绿化混凝土在中小河流治理工程中的应用.pdf
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1、D OI : 1 0 1 6 6 1 6 j c n k i 1 1 4 4 4 6 T V 2 0 1 6 0 9 0 1 5 绿化混凝土在中d , f - f 流治理 工程中的应用 黄锦林 王立华 , ( 1 广东省水利水 电科学研究院, 广东 广州5 1 0 6 3 5 ; 2 河 口水利技术 国家地方联合工程实验 室,广东 广州 5 1 0 6 3 5 ) 【 摘要】 本文介绍了绿化混凝土的分类模式和应用特点, 并针对其制作问题, 阐述了绿化混凝土中骨料、 胶凝材 料、 填充材料的技术要求, 提出了栽种草种的选择原则, 论述了绿化混凝土施工方法和施工注意事项, 结合具体工 程给出了绿化
2、混凝土在河道治理中的应用案例, 可作为工程技术人员中小河流治理的参考。 【 关键词】 中小河流治理; 绿化混凝土; 应用特点; 材料要求; 草种选择 中图分类号 : T V 4 3 1 文献标 志码 : B 文章编号 : 1 0 0 5 - 4 7 7 4 ( 2 0 1 6 ) 0 9 - 0 0 5 9 - 0 5 Ap p l i c a t i o n o f g r e e n c o n c r e t e i n mi d d l e a n d s ma l l r i v e r r e g u l a t i o n p r o j e c t HUANG J i n l
3、i n WANG L i h u a ( 1 G u a n g d o n g I n s t i t u t e o f W a t e r R e s o u r c e s a n d H y d r o p o w e r R e s e a r c h, G u a n g z h o u 5 1 0 6 3 5 ,C h i n a ; 2 H e k o u W a t e r R e s o u r c e s T e c h n i c a l S t a t e L o c a l J o i n t E n g i n e e r i n g L a b o r a t
4、 o r y , G u a n g z h o u 5 1 0 6 3 5, C h i n a ) A b s t r a c t : I n t h e p a p e r , c l a s s i f i c a t i o n m o d e a n d a p p l i c a t i o n c h a r a c t e ri s t i c s o f g r e e n i n g c o n c r e t e a r e i n t r o d u c e d T e c h n i c a l r e q u i r e me n t s o f a g g r
5、e g a t e,g e l l e d ma t e ria l a n d fi l l i n g ma t e ri a l s i n g r e e n i n g c o n c r e t e a r e d e s c rib e d S e l e c t i o n p rin c i p l e o f p l a n t i n g g r a s s s e e d i s p r o p o s e d Gr e e n i n g c o n c r e t e c o n s t r u c t i o n me t h o d a n d c o n s
6、t ruc t i o n p r e c a u t i o n s a r e d e s c ri b e d C o n c r e t e p r o j e c t s a r e c o mb i n e d t o g i v e a p p l i c a t i o n c a s e o f gre e n i n g c o n c r e t e i n ri v e r c o n t r o l ,w h i c h c a n b e r e g a r d e d a s r e f e r e n c e o f e n gi n e e ri n g t
