綠化混凝土技術(shù)在水利工程施工中的應(yīng)用

韓春生

(遼寧省水利廳，遼寧 沈陽(yáng) 110003)

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綠化混凝土技術(shù)在水利工程施工中的應(yīng)用

韓春生

(遼寧省水利廳，遼寧 沈陽(yáng) 110003)

討論綠化混凝土技術(shù)的發(fā)展沿革、分類及綠化混凝土技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用問(wèn)題，從其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、護(hù)坡板樣式及生態(tài)效益方面做了論述。綠化混凝土使用可循環(huán)使用的材料，通過(guò)一定的配比，可以使植物生長(zhǎng)在混凝土上，利用廢舊材料、增加綠化面積，同時(shí)也能產(chǎn)生良好的環(huán)境效益。

綠化混凝土；護(hù)坡板；水利工程

韓國(guó)和日本是最先創(chuàng)造和使用綠化混凝土的國(guó)家，我國(guó)技術(shù)人員學(xué)習(xí)和引進(jìn)了該技術(shù)后，形成了兩套不同的技術(shù)方法，一種是受日韓技術(shù)影響較大的綠化混凝土防護(hù)技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)要求護(hù)坡表面需覆蓋營(yíng)養(yǎng)土層方可實(shí)現(xiàn)植被的生長(zhǎng)；第二種是以國(guó)內(nèi)技術(shù)人員自己吸收相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)，創(chuàng)立的綠化混凝土技術(shù)。相對(duì)于日韓的技術(shù)，國(guó)內(nèi)的技術(shù)有了多項(xiàng)的改進(jìn)，很好的解決了供給植物生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)元素的來(lái)源、植物生長(zhǎng)鹽堿性環(huán)境的控制以及其他環(huán)境問(wèn)題[1]。使混凝土上長(zhǎng)出了青草，特別是在水利工程中，都在盡可能將工程質(zhì)量和環(huán)境保護(hù)兩個(gè)方面擺在同樣重要的位置，因此，綠化混凝土較好的解決了這兩方面的問(wèn)題，是近年來(lái)在水利工程中認(rèn)知度較高的工程環(huán)境技術(shù)之一。

1 綠化混凝土的涵義

日本相關(guān)的組織在生態(tài)材料學(xué)的基礎(chǔ)上，建立了生態(tài)混凝土的概念。其定義具體的講，首先生態(tài)混凝土是一種區(qū)別于其他建筑混凝土的特種混凝土，生態(tài)混凝土一般具有特殊的結(jié)構(gòu)性質(zhì)和表面特征。其可以減小環(huán)境負(fù)荷，與周邊自然景觀完美融合，更重要的是能為環(huán)保做出貢獻(xiàn)[1,2]。

生態(tài)混凝土又可以分為兩類，即減輕環(huán)境負(fù)荷型混凝土和生物相容生態(tài)混凝土。生物相容型生態(tài)混凝土根據(jù)實(shí)際用途又可以細(xì)分為淡水生物作用生態(tài)混凝土、海洋生物作用生態(tài)混凝土、植物作用生態(tài)混凝土和用于凈化水體用混凝土等。其中的植物作用型混凝土就是綠化混凝土。

我們國(guó)家最開始將綠化混凝土定義為:“能夠適應(yīng)綠色植物的生存、生長(zhǎng)綠色植被的混凝土及其制品”。還有一種定義，指的是其所提供的環(huán)境能夠適應(yīng)植物生長(zhǎng)，可進(jìn)行植被作業(yè)，在功能上保持原有防護(hù)作用功能、改善生態(tài)條件和保護(hù)環(huán)境的混凝土及其制品[1]”。

2 綠化混凝土的常用分類

2.1 隨機(jī)多孔型綠化混凝土[2]

這個(gè)名稱以前稱為生態(tài)多孔型混凝土或者多孔連續(xù)型混凝土。這種混凝土的特點(diǎn)是將不含砂質(zhì)的混凝土作為植物生長(zhǎng)的載體，在孔隙內(nèi)填充植物的種子或者幼苗，待植物生長(zhǎng)過(guò)程中，根系發(fā)育并穿過(guò)無(wú)沙的混凝土，并最終的扎入底層的土壤中。這種混凝土的孔隙是隨機(jī)分布的，所以稱為隨機(jī)多孔型綠化混凝土。這種技術(shù)的保護(hù)砌磚和播種性能良好，可以將砌磚和所在環(huán)境有機(jī)的聯(lián)系起來(lái)。

