框架式植被混凝土的配制與應用

徐新，朱燕妮，李雪

（徐州中聯混凝土有限公司，江蘇 徐州 221100）

框架式植被混凝土的配制與應用

徐新，朱燕妮，李雪

（徐州中聯混凝土有限公司，江蘇 徐州 221100）

本文總結了傳統(tǒng)植被混凝土的施工工藝，結合結構混凝土和透水混凝土的理念，對框架式植被混凝土配比進行了多次研究及技術改進，基本解決傳統(tǒng)植被混凝土的缺陷，施工簡單、效率高，混凝土強度高，對于大于 60°的高陡邊坡、困難復雜地形都可以施工。

框架式；植被混凝土；配制；應用

0 前言

在九十年代以前，對于巖石邊坡和地質災害形成的邊坡，工程師們優(yōu)先考慮的是安全和穩(wěn)定。對于安全系數低的部分往往采用混凝土砌筑和護面進行全封閉式的加強防護。但也同時帶來了視覺污染和生態(tài)失衡，久而久之形成了嚴重的環(huán)境惡化問題。

隨著人們環(huán)保意識的提高，越來越意識到綠化環(huán)境的重要性，因此植被混凝土應運而生。人們對植被混凝土的定義，一般都是用于江河堤壩處，以及對坡面或邊坡等處的生態(tài)環(huán)境進行修復和美化，是一種綠化環(huán)境的新技術[1]。

現在的植被混凝土技術多數還是停留在傳統(tǒng)工藝上，過程繁瑣、耗時耗力，更重要的是傳統(tǒng)的植被混凝土強度和耐久性較差?？蚣苁街脖换炷恋脑O計思路是基于結構混凝土和透水混凝土的基礎上總結而來的。在擁有結構框架的堅固性和耐久性的同時，留有足夠的空隙讓植被生長，并且還要保留傳統(tǒng)植被混凝土植生土的可噴播性或流動性，使施工程序化繁為簡。

1 試驗原材料

水泥：淮海中聯 P·O42.5 水泥。28d 強度為 49.5MPa；

粉煤灰：國華 II 級粉煤灰，需水量比為 98%；

細骨料：III 區(qū)細沙，細度模數 1.8；

碎石：采用粒徑在 31.5～40mm 單級配多棱角碎石；

減水劑：江蘇蘇博特 JM-10，減水率 18%；

植生土：經過曬干、粉碎，粒徑小于 2.5mm 的施工地的原有表層土，如土壤不好，可按一定比例混合鋸末、磨碎的稻殼等新鮮有機物，并進行發(fā)酵處理；

種子：選用普通耐鹽堿草坪草；

保水劑：聚羧酸鹽保水劑。

2 配合比的設計及確定

2.1 骨料用量的確定

本配合比依據混凝土的配合比設計作為基礎，設定 1m3的混凝土其表觀體積就是由骨料堆積而成，選擇 31.5～40mm單級配粒徑可以制造大量空隙。經實測，緊密堆積密度為1523kg/m3，表觀密度為 2718kg/m3?？紤]到大面積施工時，原料的粒徑會有波動，對堆積密度有影響，所以要加入修正系數，此修正系數應根據各產地的不同，經多次試驗自行確定。本次試配骨料取緊密堆積密度為 1500kg/m3，表觀密度為2700kg/m3。

2.2 水灰比的確定

水灰比的大小影響著強度的同時，還會影響空隙率。水灰比過大時，漿體太稀會導致水泥漿下沉嚴重，表層強度和底層強度差距大，表層易脫落；水灰比過小時，漿體粘稠，不易均勻的包裹住骨料表面，形成部分的粘結點及粘結面積減少，也會降低強度。經試驗后確定，水灰比在 0.2～0.35 時較理想。由于南北方地質問題，生產的水泥成分也有一定的差異，因此，對于其他地方的水泥性質的不同，建議進行多次試驗，尋找適合自己的水灰比。

2.3 配合比的確定

本文所用骨料的緊密堆積密度 1500kg/m3、表觀密度為2700kg/m3，由此可以得出骨料的孔隙率為 44.4%。在骨料用量 1500kg/m3時，混凝土的孔隙率可以根據實際情況的需要設定在 20%～30%，本次配合比設定在 25%，那么漿體體積為44.4%-25%=19.4%，即 194mL。經計算得出表 1。

表1 理論植被混凝土框架配合比 kg/m3

經試拌混凝土后發(fā)現，W/C 為 0.20 時，拌合物較干，會形成部分水泥水化不充分的現象；W/C 為 0.25 時的狀態(tài)良好，符合施工要求；W/C 為 0.30 時，拌合物已有稍許留漿現象；而 W/C 為 0.35 時，漿體流動性偏大，形成漿體沉降，不建議采用。所以此次配合比選取 0.25 的水灰比。

2.4 摻合料的確定

為減少生產成本，同時達到低碳環(huán)保的要求，需要進行配合比的優(yōu)化?？蛇x擇礦渣粉、粉煤灰、石灰石粉等工業(yè)廢料作為摻合料。此次優(yōu)先選擇礦渣粉和粉煤灰。礦粉取代量分別為 15% 和 18%，粉煤灰的取代量分別為 10% 和 12%，配合比如表 2。

