 0 0 n ff n 。 所 以可根据植生混凝 土 中有效土层厚度确定植生混凝土的厚度 。 2 1 7 反滤性 植生混凝土 应有一定 的反滤作 用 ， 其保 土能力 可按 式 ( 7 ) 计算 15 ： D d =9 - 2 0 ( 7) 式 中： D植生混凝土骨料平均粒径 ； 被保护土特征粒径 。 在被保护土特征粒径小于 1 m m 时 ， 满足反滤性要求 的植生混凝 土孑 L 隙率及贯通性 很差 ， 故在 铺设厚度 较大 ( 一般宜超过 3 0 0 m m) 时 ， 可采用不同级配的骨料分层浇 筑。 反滤要求较高时， 宜在底层铺设高纤度土工布。 2 2 力学性 能 植生混凝土的抗压强度 ， 参照 G B T 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 普 通混凝土力学性能试验方法标准 进行。 但 由于植生混凝土是 由胶结材黏结骨料而成 ， 所以其 表面平整度差。 在此种情况直接进行抗压强度测试是否合 适应进一步研究确定 。 而对于进行抗压试验试件 的外观状 态较差时， 一般要求采用高强石膏、 硫磺胶泥或水泥砂浆 1 08 补平后再进行抗压试验。 对于植生混凝土 的抗压强度要求 ， 日本生态混凝土护 岸 工法规定 ： 对 以植生 为主的护坡 ， 植生 昆 凝 土的 2 8 d 抗 压强度要求在 1 0 MP a 以上 ；对于承受流水严重冲刷的护 岸 ， 植生混凝土的 2 8 d 抗压强度要求在 1 8 MP a以上l l 1 。 2 3 耐 久性 能 ( 1 ) 抗冻融 性能。 目前还 没有 专门针对植生混凝 土的 抗冻融性能评 价方法 ， 只能参照普通混凝土抗冻融性能试 验方法 。 普通混凝土抗冻试验分为慢 冻法 和快 冻法 。 慢 冻 法采用 的试验条件是气冻水融法 ， 该条件适用 于并非长期 与水接触或不是直接浸泡在水中的工程， 其试验条件与该 类工程的实际使用条件 比较 相符 。 快冻法采用的试验条件 是水冻水融 ， 适用 于水工 、 港 口工程。 所 以可根据植生混凝 土 的使用环境选择抗冻试验方法 。 但 由于植生混凝土的骨料间黏结形式为点黏结 ， 骨料 容 易脱落 ， 所 以不建议采用质量损失率来评价抗冻性能 ； 同时 由于植生混凝土为孔洞结构 ， 测其相对动弹模量是否 可靠还不 明确 。 在此情况 下 ， 用抗压强度损失率是唯一相 对 准确 的方法 ， 但快冻法 又没有抗压强度损失率 的要求 。 所以应尽快建立 、 完善针对植生混凝土抗 冻性 的试验方法 和评价指标 。 ( 2 ) 抗 流水侵蚀性 能。 流水 的侵蚀 作用主要表现为接 触性溶蚀破坏。 由于水泥 的水化产物都属碱性且不同程度 地 溶解于水 ， 只有在液相石灰浓度超过水 化产物各 自极限 浓度的条件下 ， 这些水化产物才稳定存在 。 但是 ， 植生混凝 土的孔隙多 、 接触面大 ， 在使用环境 中长期与流水接触 ， 7 昆 凝土中的 C a ( O H) 首先被溶解 。 随着 C a ( O H) 的溶蚀 ， 水 泥的其他水化产物便会水解生成 C a ( O H) ： ， 以补充水泥石 中的 C a ( 0 H) ： 含量 。 由于植生 昆 凝土是点黏结 ， 结构稳定 性相对较差。 