隨機(jī)多孔型綠化混凝土的關(guān)鍵技術(shù)是改變孔隙內(nèi)環(huán)境的酸堿度，因?yàn)椴煌闹参飳?duì)所生存的環(huán)境要求存在差異。還有一方面的因素，這種綠化混凝土技術(shù)是在日本產(chǎn)生的，其工藝要求的材料是pH值要處于8～9左右的高爐水泥，弱堿性的水泥使植物可以適應(yīng)這樣的環(huán)境。同時(shí)要在混凝土孔隙中充填苔鮮類土、保水劑、緩釋肥等材料，該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于其易播種，綠化面積大。由于我國(guó)目前還沒(méi)有這種特制水泥，因而其推廣和應(yīng)用受到了限制。

2.2 孔洞型綠化混凝土

通俗地講，就是將適合植物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)性土壤填充到混凝土的板上預(yù)留的孔洞內(nèi)，在其孔洞內(nèi)種植植物種子或者幼苗，將這種混凝土稱之為孔洞型綠化混凝土。這種混凝土分為多孔洞型塊狀綠化混凝土與孔洞型多層綠化混凝土。前一種綠化混凝土在許多城市的人行道上可以見(jiàn)到，也就是鋪設(shè)帶有孔洞的植草磚等。第二種指的是上層為多孔混凝土板，底層為向上的凹槽型，這樣就可以上層與底層聯(lián)接起來(lái)，中間的空間可以放入植物生長(zhǎng)的土壤?？锥葱偷木G化混凝土在城市的公園、街道和墻體上常?？梢钥吹?。

2.3復(fù)合隨機(jī)多孔型綠化混凝土

這種復(fù)合隨機(jī)多孔型綠化混凝土具有特殊的工藝，其周邊采用高強(qiáng)度混凝土保護(hù)框并兼作模具，在中間填充無(wú)砂混凝土并一次成型，這樣的技術(shù)基本解決了隨機(jī)多孔型綠化混凝土結(jié)構(gòu)邊緣強(qiáng)度低、有效使用面積小等問(wèn)題。此種技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)許多的河流護(hù)坡、河湖堤岸等水利工程中使用。

2.4 “沙琪瑪骨架”型綠化混凝土

“沙琪瑪骨架”綠化混凝土這個(gè)稱謂與其形態(tài)上的特點(diǎn)有關(guān)，這種綠化混凝土具備了和普通土壤相似的性質(zhì)，適合植物在其上生長(zhǎng)。與此同時(shí)，抗侵蝕能力強(qiáng)，這種工藝的的固土作用明顯。在城市公園，居民住宅的綠化，大型停車場(chǎng)、高速鐵路和公路的邊坡、江河的護(hù)堤等工程領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

2.5 自適應(yīng)植被混凝土

自適應(yīng)植被混凝土，是融入了較多現(xiàn)代技術(shù)的較先進(jìn)的新型綠化混凝土。這種綠化混凝土在本身的設(shè)計(jì)時(shí)，就融入了自動(dòng)調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)所需要的酸堿度和濕度、體系內(nèi)部為植物提供生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)元素，是未來(lái)會(huì)被大范圍推廣的綠化混凝土技術(shù)，

3 在水利工程中的應(yīng)用

3.1 綠化混凝土結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

綠化混凝土在施工中需要的材料，包括粗糙的骨料和水泥漿或樹脂等組成的綠化混凝土、噴播用的材料、覆蓋材料、草皮充填料。在水利工程施工中使用的綠化混凝土則以廢渣、碎石或者可循環(huán)使用的建筑材料作為基料，并添加部分高分子材料的預(yù)制磚塊，在縫隙中充填種子、幼苗、腐植土、緩釋肥料、保水劑等混合材料，當(dāng)周圍環(huán)境適合種子或者幼苗生長(zhǎng)時(shí)，種子發(fā)芽，幼苗成活，從而形成水利工程建設(shè)與環(huán)境保護(hù)完美結(jié)合的綠化混凝土面[3]。

水利工程中使用的綠化混凝土護(hù)坡板，其結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是在不含砂質(zhì)的混凝土周邊澆筑一圈高強(qiáng)度的混凝土邊框，這樣做的即解決了無(wú)砂綠化混凝土構(gòu)件結(jié)構(gòu)不強(qiáng)且不易成型問(wèn)題，同時(shí)降低了制作的難度。二是提邊緣強(qiáng)度的提高，因?yàn)闆](méi)有外框的綠化混凝土不易成型，外框的加入減少了其在運(yùn)輸和使用中不必要的破損。在工程應(yīng)用過(guò)程中，充填在孔隙中的種子幼苗或者肥料等很容易在水流風(fēng)雪的作用下流失。多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，六邊形的實(shí)心混凝土護(hù)坡板塊，在外觀和實(shí)用性上都是綠化混凝土技術(shù)中重要結(jié)構(gòu)形式，常用的綠化混凝土護(hù)坡板的規(guī)則參數(shù)如表1所示[4]。

