淺談植生混凝土的應用與發展

任 耿 任 行

（1.中建八局第二建設有限公司，山東 濟南 250000；2.安徽理工大學 土木建筑學院，安徽 淮南 232000）

1 植生混凝土的定義

近年來，隨著經濟的可持續發展，人們不僅看重混凝土的結構性能，也逐漸謀求其它功能，如環境友好性、智能節約性等。因此，具有環境調節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，其已成為節約資源、保護環境的理想材料，在日本、歐洲等國家得到了較為廣泛的應用。

植生混凝土是指以一定孔徑和一定孔隙率的多孔混凝土為骨架，在多孔混凝土孔隙內充填植物生長所需的物質，植物根系生長于孔隙內或穿透多孔混凝土生長于下層土壤中的一類混凝土或混凝土制品。它以水泥、硅灰、碎石、外加劑為原料，采用孔隙率在29%—31%之間的多孔混凝土配合比。此類混凝土或混凝土制品是植物與混凝土通過混凝土孔隙內的植物生長有機結合而成的新型混凝土。它適合于大面積、 現場施工的綠化工程，尤其是大型工程的景觀修復等，具有廣闊的應用前景及巨大的環境和社會效益。

2 植生混凝土的特點

植生混凝土與普通混凝土相比，在環境保護、改善生態條件、保持原有防護作用等方面更有優越性。植生混凝土的優越性來源于其自身的結構特點，它連通的孔隙為植物生長提供空間，并可儲存植物生長養分和水分。同時，植生混凝土滿足普通混凝土的強度，在用于護坡、護堤時，既可防止水土流失，又具備原有防護功能。

3 植生混凝土的工藝

植生混凝土的工藝根據其自身特點大致可分為：植生混凝土的攪拌、植生混凝土的堿性改良、植生混凝土的基質配制、植生混凝土的應用范圍四個部分，下面我們將逐一分析。

3.1 植生混凝土的攪拌

在施工現場中，普通混凝土為達到一定的密實度，普遍采用振動成型工藝，顯然該工藝不適合于植生混凝土。通過研究，我們發現攪拌工藝會對植生混凝土的強度和孔隙率有較大的影響，蔣正武[4]等人通過對兩種攪拌工藝的分析，來確定攪拌工藝對孔隙率和強度的影響程度。這兩種攪拌工藝分別是：一次加料法，即將定量的膠凝材料、骨料、外加劑等投入攪拌機中攪拌，接著加水攪拌；水泥裹石法，先用少量的水把骨料表面濕潤，接著投入膠凝材料并進行攪拌，最后再加足夠的水進行攪拌。通過對這兩種方法的結果對比，我們可以發現采用水泥裹石法的植生混凝土其強度明顯提高，孔隙率下降較少，被認為是可以利用和推廣的攪拌方法。

3.2 植生混凝土的堿性改良

實驗表明，當混凝土表面pH 值在8-9 左右，最適合植物生長。我國受限于低堿度水泥資源的不足，普遍采用普通硅酸鹽水泥制作植生混凝土，因此由普通硅酸鹽水泥制作的植生混凝土，其孔隙中水的pH 值超過8-9，嚴重阻礙植物成長，因此對植生混凝土的堿性改良顯得尤為重要。

通過研究，我們發現植生凝土孔隙內堿的來源有3 種途徑： ①水泥自身水化時產生的Ca (OH)2，其在水泥固相中約占20%～25%；②水泥原料中的粘土和燃料煤引入的Na+、K+，其堿性可以折合為Na2O 計算，一般占水泥重量的0.6%～1.0%；③水泥外加劑引入的堿。顯然，對堿性影響最大的是Ca(OH)2。

因此，植生混凝土的堿性改良的關鍵是針對水泥水化時產生的Ca(OH)2。我們可通過以下方式：①摻入某些物質與氫氧化鈣反應來降低堿度；②延長自然養護時間；③在混凝土上噴灑一層成膜劑，從而防止混凝土表層的OHˉ影響植物的生長。

3.3 植生混凝土的基質配制

植生混凝土的基質配制是指通過對植生混凝土孔隙內填充的材料的配置，從而為植物提供賴以生長的載體，更好的為植物生長提供養分和水分。植生混凝土的基質應具有較好的穿透性、滯水滯肥性，其應當具有較好的酸堿性，材料來源廣泛，無有害成分等優點。

植物生長基可以被當作人工土壤，它可以用草酸土、 珍珠巖、蛭石以及木渣等基本材料和滯水劑、肥料。配制生長基需要由植物種類來決定，生長基的填充手段包括壓力灌漿或浸漬。

