多孔連續(xù)型綠化混凝土主要特性研究

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 一、綠化混凝土概述
    綠化混凝土是指能夠適應(yīng)植物生長(zhǎng)、可進(jìn)行植被作業(yè)的混凝土及其制品，具有保護(hù)環(huán)境、改善生態(tài)條件、基本保持原有防護(hù)作用三大功能。綠化混凝土可再造自然水環(huán)境，增加護(hù)砌材料表面透水透氣性，提高濕熱交換能力，降低護(hù)砌材料表面溫度，減少城市熱島效應(yīng)，維護(hù)水生態(tài)鏈，增加河流自我凈化能力，減少因開(kāi)采砂石對(duì)山林及河道的破壞，減少水泥用量和二氧化碳排放量。
    多孔連續(xù)型綠化混凝土是綠化混凝土的一種類(lèi)型，采用隨機(jī)結(jié)構(gòu)無(wú)砂混凝土作為植物生長(zhǎng)基體，并在孔隙內(nèi)充填植物生長(zhǎng)所需的物質(zhì)。
    多孔連續(xù)型綠化混凝土分為普通多孔連續(xù)型綠化混凝土和復(fù)合多孔連續(xù)型綠化混凝土兩類(lèi)。我國(guó)研制開(kāi)發(fā)的復(fù)合多孔連續(xù)型綠化混凝土主要特點(diǎn)是：周邊采用高強(qiáng)度混凝土保護(hù)框并兼作模具，中間填筑無(wú)砂混凝土成型，解決了無(wú)砂混凝土生長(zhǎng)基的構(gòu)件化問(wèn)題；采用普通硅酸鹽水泥，打破了日本有關(guān)機(jī)構(gòu)提出的應(yīng)采用低堿性高爐Ｂ、Ｃ型水泥的局限；利用廢磚石作為長(zhǎng)效肥載體，以緩慢分解、轉(zhuǎn)化氨基酸方式獲得緩釋肥。這種綠化混凝土獲得“環(huán)保型綠化混凝土”的美譽(yù)。
    二、多孔連續(xù)型綠化混凝土特性的研究
    多孔連續(xù)型綠化混凝土特性研究的基本問(wèn)題是多孔連續(xù)型綠化混凝土的特定結(jié)構(gòu)、特殊的植物生長(zhǎng)環(huán)境及相互關(guān)系。
    １．溫度環(huán)境問(wèn)題
    溫度是植物生長(zhǎng)的必要條件之一，因此，研究綠化混凝土的溫度變化規(guī)律十分重要。多孔連續(xù)型綠化混凝土表層溫度與地表溫度的變化規(guī)律有所不同。
    （１）夏季高溫問(wèn)題
    多孔連續(xù)型綠化混凝土吸收并蓄存太陽(yáng)輻射熱能，表層溫度較高，不僅影響花草種子發(fā)芽率，而且影響花草生長(zhǎng)。當(dāng)溫度超過(guò)一定限度時(shí)，很多草會(huì)出現(xiàn)熱休眠現(xiàn)象。
    （２）冬季低溫問(wèn)題
    經(jīng)實(shí)驗(yàn)可得，多孔連續(xù)型綠化混凝土冬季表層溫度高于地表溫度。在季節(jié)性寒冷地區(qū)，冷季型草的可選擇范圍十分有限，而多孔連續(xù)型綠化混凝土則拓展了植物可選擇范圍。
    ２．濕度環(huán)境問(wèn)題
    對(duì)多孔連續(xù)型綠化混凝土保濕能力模擬試驗(yàn)表明：實(shí)驗(yàn)２０ｄ后，風(fēng)干影響深度為１２０～１４０ｍｍ；至３０ｄ時(shí)，深度未繼續(xù)發(fā)展。表層干燥土與底層濕潤(rùn)土之間不是線性變化關(guān)系，有較明顯的分界線。因此可認(rèn)定多孔連續(xù)型綠化混凝土的耐干旱能力在２０ｄ以上。
    ３．堿性水環(huán)境下的肥效問(wèn)題
