绿化混凝土配合比研究与设计

 我国由于近年来城市建设加快，城区被大量的建筑物和混凝土的道路所覆盖，绿色面积明显减少。随着人们对环境和生态平衡的重视，混凝土结构的美化、绿化、人造景观与自然景观的协调成为了行业的一个重要课题，对绿化混凝土的研究越来越受到人们的关注。所谓绿化混凝土是指能够适应绿色植物生长、进行绿色植被的混凝土及其制品。

    20世纪90年代，日本学者开始开发研究绿化混凝土，主要针对大型土木工程，目前已取得了一定的成果。绿化混凝土用于城市的道路两侧及中央隔离带，水边护坡、楼顶、停车场等部位，可以增加城市的绿色空间，调节人们的生活情趣，同时能吸收噪音和粉尘，对城市气候的生态平衡也起到了积极的作用，符合可持续发展的原则。本文通过对多孔混凝土的研究，设计出一种适合于植物生长的绿化混凝土。

 

1 原材料和试验方法

 

1.1原材料

水泥：亚东水泥厂生产的PO42.5水泥。

粉煤灰：信阳I级粉煤灰。

矿粉：本公司粉磨站生产的矿粉

石头：普通石灰石碎石，粒径为19～26.5mm。

外加剂：公司外加剂厂生产的高效萘系减水剂，固含量为32%。

 

1.2试验方法

1.2.1设计参数确定

①孔隙率

适合于植物生长的多孔混凝土为了便于植物生根，胶凝材料的连通孔隙率一般在25%～30%。研究显示：不仅孔隙率大小对植物正常生长有影响，而且孔隙容积对植物生长也有比较大的影响，同是25%孔隙率的多孔混凝土，粒径小的骨料配制的多孔混凝土孔隙数量多，但每个孔隙的容积小，这样单个孔蓄含的水分和营养成分相对就少，如果少到一定程度就可能危害植物的生长。因此，多孔植被混凝土的最小孔隙率应大于25%，且在保证强度的前提下，选择粒径大的集料配制混凝土。考虑到配制过程中的不确定因素，如可能存在少许胶结材堵塞孔隙，养护期孔隙被杂物填充等，设计多孔混凝土的孔隙率为30%。

②强度

用于生长植物的多孔混凝土主要应用护坡、河堤、公路中间绿化带等地方，所需强度不是很高，只要承受防护结构作用即可，本实验设计强度不小于10MPa。

1.2.2绿化混凝土的制备工艺

先将胶凝材料和50%的粗骨料混合搅拌30s，加入50%的水搅拌30s，把剩余的50%的粗骨料加入继续搅拌30s，最后把外加剂和50%的水加入接着搅拌90s。

1.2.3试件的成型与养护

将各种原料按照制备工艺搅拌，采用压制成型方法，根据新拌多孔混凝土的实际情况选择合理的成型工艺。由于多孔混凝土拌合物属于骨架结构，没有使用细骨料，其胶结材料用量不能完全填充粗骨料的孔隙，属于干硬性混凝土，不用做流动度和坍落度实验，拌合物表面具有光泽即可。在常温下养护24h后拆模，放入养护室中标准养护直至龄期。

将新拌混凝土分三层装入模具，每层用铁棒插捣25次，主要是针对角落插捣，因为粗骨料很容易在角落处卡住，留下较大的空隙，影响成型。然后在振动台上分别振动0~60s，标准条件养护，相应龄期时测试多孔混凝土强度和孔隙率。

1.2.4孔隙率的测试方法

试验时首先用游标卡尺测量试件的尺寸，计算试件的体积0V，把试件用吊索固定好，然后放入准备好的水中，水满过试件上表面后浸泡24h，称取在水中的质量m2，然后称取其饱和面干状态的质量m1。

 

 

2 植被种植的试验研究

 

2.1多孔植被混凝土孔隙中碱环境的改善

多孔混凝土是由胶结材料填充包裹在粗集料周围而形成的多孔结构体。因此，多孔混凝土的内外表面是凝结硬化后的胶结材料，由普通硅酸盐水泥、矿粉及粉煤灰等组成，其对周围环境的影响主要由胶结材料引起的。胶结材料水化后会释放出大量碱性物质，使多孔混凝土内部PH值高达13左右，然而微生物和动植物生长的环境要求的PH一般在7以下，因此研究改造多孔混凝土的空隙间碱性环境是解决其生态安全性的关键。试验中通过在掺入大量掺合料的基础上，配合FeSO4溶液降低混凝土孔隙内碱度的方法。即隔段时间在浇水的时候适当掺入一定量的FeSO4，消耗水泥水化产物氢氧化钙达到降低碱度的目的。

 

2.2植物的选择

选择草本植物首先要考虑其用途，如用于护坡水土保持的草种，要求根系发达，能快速覆盖地面，以防止水土流失，同时还要粗放管理。其次要考虑当地气候条件对于植物选型的约束，除去气候因素外，植物的根系状况、地上部高度及其对环境的抗性则是选择护坡植物的关键因素。最后要根据多孔混凝土自身结构特点即孔隙的大小、内部环境pH值构件结构形式等条件进一步筛选种植植物，这个过程是双方面互动的，力求在功能性及生态性中找到平衡点。在本实验中我们采用比较适合于本地气候放入草种――高羊茅，其根系比较发达，抗旱性能比较好。

 

2.3种植试验

植被种植试验的目的是研究所选植物能否在多孔混凝土上正常生长，以及植物根系在多孔混凝土孔隙中的生长情况试验中采用的配合比如表1,试验结果见表2。

    测的绿化混凝土的28d强度为10.5MPa，满足设计要求。从图1可以看到植被在多孔植被混凝土中的生长情况，植被已完全覆盖住多孔混凝土，呈现一片绿色，这说明多孔植被混凝土在绿化功能方面是完全有效的。

 

3 结论

   

    通过对绿化混凝土的力学性能试验和种植试验表明：绿化混凝土的28天强度达到10MPa，满足设计要求；植被能够在绿化混凝土中正常生长，经过3个月的观察，长势非常良好。