浅谈植生混凝土的应用与发展

任 耿 任 行

（1.中建八局第二建设有限公司，山东 济南 250000；2.安徽理工大学 土木建筑学院，安徽 淮南 232000）

1 植生混凝土的定义

近年来，随着经济的可持续发展，人们不仅看重混凝土的结构性能，也逐渐谋求其它功能，如环境友好性、智能节约性等。因此，具有环境调节功能的植生混凝土便水到渠成。由于植生混凝土具有特殊功能，其已成为节约资源、保护环境的理想材料，在日本、欧洲等国家得到了较为广泛的应用。

植生混凝土是指以一定孔径和一定孔隙率的多孔混凝土为骨架，在多孔混凝土孔隙内充填植物生长所需的物质，植物根系生长于孔隙内或穿透多孔混凝土生长于下层土壤中的一类混凝土或混凝土制品。它以水泥、硅灰、碎石、外加剂为原料，采用孔隙率在29%—31%之间的多孔混凝土配合比。此类混凝土或混凝土制品是植物与混凝土通过混凝土孔隙内的植物生长有机结合而成的新型混凝土。它适合于大面积、 现场施工的绿化工程，尤其是大型工程的景观修复等，具有广阔的应用前景及巨大的环境和社会效益。

2 植生混凝土的特点

植生混凝土与普通混凝土相比，在环境保护、改善生态条件、保持原有防护作用等方面更有优越性。植生混凝土的优越性来源于其自身的结构特点，它连通的孔隙为植物生长提供空间，并可储存植物生长养分和水分。同时，植生混凝土满足普通混凝土的强度，在用于护坡、护堤时，既可防止水土流失，又具备原有防护功能。

3 植生混凝土的工艺

植生混凝土的工艺根据其自身特点大致可分为：植生混凝土的搅拌、植生混凝土的碱性改良、植生混凝土的基质配制、植生混凝土的应用范围四个部分，下面我们将逐一分析。

3.1 植生混凝土的搅拌

在施工现场中，普通混凝土为达到一定的密实度，普遍采用振动成型工艺，显然该工艺不适合于植生混凝土。通过研究，我们发现搅拌工艺会对植生混凝土的强度和孔隙率有较大的影响，蒋正武[4]等人通过对两种搅拌工艺的分析，来确定搅拌工艺对孔隙率和强度的影响程度。这两种搅拌工艺分别是：一次加料法，即将定量的胶凝材料、骨料、外加剂等投入搅拌机中搅拌，接着加水搅拌；水泥裹石法，先用少量的水把骨料表面湿润，接着投入胶凝材料并进行搅拌，最后再加足够的水进行搅拌。通过对这两种方法的结果对比，我们可以发现采用水泥裹石法的植生混凝土其强度明显提高，孔隙率下降较少，被认为是可以利用和推广的搅拌方法。

3.2 植生混凝土的碱性改良

实验表明，当混凝土表面pH 值在8-9 左右，最适合植物生长。我国受限于低碱度水泥资源的不足，普遍采用普通硅酸盐水泥制作植生混凝土，因此由普通硅酸盐水泥制作的植生混凝土，其孔隙中水的pH 值超过8-9，严重阻碍植物成长，因此对植生混凝土的碱性改良显得尤为重要。

通过研究，我们发现植生凝土孔隙内碱的来源有3 种途径： ①水泥自身水化时产生的Ca (OH)2，其在水泥固相中约占20%～25%；②水泥原料中的粘土和燃料煤引入的Na+、K+，其碱性可以折合为Na2O 计算，一般占水泥重量的0.6%～1.0%；③水泥外加剂引入的碱。显然，对碱性影响最大的是Ca(OH)2。

因此，植生混凝土的碱性改良的关键是针对水泥水化时产生的Ca(OH)2。我们可通过以下方式：①掺入某些物质与氢氧化钙反应来降低碱度；②延长自然养护时间；③在混凝土上喷洒一层成膜剂，从而防止混凝土表层的OHˉ影响植物的生长。

