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植物生長、可進行植被作業(yè)的混凝土及其制品，具有保護環(huán)境、改善生態(tài)條件、基本保持原有防護作用三大功能。綠化混凝土可再造自然水環(huán)境，增加護砌材料表面透水透氣性，提高濕熱交換能力，降低護砌材料表面溫度，減少城市熱島效應，維護水生態(tài)鏈，增加河流自我凈化能力，減少因開采砂石對山林及河道的破壞，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型，采用隨機結構無砂混凝土作為植物生長基體，并在孔隙內充填植物生長所需的物質。
    多孔連續(xù)型綠化混凝土分為普通多孔連續(xù)型綠化混凝土和復合多孔連續(xù)型綠化混凝土兩類。我國研制開發(fā)的復合多孔連續(xù)型綠化混凝土主要特點是：周邊采用高強度混凝土保護框并兼作模具，中間填筑無砂混凝土成型，解決了無砂混凝土生長基的構件化問題；采用普通硅酸鹽水泥，打破了日本有關機構提出的應采用低堿性高爐Ｂ、Ｃ型水泥的局限；利用廢磚石作為長效肥載體，以緩慢分解、轉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。
    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題是多孔連續(xù)型綠化混凝土的特定結構、特殊的植物生長環(huán)境及相互關系。
    １．溫度環(huán)境問題
    溫度是植物生長的必要條件之一，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）夏季高溫問題
    多孔連續(xù)型綠化混凝土吸收并蓄存太陽輻射熱能，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。當溫度超過一定限度時，很多草會出現(xiàn)熱休眠現(xiàn)象。
    （２）冬季低溫問題
    經(jīng)實驗可得，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)境問題
    對多孔連續(xù)型綠化混凝土保濕能力模擬試驗表明：實驗２０ｄ后，風干影響深度為１２０～１４０ｍｍ；至３０ｄ時，深度未繼續(xù)發(fā)展。表層干燥土與底層濕潤土之間不是線性變化關系，有較明顯的分界線。因此可認定多孔連續(xù)型綠化混凝土的耐干旱能力在２０ｄ以上。
    ３．堿性水環(huán)境下的肥效問題
    孔隙內水環(huán)境在初期呈弱堿性，對所施化肥有一定負面影響。
    （１）孔隙內堿性主要來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。鉀鹽類肥料在堿性水環(huán)境下發(fā)生復分解反應，肥效基本不受影響。實驗證明施加Ｋ２ＳＯ４的環(huán)保型綠化混凝土上生長的花草呈富鉀狀態(tài)。磷酸和鈣或鐵、鋁在孔隙內堿性水環(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）表層客土對逸出氮肥的阻隔、吸收能力。孔隙內部分銨態(tài)氮肥分解為氨氣后，會被阻隔并滯留在一定厚度的濕潤客土中，為土中所含水分吸收。實驗表明：隨覆土厚度、土壤濕度的增加，阻隔吸收氨氣的能力也相應增加，表面客土層宜在２０～３０ｍｍ以上。
    ４．孔隙內保水劑的保水能力
    孔隙內充填土中的水分有限，在初期沒有形成孔洞間毛細水補給通道，需加入保水劑。常見各類保水劑稱保水率都在數(shù)百倍乃至數(shù)千倍，但這只能在無離子水狀態(tài)下實現(xiàn)，在有電解質的水中，保水能力下降。在孔隙內的水環(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到標稱值的２５％～５０％。實驗表明：丙烯酰胺型保水劑的保水倍率保留程度相對較好，而丙烯酰鹽型保水劑的剩余保水倍率最大；硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽類對保水劑影響程度較大。
    ５．多孔連續(xù)型綠化混凝土的構造原則
    多孔連續(xù)型綠化混凝土應滿足如下構造要求：
    （１）孔隙率
    主要決定植物根系的可生長空間。在骨料粒徑為２５～４０ｍｍ時，孔隙率一般為２０％～４０％。為保證植物生長，孔隙率不宜小于３０％。
    （２）貫通性
    隨機結構的多孔連續(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)育擴展及獲得養(yǎng)分補給的能力，而貫通性取決于水灰比及灰骨比?；夜潜却髸r，貫通性較差；而水灰比大會造成下層淤堵?？扇幽繙y進行判斷。
    （３）反濾性
    無砂混凝土生長基體有反濾作用。其保土能力可按下式計算：
    Ｄ／ｄ５０＝９～２０
    式中：Ｄ為無砂混凝土骨料平均粒徑；ｄ５０為被保護土特征粒徑。
    在被保護土特征粒徑小于１ｍｍ時，滿足反濾性要求的無砂混凝土孔隙率及貫通性很差，故在鋪設厚度較大（一般宜超過３００ｍｍ）時，可采用不同級配的骨料分層澆筑。反濾要求較高時，宜在底層鋪設高纖度（ｄｔｅｘ≥１５）土工布。