再生多孔混凝土在邯郸地区护坡的植生适应性研究

孙彦鹏，李文星，王晓凡

(1.河北工程大学 水利水电学院，河北 邯郸 056002； 2.邯郸市水利水电勘测设计研究院，河北 邯郸 056000)

1 概 述

植生混凝土是以具有一定孔隙率的多孔混凝土为基本骨架，在孔隙中填充植物生长所需要的营养基质，在其表面覆盖一层土壤供植物生长，植物根系穿透混凝土内部孔隙，在混凝土下方的土壤中生根，从而达到保护护坡的效应。这是一种既能与自然生态系统协调共生，又能减少对生态环境的负荷，同时又为人类构造舒适环境的新型混凝土[1]。我国对于植生混凝土的研究和应用还处于发展阶段，但近年来也出现了相当多的研究成果。李庆刚[2]、周锡玲[3]、李政启[4]的研究表明，多孔混凝土的孔隙率对植被生长起着关键作用。蒋昌波等[5]的研究表明，多孔混凝土的植生性与其孔隙率、水灰比及骨料级配有关。全洪珠[6]的研究表明，多孔混凝土的植生性受覆盖土壤层厚度和混凝土厚度的影响。陈景[7]、朱炯[8]等研究表明，多孔混凝土的孔隙填充物是决定植物生长状况的重要因素。

综上所述，我国学者对植生性能的影响因素有一定研究，但目前仍无合理、统一的配比方法，在一定程度上限制了植生混凝土的广泛应用。本文针对邯郸地区的气候特点和土壤性质，对当地的多孔混凝土植生适应性进行研究，为邯郸地区的植生混凝土推广应用提供研究依据。

2 植生试验设计

2.1 植生混凝土配合比

李文星[1]通过对再生骨料多孔混凝土配合比的试验研究，确定了满足抗压强度、透水性、有效孔隙率三者平衡的较高强度、合理透水性的最优配合比。本次实验采用李文星的试验结果，取目标孔隙率为30%，骨料粒径为20～25 mm，水胶比为0.30作为植生混凝土的配合比。

2.2 种植植物的选择

我国一些常用的植生草种根系、地上高度及抗性情况见表1，对草种植物的根系状况、地上高度及其抵抗不利环境的能力进行了分析，本试验根据植物自身特性和邯郸地区气候特征，优选出高羊茅和多年生黑麦草两种草本植物。

2.3 种植基材料的选择

考虑植生混凝土的多孔内部结构，在选择种植基材料时应该选择易于填充、具有良好的吸水保水性且肥效持久的材料。植生混凝土中的种植基配合比见表2。

表1 中国部分常用草中的根系、地上高度及抗性等情况

注：表1中A表示很好，B表示良好，C表示一般

表2 种植基配合比

注：天然土壤，过0.35 mm标准筛筛分，选取筛过的土壤；木屑粉(微量)，过0.05 mm标准筛筛分，选取过筛木屑粉。

3 植生试验结果分析

按照一定配合比配置的种植基填充到多孔混凝土中，并在其表面覆盖土壤；将提前选好的黑麦草和高羊茅播种在已经确定的多孔混凝土最优配合比下浇筑成型的混凝土上进行植生对比试验。播种下草种后，要对其进行洒水灌溉，以保证表层土壤的湿润；试验期间对草的萌芽时间、长势、根系状况以及根茎在混凝土中的穿透情况等进行观察，对两种草种的植生情况进行对比，整理记录表见表3。

表3 草种生长状况对比表

图1是黑麦草种植第60天的生长情况，图2是高羊茅种植第60天的生长情况，图3 黑麦草扎根混凝土的生长情况，图4是高羊茅扎根混凝土的生长情况。

对多孔混凝土植生试验进行观察，分析表3可以发现，黑麦草的萌芽时间比高羊茅的萌芽时间要长，两种植物的成活率都比较高，均达到80%以上。但高羊茅的成活率达到90%，要高于黑麦草。观察图3和图4可知，高羊茅长势旺盛，黑麦草长势略稀疏，但二者长势均为良好；黑麦草有少量根系穿透混凝土扎根到下方土壤中，而高羊茅有较多根系穿透混凝土，扎根到下方土壤中。

图1 黑麦草种植第60天情况

图2 高羊茅种植第60天情况

图3 黑麦草和混凝土结合情况

图4 高羊茅和混凝土结合情况

综上所述，通过对黑麦草和高羊茅的萌芽时间、成活率、生长状况以及根系在混凝土中的穿透情况的对比分析，可以得出高羊茅更适合于邯郸地区多孔混凝土的种植。

4 结 论

1) 混凝土的种植基要选取容易填充、具有优良的吸水保水性、肥效持久、环保无污染的材料，本文的混凝土种植基选用磷肥、保水剂、木屑粉等材料，可以为植物在孔隙中生长提供所需养分。

2) 在优选草种时，不仅要选择与当地气候条件和土壤环境相适应，还要耐干旱、耐盐碱、根系发达的草本植物，根系发达，易于储水，更有利于植物根部贯穿混凝土层。

3) 根据邯郸当地的气候和土壤条件，优选出黑麦草和高羊茅两种植物，经过植生试验，对比两种植物的成活率、长势以及能否穿透混凝土层扎根于下部土壤等，优选出高羊茅更适用于邯郸地区的河道护坡种植。