3.3 植生混凝土的基质配制

植生混凝土的基质配制是指通过对植生混凝土孔隙内填充的材料的配置，从而为植物提供赖以生长的载体，更好的为植物生长提供养分和水分。植生混凝土的基质应具有较好的穿透性、滞水滞肥性，其应当具有较好的酸碱性，材料来源广泛，无有害成分等优点。

植物生长基可以被当作人工土壤，它可以用草酸土、 珍珠岩、蛭石以及木渣等基本材料和滞水剂、肥料。配制生长基需要由植物种类来决定，生长基的填充手段包括压力灌浆或浸渍。

3.4 植生混凝土的应用范围

植生混凝土主要是被用于河道的护堤和公路路边的护砌，据文献记录，到2001年为止，在日本全境的河道护堤的施工面积为211 000m2，其中使用植生混凝土的面积约为40 000m2，约占19%；但是在我国有关植生混凝土应用的报道甚少，仅有安徽、吉林、上海、天津等地有局部的试验性应用。

（1）在2003年，上海采用日本植生混凝土技术，在嘉定区内的西江河堤治理工程中选择长度为500m 的河道进行试验，该工程护坡坡度为1∶2.50，在斜坡的高程为1.80—3.20m 的范围内铺设植生混凝土预制块，植生混凝土上的客土厚度为2—3cm。在常水位以上的区域栽种白三叶、狗牙根和结缕草；在常水位以下的区域栽种千屈菜和黄昌蒲。在经过喷播后7—10d，草出芽变绿，2 个月后，水生植物开花。施工1年后，植生混凝土的表面被大量的杂草覆盖，长势喜人，表明试验取得了成功。

（2）在2001年5月，吉林某公司在本省的梅海河口市城区防洪堤坝的迎水面进行了植生混凝土砌护实验。实验区域长为909m、宽为5.4m，面积约为4 908.6m2。区域内构件采用六角形，对边距为52cm，厚度为10cm。播种2 个月后，最长的植草草叶为6～8cm，穿透混凝土板被草根穿透。在经过一场大雪后，植生混凝土表面仍有草生长，表明植生混凝土抗冻性能好于地面，更有益于植物生长。

此外，北京、浙江等地也有区域试验性应用工程。

4 植生混凝土存在的问题

从当前的使用和理论发展情况来看，植生混凝土在我国的应用仍处于起步阶段，有较大的潜力和前景。为推进植生混凝土在我国的广泛应用，以下几个方面值得我们关注：（1）植生混凝土的施工技术，包括配合比计算，成型方法等；（2）适用于不同植物生长的孔隙率；（3）适合制作植生混凝土的粗骨料以及其粒径、种类；（4）有益于植生混凝土内部碱性改良的方法；（5）植物混凝土生长基的工艺完善；（6）植生混凝土养分和耐久性的处理；（7）拟定有关技术规章和使用规范；（8）出台相应的鼓励政策。

5 结论与展望

传统混凝土缺乏足够的透气性和透水性，其在结构中调节温度和湿度的能力较差，容易产生“热岛现象”。降雨时，传统混凝土的不透水性使得路面容易积水，影响正常交通，并且雨水不易渗漏至地下，不利于缓解地下水的枯竭。另外，混凝土表面颜色灰暗，给人以没有生机的感觉，缺乏艺术的美感。

因此，应用并推广既可作为建筑材料，又能与周围自然生态环境融为一体的植生混凝土材料具有重大意义。植生混凝土不仅可以提高建筑物的感观，增加艺术美感，而且可以减少对环境的破坏，满足环保的要求。现在，虽然有关植生混凝土的开发和应用在我国处于初级阶段，但随着人们对建筑物感观要求的提高和对环境保护的重视，植生混凝土必将成为混凝土未来发展的重要方向。

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