3.4 植生混凝土的應用范圍

植生混凝土主要是被用于河道的護堤和公路路邊的護砌，據文獻記錄，到2001年為止，在日本全境的河道護堤的施工面積為211 000m2，其中使用植生混凝土的面積約為40 000m2，約占19%；但是在我國有關植生混凝土應用的報道甚少，僅有安徽、吉林、上海、天津等地有局部的試驗性應用。

（1）在2003年，上海采用日本植生混凝土技術，在嘉定區內的西江河堤治理工程中選擇長度為500m 的河道進行試驗，該工程護坡坡度為1∶2.50，在斜坡的高程為1.80—3.20m 的范圍內鋪設植生混凝土預制塊，植生混凝土上的客土厚度為2—3cm。在常水位以上的區域栽種白三葉、狗牙根和結縷草；在常水位以下的區域栽種千屈菜和黃昌蒲。在經過噴播后7—10d，草出芽變綠，2 個月后，水生植物開花。施工1年后，植生混凝土的表面被大量的雜草覆蓋，長勢喜人，表明試驗取得了成功。

（2）在2001年5月，吉林某公司在本省的梅海河口市城區防洪堤壩的迎水面進行了植生混凝土砌護實驗。實驗區域長為909m、寬為5.4m，面積約為4 908.6m2。區域內構件采用六角形，對邊距為52cm，厚度為10cm。播種2 個月后，最長的植草草葉為6～8cm，穿透混凝土板被草根穿透。在經過一場大雪后，植生混凝土表面仍有草生長，表明植生混凝土抗凍性能好于地面，更有益于植物生長。

此外，北京、浙江等地也有區域試驗性應用工程。

4 植生混凝土存在的問題

從當前的使用和理論發展情況來看，植生混凝土在我國的應用仍處于起步階段，有較大的潛力和前景。為推進植生混凝土在我國的廣泛應用，以下幾個方面值得我們關注：（1）植生混凝土的施工技術，包括配合比計算，成型方法等；（2）適用于不同植物生長的孔隙率；（3）適合制作植生混凝土的粗骨料以及其粒徑、種類；（4）有益于植生混凝土內部堿性改良的方法；（5）植物混凝土生長基的工藝完善；（6）植生混凝土養分和耐久性的處理；（7）擬定有關技術規章和使用規范；（8）出臺相應的鼓勵政策。

5 結論與展望

傳統混凝土缺乏足夠的透氣性和透水性，其在結構中調節溫度和濕度的能力較差，容易產生“熱島現象”。降雨時，傳統混凝土的不透水性使得路面容易積水，影響正常交通，并且雨水不易滲漏至地下，不利于緩解地下水的枯竭。另外，混凝土表面顏色灰暗，給人以沒有生機的感覺，缺乏藝術的美感。

因此，應用并推廣既可作為建筑材料，又能與周圍自然生態環境融為一體的植生混凝土材料具有重大意義。植生混凝土不僅可以提高建筑物的感觀，增加藝術美感，而且可以減少對環境的破壞，滿足環保的要求。現在，雖然有關植生混凝土的開發和應用在我國處于初級階段，但隨著人們對建筑物感觀要求的提高和對環境保護的重視，植生混凝土必將成為混凝土未來發展的重要方向。

[1]董建偉.多孔連續型綠化混凝土主要特性研究[J].中國水利，2003，(6).

[2]董建偉.隨機多孔型綠化混凝土孔隙內鹽堿性水環境及改造[J].吉林水利，2003，(10).

[3]董建偉.隨機多孔型綠化混凝土主要生長環境與構造特性[J].吉林水利，2003，(8).

[4]蔣正武.若干因素對多孔透水混凝土性能的影響[J].建筑材料學報，2005，8(5).

[5]衛明.綠化混凝土的基本特性及其在河道工程中的應用[J].上海水務，2005，21(4).

[6]孫永軍.環保型綠色植被混凝土的開發與應用[J].水利水電技術，2004，35(1).

[7] 丁旭東.綠化混凝土的研究和應用[J].新型建筑材料，2005，(5).

[8]高建明.植生型多孔混凝土性能的試驗[J].江蘇大學學報(自然科學版)，2005，26(4).

[9]樊建超.植物相容型生態混凝土的制備試驗與研究[J].福建林業科技，2005，32(3).

[10]孫道勝.無砂大孔綠化混凝土制備的初步研究[J].安徽建筑工業學院學報(自然科學版)，2004，12(1).