表2 加入摻合料植被混凝土框架配合比 kg/m3

經過試配后，當礦粉的摻量為 18%、粉煤灰的摻量為10% 時，混凝土的狀態(tài)最好，并且制作出的試塊經過水養(yǎng)，28d 的強度最高，平均強度在 7.6MPa。

2.5 植生土的配制

植生土按照施工處的土壤質量進行配制，加入聚羧酸鹽保水劑或其他土壤保水劑。保水劑在平時雨水豐裕時，可吸收水分，一般的保水劑能迅速吸收 400 倍左右的純水，把蒸發(fā)、滲透及流失掉的水分儲存起來，形成一個微型的水庫，等到天氣干旱時再釋放出去，而植物的根系吸水力普遍大于保水劑的保水力，所以水分可以被植物根莖輕易的吸收使用[2]。為了使植生土有較大的流動性，可以根據情況增加特細砂，或者鐵尾礦渣等工業(yè)廢渣以及粉煤灰混合作為摻合料。植生土的含水量根據摻合料的摻量會有部分的浮動，一般控制在 25% 左右。在工業(yè)廢渣的選擇上應注意 pH 值的波動，控制在中性范圍內。本文所用植生土的組分如表 3 所示。

表3 植被混凝土植生土配合比 kg/m3

2.6 種子的確定

種子應優(yōu)先考慮使用普通耐鹽堿草坪草。在施工前，先對種子在配制好的植生土里進行發(fā)芽試驗。對于不同種類的草種，要根據其特性有針對性的配制植生土，然后分類種植，進行密集度及發(fā)芽率的統(tǒng)計，確定好種子的用量后再大規(guī)模施工。如選擇其他不耐鹽堿的品種，可另外準備混凝土防水劑。本文經過試種，選擇用量為 60kg/m3。試種效果見圖1。

圖1 種子攪拌在植生土內 7d 后發(fā)芽的效果

3 施工流程及注意事項

3.1 搭模

對于框架式植被混凝土來說，不需要放線、掛網及坡面錨桿的施工等一系列繁瑣步驟，只需要稍微的清理一下坡面，像一般工地上的搭模即可。任何坡度、長度、寬度都可以隨意搭設。坡度較緩的，只需要搭建四周的擋板。對于有養(yǎng)護要求的，可以在搭模的同時安裝養(yǎng)護系統(tǒng)線路。

3.2 澆灌混凝土

將攪拌好的混凝土灌入搭好的框架中，一般環(huán)境下中途無需搗振，澆灌完畢后進行整平壓實。如坡度較陡，帶有上擋板的，可以在中途進行人工搗實。

3.3 澆灌植生土

當框架式植被混凝土凝固后，灌入混合種子的植生土。若施工方指定草種不是耐鹽堿性草種，在時間充裕的時候，可以經常噴水養(yǎng)護混凝土框架，使其自行泛出鹽堿，28d后堿含量已經不足 10%，對種子影響不大，沖洗干凈后再噴播植生土[3]。在時間不充裕時，也可以先使用混凝土防水劑噴淋凝固后的混凝土，使防水劑包裹混凝土，等防水劑干了再噴播植生土。對于基層較厚的混凝土，可以間隔一段時間，多次噴淋防水劑。其防水劑的主要目的是為盡可能多地包裹住混凝土，防止鹽堿滲出，保護草種。

3.4 養(yǎng)護

經過 24h 的帶模養(yǎng)護，植生土穩(wěn)固后即可脫模。脫模后，可以在表層加蓋無紡布或其他保墑材料，既能起控溫作用，還能提高種子的出芽率和成活率，又能防止飛禽的啄食和破壞。在養(yǎng)護期間，要關注出芽是否均勻，對于不勻稱的部位進行補植，未成活的幼苗部分進行替換。本文試驗成品效果見圖 2 及圖 3。

圖2 植生土灌入框架后 3d 效果

圖3 植生土灌入框架后 7d 效果

4 結論

（1）框架式植被混凝土可以同時提供安全保障和綠化環(huán)境，解決混凝土和植物共存的矛盾問題。

（2）其施工方便快捷強度高、施工地理環(huán)境和氣候環(huán)境要求低、保水性優(yōu)于傳統(tǒng)的植被混凝土，同時擁有成本優(yōu)勢。

（3）由于骨料框架里的孔隙率較連貫，植草的根系可以輕易穿透混凝土扎入地表，使其不塌方、不脫落、不裂縫、不變形，可以用于加強加固江河堤防，防止水土的流失，恢復綠化生態(tài)。也可作為綠色裝飾混凝土使用，提高人們生態(tài)意識，改善城市綠化環(huán)境。

[1] 李繼業(yè)，劉經強，徐羽白．特殊材料新型混凝土技術[M].化學工業(yè)出版社，2007．

[2] 吳季懷．高吸水保水材料[M]．化學工業(yè)出版社，2005．

[3] 史才軍．[美]；史才軍，鄭克仁，編譯．楊南加，審校．堿—激發(fā)水泥和混凝土[M]．化學工業(yè)出版社，2008．

［通訊地址］徐州市銅山經濟開發(fā)區(qū)第三工業(yè)園盛寶路西首徐州中聯混凝土有限公司（221100）

徐新（1985―），男，助理工程師，主要從事混凝土設計及耐久性研究，特殊混凝土的研發(fā)及應用。