7、e c h n i c i a n s i n s ma l l a n d me d i u m fi v e r c o n t r o 1 Ke y wo r d s:s ma l l a n d me d i u m- s i z e d ri v e r c o n t r o l ;g r e e n i n g c o n c r e t e;a p p l i c a t i o n c h ara c t e ris t i c s ;ma t e ria l r e q u i r e me n t s ; gra s s s e e d s e l e c t i o n
8、 1 前言 绿化混凝土是能够适应植物生长 , 可进行植被作 业 , 具有保持原有防护功能、 保护环境、 改善生态条件 的混凝土及其制品。绿化混凝土又称为植物相容混凝 土或植 被混凝土 , 是生态 混凝 土 的一 种 。绿 化混 凝 土技术最早起源于 日本, 目前已被广泛应用于建筑物 墙面绿化、 屋顶花园、 停车场绿化、 住宅小区绿化、 城市 休闲绿地、 高速公路边坡等工程建设当中, 近年来, 也 被引入水利工程建设。 当前 , 中国正在大力开展中小河流治理工作 , 需要 完成 5 0 0 0多条 中小河流重点河段的治理任务, 涉及 9 0 0 0多个项 目, 治理河 长高达 6万多 千米 。工
9、程 投资 大、 任务重、 要求高, 要完成好此项工作, 实现“ 流畅、 水 清、 岸绿、 景美” 的治理目标, 河道岸坡及堤防工程护坡 必须满足绿色、 生态要求。传统浆砌石或混凝土护坡 5 9 L 3 水利建设与管理 2 0 1 6 年- 第9 期 由于不利于生态平 衡和环境绿化 , 不能满足河道绿 色 、 生态 的治理 要求 , 在 中小河 流治理工 程 中应尽量 少用 或不用, 而绿化混凝土由于其 自身独特优势, 却是中小 河流治理工程 中可推广应用 的生 态型护坡材料 。 2 绿化混凝土分类模式 绿化混凝土种类较 多, 有 “ 广 义” 和“ 狭 义” 两种分 类模式 。“ 广 义” 的
10、绿化混凝土 包括 “ 敷设式绿 化混凝 土 ” “ 孑 L 洞型 绿 化 混 凝 土 ” 和 “ 随 机 多孑 L 型绿 化混 凝 土” , “ 狭义” 的绿化混凝土特指 “ 随机多孔型绿 化混凝 土” 。本文中所谈到的绿化混凝土 , 专指“ 狭义” 的绿 化混凝土 , 即随机多孔型绿化混凝土 。 2 1 敷设式绿化混凝土 敷设式绿化混凝土是在普通混凝土 的表面 固定植 被网, 通过在植被网上喷涂一定 比例配制的胶黏材料 ( 胶黏材料由植物秸壳粉末、 肥料 、 保水剂、 草籽混合物 等组成 ) , 构成植物生长 的基 体 , 通过 一定 养护便 可 以 长草 。敷没式绿化混凝土多用于裸露岩石面
11、 和既有混 凝土面的绿化 。 2 2 孔洞型绿化混凝土 孑 L 洞型 绿化 混凝 土 的实 体与 普通 混 凝 土材料 相 同 , 与普通 混凝 土不 同的是在混凝 土结构 上设置 了一 定 比例的孔洞 。孔 洞型绿 化混凝 土铺 筑后 , 这 些孔 洞 中填入土或其他植物生长基质 , 填土或植物生长基质 通过孔 洞能 与混 凝土结 构下 的土壤相 连 , 孑 L 洞 中栽种 绿色植物 , 通过一 定养 护便 可 以成 活。孔洞 型绿化 混 凝土 目前被广泛应用于人行道 、 停车场 。 2 3 随机多孔型绿化混凝土 随机多孔型绿化混凝土以多孔混凝土作为骨架结 构, 骨架结构由粗骨料、 水泥和水
12、拌制而成, 其中粗骨 料可 以是 卵石 、 碎石或人造轻骨料 , 骨料 中不 含普通混 凝土 中的细骨 料砂 。混凝 土在拌 制过 程 中, 由于 没有 细骨料 , 胶凝材料不能完全填充粗骨料 的孔 隙 , 从而形 成了具有大量孑 L 洞的混凝土, 在孔洞内填充土或其他 植物生长基质 , 便 可 以栽 种绿 色植物 。由于这 种混 凝 土的孑 L 洞结构大小不一, 随机分布, 故将其称为随机多 6 0 孑 L 型绿化混凝土。随机多孔 型绿化混凝土特别适 合用 作中小河流治理 工程中的生态护坡材料 。图 l是随机 多孑 L 型绿 化混凝 土构造 。 植物 薄层耕土 骨架结构 营养土 粗骨料 水泥
