植被混凝土強度的試驗研究

王曉華

(大連職業技術學院，遼寧大連116035)

植被混凝土強度的試驗研究

王曉華*

(大連職業技術學院，遼寧大連116035)

植被混凝土邊坡綠化技術是三峽大學研發的高陡巖石邊坡綠化專有技術，最近幾年在大連得到了一些應用。但其力學性質及后續強度的研究相對不足。以某工程現場試驗為例，對其力學性進行了分析。

植被混凝土；邊坡綠化技術；力學性質；試驗研究

大連市作為一個山區丘陵城市，最近十多年來，城市建設發展很快，由于工程建設的需要，每年開挖產生的邊坡多達100余處。由于勘察、設計及施工等原因，每到雨季，特別容易產生邊坡垮塌和地質災害事故。為了美化市容環境，解決大連市巖石邊坡的植被綠化問題，采用植被混凝土邊坡綠化技術進行邊坡生態恢復是一件有意義的事情。

植被混凝土邊坡綠化技術是三峽大學科研技術人員開發的具有自主知識產權的生態防護技術，它是集巖石工程力學、生物學、土壤學、肥料學、硅酸鹽化學、園藝學、環境生態學及水土保持學科于一體的綜合環保技術。此技術主要應用于坡度介于50°～80°各類坡面的生態修復。

1 植被混凝土強度試驗的設計

植被混凝土主要由砂壤土、水泥、有機質、植被混凝土綠化添加劑組成，其中植被混凝土綠化添加劑是三峽大學的專利產品，該項技術在全國各地得到了廣泛的應用，但是在大連地區應用較少。其力學性質及后續強度的研究相對不足。更為重要的是，植被混凝土和普通的混凝土存在幾個明顯的差別。第一，是骨料的粘結方式不同，植被混凝土水泥含量小，漿液不足以包裹整個骨料；第二，對骨料的要求不同。植被混凝土的骨料是某種性質的土壤，而普通混凝土有粗、細骨料，對級配有一定的要求；第三，質量的離散性不同。植被混凝土不是工業化生產方式，施工采用常規的噴射作業，各種材料拌合的均勻性較難控制，造成了力學強度的離散性較大，而普通的商品混凝土質量控制容易，力學強度離散性小。嚴格來說，植被混凝土不是真正意義上的混凝土，而是一種水泥土，是為了提高土的力學強度，而摻入了一定含量的水泥而已，其力學強度的試驗方法可以參照《土工試驗規程》進行。

植被混凝土初期強度對基材在邊坡的自身穩定和物種發芽有重要影響。以植被混凝土基材為研究對象，以其3d齡期的無側限抗壓強度作為初期強度的代表值，對基材初期強度特征進行研究。以水泥摻量、有機質摻量為影響因素，分別設計單因素影響試驗。

2 植被混凝土無側限抗壓強度試驗

2.1 試驗材料、方法

試驗材料有土、水泥、有機質、植被混凝土綠化添加劑和水。土取自大連市黃泥川水庫某位置表土，其物理力學指標見表1。水泥為P.O.325普通硅酸鹽水泥（大連小野田水泥），干密度為3.10g，有機質采用稻殼（從普蘭店農村購買），植被混凝土綠化添加劑為三峽大學綠野環保工程有限公司生產的專利產品19JLY—2型混凝土綠化添加劑，水為黃泥川水庫水。

先將土樣烘干，磨碎，過篩，制成干粉土，然后按設計的配比稱取干粉土、水泥、有機質和植被混凝土綠化添加劑，注水攪拌至均勻，分3次裝入模具中擊實成型，制成直徑為3.91cm、高8cm的圓柱體試樣。靜置24h后脫模，脫模后用塑料袋密封裝好，放入標準養護室養護至3d齡期。無側限抗壓強度試驗使用CMT4000-10微控電子萬能試驗機，為應變控制式，試樣加載速率恒定為0.6～1.2mm/min。