在多孔混凝土 内部 ， 水化产物 的溶解速率与水 的硬度和流速相关。 ( 3 ) 抗碳化( 中性化 ) 性能 。 土壤中的 C O 主要来 自于 微生物 的代谢和分解 、 有机质腐烂 、 植被生长过程 中根 的 活动 以及地 下水。 土壤气相部分 中 C O ： 含量高达 0 7 4 9 7 4 ( 体积百分数 ) ， 是空气 中 C O 含量( 0 0 3 ， 体积百分 数 ) 的几十甚至数百倍 。 胶结 材在长期碳化作用下 ， 中性化 程度越来越高 ， 会因为化学成分变化而失去稳定性。 因此 ， C O ： 对多孔植被混凝土的碳化作用不可忽视 。 ( 4 ) 抗 酸侵蚀性能 。 植生混凝 土中的填充土壤呈弱酸 性 ， 其 酸来 源于腐殖质 中的有机酸 、 土壤 中微生物 的氧化 还原反应以及为调节土壤 p H值和肥力而加入的酸性无机 盐和聚合物。 土壤的酸性物质在土壤溶液中解离出 H ， 与 从水泥石中溶出的 C a ( O H) 发生中和反应。 一方面使水泥 石碱度急剧降低 ， 水化硅酸钙和水化铝酸钙失去稳定性 而 水解 、 溶 出， 导致 了混凝 土强度不断下降。 另一方 面其生成 的腐蚀产物稳定性差 ， 易被溶解 ， 又加速 了腐蚀进程 。 所 以 在使植生混凝土具有适合植物生长的酸碱度的前提下 ， 如 何保证植生混凝土的稳定性也是需要考虑的问题。 ( 5 ) 耐干湿循环性能 。 水泥制 品在含有较 多无机盐 的 环境 中都会 产生由干湿循环引起 的循环结晶腐蚀破坏 ， 植 生混凝土也不例外 。 由于植生混凝土孔隙多 ， 表面积大 ， 长 期与土壤等含盐量高的物质接触 ， 若在使用环境中常年遭 受盐溶液的干湿交替作用， 则盐溶液的干湿循环作用将是 影响植生混凝土结构稳定性的重要因素。 尤其在护岸工程 中处于水位变动区， 将同时受到干湿循环、 冻融、 水侵等多 种 因素影响。 ( 6 ) 抗微生物侵蚀 。 破坏混凝土 的主要微生物来 自雨 水 、 河水与污水。 多孔植被混凝土 的孔隙环境呈低碱性 ， 为 微生物提供生存和繁衍的必要条件。 微生物对多孑 L 植被混 凝土的腐蚀破坏， 主要是通过微生物代谢产物来实现。 代 谢有机碳化物的好氧异养菌 、 真菌等通过利用有机物产生 酸来破坏混凝土。 参与氮代谢的反硝化菌和硝化菌 ， 产生 亚硝酸和硝酸加速混凝土的中性化 。 参与硫循环 的硫酸盐 还原菌把水 中硫酸盐还原成硫化物 ， 接着硫化物硫化菌氧 化产生硫酸 ， 破坏混凝土 。 ( 7 ) 抗盐侵蚀。 土壤中含有大量对混凝土有破坏作用的 硫酸盐 、 氯盐和镁盐等 。 土壤溶液中 M ， S O 4 - , C 1 - 的浓度一 般都在 0 0 0 1 mo 1 L以上 ， 有些甚至可达到 0 1 1 0 m o l L 。 在盐腐蚀 环境 中， 水泥石的各种组分都不稳定 ， 可 与有 害 离子发生一 系列 的物理和化学反应 ， 导致混凝土劣化和破 坏 。 此 外 ， 盐溶液的干湿交替作用加速 了各种有 害离子在 胶结材层 中的渗透 ， 使盐侵蚀 的破坏更严重 。 ( 8 ) 抗冲刷性能。 根据 D L T 5 1 5 o _ _ 2 0 0 1 水工混凝土试 验规程 采用混凝土抗含砂水流冲刷试验( 圆环法测试) 植 生混凝土的抗冲性， 此方法用于比较混凝土在含砂水流冲 刷条件下的抗冲磨性能。 