表1 水利工程中常用綠化混凝土板塊的規(guī)格

3.2 在河流和湖泊等水利工程中的應(yīng)用

日本是綠化混凝土的發(fā)明國(guó)之一，其對(duì)綠化混凝土在水利工程的應(yīng)用做了大量的研究工作。在日本國(guó)內(nèi)建設(shè)的水利工程中，預(yù)制塊大部分采用了綠化混凝土。本世紀(jì)初期我國(guó)引用了此技術(shù)，上海市選擇了一段河流進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，工程護(hù)坡的坡度為1:2.5，在一定的斜坡上鋪設(shè)綠化混凝土預(yù)制塊，綠化混凝土預(yù)制塊的厚度為16 cm和25 cm兩種，采用噴播工藝進(jìn)行種草。工程完成一年后，綠化混凝土的表層長(zhǎng)出了很多的植物群落，生態(tài)效益明顯提高[3]。

在河流、湖泊和水庫(kù)等水利工程建設(shè)中，淹水區(qū)邊坡主要受兩個(gè)方面的威脅：一是外在條件，如溫度差、風(fēng)浪沖擊、降雨侵蝕等；另一方面是內(nèi)在條件，河流、湖泊河水庫(kù)內(nèi)水位變化會(huì)造成堤體堆土的流失，也就是常說(shuō)的管涌現(xiàn)象。因此，綠化混凝土在使用上除了具備一定的物理強(qiáng)度外，還應(yīng)該具有良好的反過(guò)濾功能，水及氣體等小粒子的物質(zhì)可以通過(guò)壩體，而細(xì)沙、土壤等較大顆粒則不能通過(guò)。水利工程中實(shí)施綠化混凝土技術(shù)，可以使混凝土砌塊與綠色植物更好的進(jìn)行結(jié)合，這樣能夠更好的將綠色植物種植在混凝土的砌塊空隙之間。綠化混凝土技術(shù)在進(jìn)行施工的時(shí)候也有施工步驟，在實(shí)際施工的時(shí)候要將混凝土制作成為不規(guī)則的孔徑，這樣做的目的是提高混凝土的耐久性。同時(shí)，在其中要加入一些高分子材料，這樣做的目的是為了提高施工的效果。根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蚝退臈l件，選擇適合生長(zhǎng)的植物和施用的肥料，這樣能夠避免因?yàn)樗恋脑蛟斐傻闹参锷L(zhǎng)受限的問(wèn)題[5]。

在近幾年的水利工程施工中，工程邊坡和護(hù)堤上應(yīng)用綠化混泥土技術(shù)的項(xiàng)目越來(lái)越多，這種技術(shù)的逐步成熟和推廣也推動(dòng)著其他新興技術(shù)的發(fā)展。在進(jìn)行施工的時(shí)候，綠色混凝土施工技術(shù)不僅僅能夠更好的提高護(hù)坡的質(zhì)量，同時(shí)也能更好的應(yīng)用在河道治理方面，因此，這項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用方面效果和質(zhì)量也非常好。

4 結(jié)語(yǔ)

綠化混凝土技術(shù)首先在國(guó)外出現(xiàn)并發(fā)展，我國(guó)引用其技術(shù)后根據(jù)自身的需要加以改進(jìn)，形成了豐富的種類。在水利工程的施工中，綠化混凝土技術(shù)的應(yīng)用不僅沒(méi)有降低工程本身的功能外，還增加了工程在防止雨水沖刷、避免大風(fēng)揚(yáng)塵等方面的作用，同時(shí)也能增加綠地面積，美化了河流湖泊等水環(huán)境系統(tǒng)。這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用也為城市水利建設(shè)、城市水體治理提供了一定的參考價(jià)值。

[1]馮輝榮,聶麗華,羅仁安，等.綠化混凝土的研究進(jìn)展[J].混凝土.2005(12):25-28.

[2]毛鑫.綠化混凝土在護(hù)坡工程中的應(yīng)用[J].市政技術(shù).2004,22(6):390-393.

[3]衛(wèi)明.綠化混凝土的基本特性及其在河道工程中的應(yīng)用[J].上海水務(wù).2005, 21(4):19-24.

[4]李志安. 基于綠化混凝土的水岸生態(tài)防護(hù)技術(shù)研究[D].大連:大連理工大學(xué). 2014.

[5]張莉,王俠.新技術(shù)新工藝在水利工程中的運(yùn)用[J].河南水利與南水北調(diào).2010(8): 80-81.

TV43

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1004-1184(2016)06-0076-02

2016-05-18

韓春生(1968-)，男，遼寧遼陽(yáng)人，高級(jí)工程師，主要從事水利水電工程管理與施工。