多孔连续型绿化混凝土主要特性研究

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 一、绿化混凝土概述
    绿化混凝土是指能够适应植物生长、可进行植被作业的混凝土及其制品，具有保护环境、改善生态条件、基本保持原有防护作用三大功能。绿化混凝土可再造自然水环境，增加护砌材料表面透水透气性，提高湿热交换能力，降低护砌材料表面温度，减少城市热岛效应，维护水生态链，增加河流自我净化能力，减少因开采砂石对山林及河道的破坏，减少水泥用量和二氧化碳排放量。
    多孔连续型绿化混凝土是绿化混凝土的一种类型，采用随机结构无砂混凝土作为植物生长基体，并在孔隙内充填植物生长所需的物质。
    多孔连续型绿化混凝土分为普通多孔连续型绿化混凝土和复合多孔连续型绿化混凝土两类。我国研制开发的复合多孔连续型绿化混凝土主要特点是：周边采用高强度混凝土保护框并兼作模具，中间填筑无砂混凝土成型，解决了无砂混凝土生长基的构件化问题；采用普通硅酸盐水泥，打破了日本有关机构提出的应采用低碱性高炉Ｂ、Ｃ型水泥的局限；利用废砖石作为长效肥载体，以缓慢分解、转化氨基酸方式获得缓释肥。这种绿化混凝土获得“环保型绿化混凝土”的美誉。
    二、多孔连续型绿化混凝土特性的研究
    多孔连续型绿化混凝土特性研究的基本问题是多孔连续型绿化混凝土的特定结构、特殊的植物生长环境及相互关系。
    １．温度环境问题
    温度是植物生长的必要条件之一，因此，研究绿化混凝土的温度变化规律十分重要。多孔连续型绿化混凝土表层温度与地表温度的变化规律有所不同。
    （１）夏季高温问题
    多孔连续型绿化混凝土吸收并蓄存太阳辐射热能，表层温度较高，不仅影响花草种子发芽率，而且影响花草生长。当温度超过一定限度时，很多草会出现热休眠现象。
    （２）冬季低温问题
    经实验可得，多孔连续型绿化混凝土冬季表层温度高于地表温度。在季节性寒冷地区，冷季型草的可选择范围十分有限，而多孔连续型绿化混凝土则拓展了植物可选择范围。
    ２．湿度环境问题
    对多孔连续型绿化混凝土保湿能力模拟试验表明：实验２０ｄ后，风干影响深度为１２０～１４０ｍｍ；至３０ｄ时，深度未继续发展。表层干燥土与底层湿润土之间不是线性变化关系，有较明显的分界线。因此可认定多孔连续型绿化混凝土的耐干旱能力在２０ｄ以上。
    ３．碱性水环境下的肥效问题
    孔隙内水环境在初期呈弱碱性，对所施化肥有一定负面影响。
    （１）孔隙内碱性主要来源于骨料表面的水泥水化形成的有害碱，骨料本身也具有弱碱性。铵态氮肥在ｐＨ值大于７．５的碱性水环境下，其有效成分被分解成氨气溢出而失效。钾盐类肥料在碱性水环境下发生复分解反应，肥效基本不受影响。实验证明施加Ｋ２ＳＯ４的环保型绿化混凝土上生长的花草呈富钾状态。磷酸和钙或铁、铝在孔隙内碱性水环境下形成迟效态，有缓释肥作用；镁及硼、锰、铜等微量元素的有效性降低。
    （２）表层客土对逸出氮肥的阻隔、吸收能力。孔隙内部分铵态氮肥分解为氨气后，会被阻隔并滞留在一定厚度的湿润客土中，为土中所含水分吸收。实验表明：随覆土厚度、土壤湿度的增加，阻隔吸收氨气的能力也相应增加，表面客土层宜在２０～３０ｍｍ以上。
    ４．孔隙内保水剂的保水能力
    孔隙内充填土中的水分有限，在初期没有形成孔洞间毛细水补给通道，需加入保水剂。常见各类保水剂称保水率都在数百倍乃至数千倍，但这只能在无离子水状态下实现，在有电解质的水中，保水能力下降。在孔隙内的水环境中，存在大量ＯＨ－、ＣＯ、ＳＯ、ＰＯ等阴离子，使保水剂保水倍率一般只能达到标称值的２５％～５０％。实验表明：丙烯酰胺型保水剂的保水倍率保留程度相对较好，而丙烯酰盐型保水剂的剩余保水倍率最大；硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐类对保水剂影响程度较大。
    ５．多孔连续型绿化混凝土的构造原则
    多孔连续型绿化混凝土应满足如下构造要求：
    （１）孔隙率
    主要决定植物根系的可生长空间。在骨料粒径为２５～４０ｍｍ时，孔隙率一般为２０％～４０％。为保证植物生长，孔隙率不宜小于３０％。
    （２）贯通性
    随机结构的多孔连续型绿化混凝土孔隙间相互的贯通程度，决定着植物根系的发育扩展及获得养分补给的能力，而贯通性取决于水灰比及灰骨比。灰骨比大时，贯通性较差；而水灰比大会造成下层淤堵。可取样目测进行判断。
    （３）反滤性
    无砂混凝土生长基体有反滤作用。其保土能力可按下式计算：
    Ｄ／ｄ５０＝９～２０
    式中：Ｄ为无砂混凝土骨料平均粒径；ｄ５０为被保护土特征粒径。
    在被保护土特征粒径小于１ｍｍ时，满足反滤性要求的无砂混凝土孔隙率及贯通性很差，故在铺设厚度较大（一般宜超过３００ｍｍ）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（ｄｔｅｘ≥１５）土工布。