抗冲刷指标以抗冲磨强度表示 ， 抗 冲磨强度是 混凝 土单位面积上被磨损单位质量所需要 的时间。 此试验可对护岸植生混凝土进行相关测试 ， 但由 于植生混凝 土的点黏结结 构 ， 其脱落形式的块体脱落 ， 评 价指标应不 同于普通混凝土。 ( 9 ) 穿透稳定性 能。 穿透稳定性是植被 混凝 土所特有 的性能指标 ， 指植被从混凝土 内部生长后植被混凝 土抵抗 膨胀破坏 的能力【 聊 。 所 以在 工程应用前 ， 应对 预种植植物 对植 生混凝土 的膨胀破坏性能进行试 验 ， 再确定是否适合 大范围种植 。 ( 1 0 ) 耐水性能 。 耐水性指使用陶粒等软化 系数较大 的 骨料， 其受水浸泡后的体积稳定性 、 强度稳定性及因体积 变形 而引起胶材疲劳性等综合指标性能。 3 植 生混凝土的研 究重 点 从 2 0 世纪 9 0年代初期至今 ， 对 于植生混凝土 的研究 不断深入、 细化， 但研究的重点主要集中在以下几个方面， 也正是 以下几方面 限制了植生混凝土的发展和应用 ： ( 1 ) 谈到混凝土的制备 ， 则很容易想到混凝土的配合 比， 而植生混凝土为随机多孑 L 结构 ， 其配合 比计算方式不 同于传统混凝土的计算， 而植生混凝土的配合比确定原则、 计算方法 ， 需进一步研究 。 ( 2 ) 植生混凝土孑 L 隙率 、 孔径的确定。 植生混凝土诞生 的背景之一就是对公路等边坡进行绿化 。 由于为坡面就有 雨水 冲刷的问题 ， 所以当植生混凝土的孔 隙率小 、 孔径小 ， 则不适合植物生长 ； 孔隙率大 、 孔径 大 ， 则植生混凝土内部 植物生长基不耐雨水冲刷， 植物无法正常生长 ， 而适合不 同地 区 、 不 同植 物 、 不同工程需要的植 生混凝 土孔 隙率 和 孔径大小需进一步研究 。 ( 3 ) 植 生混凝 土的强度确 定 。 由于植生混凝土 的抗压 强度过低 ， 则其不耐踩踏， 对植物根系的保护作用不足； 抗 压强度过高， 则浪费资源、 能源， 与生态混凝土的发展方向 相悖 。 所 以植 生混凝 土在 不同使 用环境 的适宜 强度 ， 需进 一 步研究 。 ( 4 ) 由于植 生混凝 土尚主要 处到研究阶段 ， 工程应用 不多 ， 应用 时间不 长、 范 围不广 ， 其耐久性需进一步检验 。 同时对于植生混凝土应检验哪些方 面耐久性、 相关耐久性 指标的确定等 ， 都需进一步研究。 ( 5 ) 植生混凝土的核心为植物可生长于其中， 故需要 为植物生长创造适宜的条件 。 水泥混凝土 中水泥水化会产 生高碱环境 ， 不适宜植物生长， 而低碱水泥产量低 、 价格 高， 不适于目前情况下的工程应用 ； 使用其他胶结材的混 凝土文献 中不多见 ， 更未见 于工程应用 。 所 以对 于植 生混 凝土孔 隙内碱度的应对措施需进一步研究 。 4结 语 植生 混凝 土的研究 还不够深入 ， 投入力 量 、 资金还不 充足， 从试验室制备到工程应用还有许多技术问题没有解 决 ， 这就需要广大植物学 、 生态学 、 土壤学 、 硅酸盐物理化 学等学科科研工作者 ， 从本学科入手进行开创性 的研究 ， 并综合各 自优势 ， 共 同推进植生混凝土在我国的早 日大规 模工程应用 ， 提高人民生活质量 ， 促进人与 自然和谐发展。 