表1 土樣的物理力學指標

試驗分2組進行，其中水泥摻量αw為水泥質量占干土質量的百分比(%)；齡期取為3d；有機質摻量αom為有機質質量占干土質量的百分比(%)；水灰比W/C為植被混凝土基材中水質量與水泥質量之比，按0.5定值。植被混凝土綠化添加劑摻量為按水泥摻量的50%恒定取值。

考察植被混凝土基材在2種單影響因素下初期抗壓強度的變化規律，每個影響因素3個配比，每個配比3個平行試驗。試驗內容見表2：

表2 植被混凝土基材初期強度試驗內容

2.2 試驗結果

2.2.1 植被混凝土無側限抗壓強度與水泥摻入比的關系

表3 無側限抗壓強度與水泥摻入比的關系

2.2.2 植被混凝土無側限抗壓強度與有機質摻入比的關系（見表4）

表4 無側限抗壓強度與有機質摻入比的關系

2.3 試驗結論

(1)植被混凝土基材初期強度受水泥摻量、有機質摻量等因素影響，影響程度從大至小依次為水泥摻量大于有機質摻量；隨著水泥摻量的增大，基材強度增加；隨著有機質摻量的增大，植被混凝土基材初期強度減小。

(2)工程實際應用中水泥摻量的減小利于基材pH值降低，有機質摻量的增加可提高基材的孔隙率，這都有利于植被在基材中的生長和發育。因此，在植被混凝土生態防護的工程實踐中，應根據邊坡情況及實施條件，計算植被混凝土基材保持自身穩定所必須的最小初期強度，再根據預測模型估計基材最小水泥摻量和最大有機質摻量，既可保證工程實施初期基材的自身穩定性，又有利于邊坡后期植被的恢復和持久生長。

3 植被混凝土初期強度及后期強度的試驗比較

采用直剪慢剪試驗方法，比較原狀土、植被混凝土初期及施工三年后的強度，了解土體強度變化情況。

3.1 植被混凝土初期直剪試驗研究

植被混凝土按照標準配比，標準養護3d，取樣進行直剪慢剪試驗。試樣數為3個，取平均值。試驗結果見圖1。

圖1 植被混凝土初期直剪強度

從試驗結果得出：c=28kPa，φ=26°

3.2 植被混凝土噴射施工3年后的直剪試驗研究

從噴射3年后的植被混凝土邊坡取土樣，進行直剪慢剪試驗。試樣數為3個，取平均值。試驗結果見圖2。

從試驗結果得出：c=15kPa，φ=21.5°

3.3 試驗結論

通過對原狀土直剪試驗、植被混凝土初期及3年后的直剪試驗可知，植被混凝土初期強度較原狀土有一定的提高，主要由于摻加了水泥的結果；而后期的內摩擦角反而較原狀土降低，原因主要是因為隨著植物根系的分蘗與死亡；水分的蒸發與吸收；有機質的進入與分解；各種陰陽離子的電解與結合；以及表層土體的凍融。長期來看，隨著時間的推移，植被混凝土又風化恢復成土狀。

圖2 植被混凝土噴射3年后直剪強度

4 結論

植被混凝土邊坡綠化技術在大連地區的實踐證明,該技術具有施工簡便，造價合理，綠化效果好等優點。由于冬季較寒冷，表層混凝土強度隨著時間的推移，強度逐漸降低，風化為原狀土狀態，但此時植被已經覆蓋，強度因素對邊坡的影響可以忽略。

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Experimental Investigation of Strength of Vegetation-Growing Concrete

WANG Xiao-hua
(Dalian Vocational&Technical College, Dalian Liaoning 116200,China)

The vegetation-growing concrete slope greening technology is an exclusive technology for steep rock slope greening invented by the Three Gorges College.It has been applied in Dalian in recent years,but its mechanical properties and subsequent intensity were not yet researched enough.Taking a project testing ground as an instance the paper analyzed its mechanical properties.

vegetation-growing concrete；slope greening technology；mechanical properties；experimental study

TU528

A

1004-5716(2015)12-0010-03

2014-12-14

2014-12-16

大連市建委科研資助項目（DL2012-005）。

王曉華（1974-），女（漢族），山西朔州人，副教授，研究方向：建筑施工。