    孔隙內(nèi)水環(huán)境在初期呈弱堿性，對(duì)所施化肥有一定負(fù)面影響。
    （１）孔隙內(nèi)堿性主要來(lái)源于骨料表面的水泥水化形成的有害堿，骨料本身也具有弱堿性。銨態(tài)氮肥在ｐＨ值大于７．５的堿性水環(huán)境下，其有效成分被分解成氨氣溢出而失效。鉀鹽類(lèi)肥料在堿性水環(huán)境下發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，肥效基本不受影響。實(shí)驗(yàn)證明施加Ｋ２ＳＯ４的環(huán)保型綠化混凝土上生長(zhǎng)的花草呈富鉀狀態(tài)。磷酸和鈣或鐵、鋁在孔隙內(nèi)堿性水環(huán)境下形成遲效態(tài)，有緩釋肥作用；鎂及硼、錳、銅等微量元素的有效性降低。
    （２）表層客土對(duì)逸出氮肥的阻隔、吸收能力?？紫秲?nèi)部分銨態(tài)氮肥分解為氨氣后，會(huì)被阻隔并滯留在一定厚度的濕潤(rùn)客土中，為土中所含水分吸收。實(shí)驗(yàn)表明：隨覆土厚度、土壤濕度的增加，阻隔吸收氨氣的能力也相應(yīng)增加，表面客土層宜在２０～３０ｍｍ以上。
    ４．孔隙內(nèi)保水劑的保水能力
    孔隙內(nèi)充填土中的水分有限，在初期沒(méi)有形成孔洞間毛細(xì)水補(bǔ)給通道，需加入保水劑。常見(jiàn)各類(lèi)保水劑稱保水率都在數(shù)百倍乃至數(shù)千倍，但這只能在無(wú)離子水狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)，在有電解質(zhì)的水中，保水能力下降。在孔隙內(nèi)的水環(huán)境中，存在大量ＯＨ－、ＣＯ、ＳＯ、ＰＯ等陰離子，使保水劑保水倍率一般只能達(dá)到標(biāo)稱值的２５％～５０％。實(shí)驗(yàn)表明：丙烯酰胺型保水劑的保水倍率保留程度相對(duì)較好，而丙烯酰鹽型保水劑的剩余保水倍率最大；硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽類(lèi)對(duì)保水劑影響程度較大。
    ５．多孔連續(xù)型綠化混凝土的構(gòu)造原則
    多孔連續(xù)型綠化混凝土應(yīng)滿足如下構(gòu)造要求：
    （１）孔隙率
    主要決定植物根系的可生長(zhǎng)空間。在骨料粒徑為２５～４０ｍｍ時(shí)，孔隙率一般為２０％～４０％。為保證植物生長(zhǎng)，孔隙率不宜小于３０％。
    （２）貫通性
    隨機(jī)結(jié)構(gòu)的多孔連續(xù)型綠化混凝土孔隙間相互的貫通程度，決定著植物根系的發(fā)育擴(kuò)展及獲得養(yǎng)分補(bǔ)給的能力，而貫通性取決于水灰比及灰骨比。灰骨比大時(shí)，貫通性較差；而水灰比大會(huì)造成下層淤堵?？扇幽繙y(cè)進(jìn)行判斷。
    （３）反濾性
    無(wú)砂混凝土生長(zhǎng)基體有反濾作用。其保土能力可按下式計(jì)算：
    Ｄ／ｄ５０＝９～２０
    式中：Ｄ為無(wú)砂混凝土骨料平均粒徑；ｄ５０為被保護(hù)土特征粒徑。
    在被保護(hù)土特征粒徑小于１ｍｍ時(shí)，滿足反濾性要求的無(wú)砂混凝土孔隙率及貫通性很差，故在鋪設(shè)厚度較大（一般宜超過(guò)３００ｍｍ）時(shí)，可采用不同級(jí)配的骨料分層澆筑。反濾要求較高時(shí)，宜在底層鋪設(shè)高纖度（ｄｔｅｘ≥１５）土工布。