参考文献： 1 桥本宏治， 上野成三， 片仓德男c 耋 加 生物附着多孔质担体 海 水净化特性 2 【 c 】 大成建设技术研究所报， 第 2 5 号 日本横 浜 ： 大成建设技术研究所 ， 1 9 9 2 ( 4 2 3 ) 2 水口裕之 工 jj 夕 lJ 匕c 耋 叨 了5 - 夕一 工学 ， 1 9 9 8 ( 3 ) ： 9 1 2 【 3 】冯辉荣， 聂丽华， 罗仁安， 等 绿化混凝土的研究进展 J 】 混凝土， 2 0 0 5 ( 1 2 ) ： 2 5 2 8 4 】钱觉时， 尤超 混凝土的生态性及其应用【 J _I _ 三峡环境与生态， 2 0 1 1 ， 3 3 ( 5 ) ： 2 8 3 3 5 胡德熙埴 被混凝土 J _ 建筑知识 ， 1 9 9 7 ， 1 8 ( 5 ) ： 3 9 4 0 6 曾三海 ， 沈炫 多孔植被混凝土护坡结构工作性能研究【 J J 土工 基础 ， 2 0 0 9 ， 2 3 ( 6 ) ： 4 9 5 1 7 董建伟 ， 肖新民 随机多孔型绿化混凝土主要生长环境与构造 特性 J 】 吉林水利， 2 0 0 3 ( 8 ) ： 1 - 4 【 8 吴义锋， 吕锡武 ， 王新刚， 等 4 种生态混凝土护坡护砌方式的生 态特性研究【 J 1 安全与环境工程， 2 0 0 7 ， 1 4 ( 1 ) ： 9 - 1 2 9 9张朝辉 多孔植被混凝土研究【 D 】 重庆 ： 重庆大学， 2 0 0 6 ( 1 0 ) 【 1 0 朱伶俐， 何小芳， 谢玉芬 绿色多孔混凝土的试验研究I J J _ 混凝 土 ， 2 0 0 6 ( 7 ) ： 1 1 - 1 3 下转第 1 1 3页 1 O 9 橡胶集料抹面砂浆具有较好 的塑性抗裂性能。 4结论 ( 1 ) 由正交试验 的结果 表明 ， 四个水平 因素对砂浆性 能的影响顺序依次是 ： 橡胶颗粒表面的改性方法 橡胶颗 粒的掺量 可再分散乳胶粉的掺量 纤维素醚的掺量 ， 因 此橡胶颗粒表面改性效果 的优 劣对橡 胶集料抹面砂浆 的 性能有 十分重要 的作用。 ( 2 ) 通过对掺有改性后橡胶颗粒的砂浆试件与掺加纤 维和不加纤维试件强度的对比中， 得出经改性后的橡胶颗 粒可以替代市场上抹面砂浆中的纤维组分， 使抹面砂浆得 到更为优 良的性能。 橡胶集料抹面砂浆的最佳配合 比为 m ( 水泥 ) ： m( 砂 ) ： m ( 橡胶颗粒 ) ： m( 可再分散乳胶粉 ) ： m( 纤 维素醚 ) = 1 ： 1 8 7 5 ：0 1 6 4 ： 0 0 2 8 ： 0 0 0 4 。 通 过塑性 收缩开 裂试 验得出， 对橡胶颗粒改性以后可以提高橡胶集料水泥砂浆 的抗开裂性能和黏结强度， 配合比优化后的抹面砂浆具有 优 良的性能。 参考文献 ： 【 1 李清海 ， 孙蓓 废旧橡胶微粒对外保温用聚合物砂浆性能影响 的研究【 J 1 混凝土与水泥制品， 2 0 0 9 ( 6 ) ： 5 2 5 4 【 2 J2废橡胶粉的改性对砂浆力学性能的影响【 J 混凝土， 2 0 0 9 ( 4 ) ： 98 1 0 0 3 】 橡胶混凝土性能的初步研