13、等胶黏剂 图 1 随机多孑 L 型绿化混凝土 3 绿化混凝土应用特点 3 1 结构孔隙率高 、 透水性强, 能满足物质交换 和生物生存需求 绿化 混凝土孔 隙率通 常高达 3 0 以上 , 孔 隙可从 混凝土表 面通到地 面, 多孔 的特性使其透水性 强 , 这样 的结构特点能满足植物生长所需 的空 间 、 水分 、 营养物 质交换与存贮等各方面 的需求 , 为植物生 长创 造条件 。 在 中小河流治理工程 中, 绿化混凝土水上 、 水 下部位可 选择性地栽种相应植物, 其中水上植物可为陆上昆虫 、 鸟类提供 觅食 、 繁衍 的环境 , 水下部位 的孑 L 洞 及栽种 的 水生植物根 、 茎
14、、 叶能 成 为水 生 动物 的巢 穴 和 繁殖 场 所 。采用绿化混凝土护坡 , 可以维护河岸透气 性要求 , 形成水土相连 的“ 能 呼吸” 的河岸生 态结构 , 实 现人 与 自然 的和谐相处 。 3 2 具有一定强度 , 能提高河岸的抗淘刷能力 绿化混凝土 由水泥 、 粗骨料 和水拌制 而成 , 具备一 定 的强度 。与天 然河道 相 比, 绿 化混 凝土岸坡 抗 冲能 力更强, 在一定流速范围内, 对土体的防护有效, 能够 避免岸坡的冲刷与坍塌。研究表明, 天然状态下一般 的浅草护坡抗 冲流速 为 l m s , 而绿化混 凝土护坡 的抗 冲流速可达 4 m s 。采用绿化混凝土护坡
15、, 当栽种的 植物根系穿透混凝土并充分生长至下层土体中时, 通 过植被根系的锚固作用, 能够大大提高岸坡的稳定性。 栽种的绿色植物还能起到消浪作用, 降低波浪对岸坡 稳定 的影响 。 董锦林等 绿化混凝土在中小河流治理工程中的应用 3 3 能栽种绿色植物 , 实现建筑垃圾再生利用, 满足生态建设要求 与常规混凝土相比, 绿化混凝土可以在孔隙中填 充土或其他植物生长基质, 营造适合植物生长的环境, 通过种草绿 化 , 既 达 到堤 岸 防护 、 防 止水 土 流失 的 目 的, 又能保持河道天然环境 , 提高绿化效果。此外 , 随 着现代科技的发展 , 再生骨料在绿化混凝土中得到应 用 , 该技
16、术将废弃混凝土和建筑垃圾破碎、 清洗、 分级, 作为绿化混凝土骨料加以利用 , 减少了天然骨料的使 用, 满足新时期建筑材料环保要求。建筑垃圾再生材 料具有密度小、 孔隙率高、 吸水性强等特点 , 能满足绿 化混凝土对骨料的基本要求。建筑垃圾再生材料利用 技术提高了绿化混凝土的推广应用价值 , 符合混凝土 技术生态化发展方向。 3 4 能促进水体 自净, 改善河流水质 绿化混凝土栽种位于护岸水位变动区, 水生植物 能吸收水中的无机盐类物质( 如氮、 磷等) , 其根 、 茎又 是藻类和微生物附着的介质 , 也能吸收水中的无机盐 类物质。绿化 昆 凝土的多孔隙结构及栽种的水生植物 能帮助水体形成
17、不同的流速带和紊流区, 有利于增加 水中的溶解氧 , 帮助好氧微生物、 鱼类等水生生物的生 长。这将有助于水体中生物群落的形成 , 水体有 了生 物群落 , 将逐步发展成水体生态 自净系统 , 在光合作用 和食物链 的共 同影 响下 , 实现水 中物质 的循环 、 交换 和 转移 , 有效提高水体 自净能力 , 改善河流水质。这种生 态治污手段正是中小河流治理所追求的 目标 , 在 目前 中小河流普遍遭受不同程度污染的情况下 , 绿化 昆凝 土技术对于河流治污无疑会是一种好的选择。 4 绿化混凝土制作材料 4 1 骨料 骨料是绿化混凝 土制作 的 主要材 料 , 骨料 按 颗粒 粒径大小可分为
18、 4级 : 粗碎 ( 卵) 石 ( 颗粒粒径在 4 01 5 0 m m) 、 中碎 ( 卵 ) 石 ( 颗粒粒径为 2 0 4 0 m m) 、 细碎 ( 卵 ) 石 ( 颗粒粒 径为 52 0 m m) 和特细碎 ( 卵 ) 石 ( 颗粒粒 径 为 51 0 m m) 。根 据有 关 材 料 : 粒 径 为 1 3 2 0 m m 的碎 石制 成 的绿 化 混凝 土 , 平均 孔 径 约为 3 5 m m; 51 3 ra m碎石 的平均 孔径 约为 1 8 ra m; 2 5 5 m m碎石 的平均孔 径约 为 0 7 ram。有研 究表 明 1 , 当 选择平均粒 径为 2 7 m m
19、、 5 8 5 m m、 8 1 m m 的 3种 粒级 碎 石按体积 比 1 : 1 : 1 制成绿化混凝土, 其平均孔径约为 1 7 3 m m, 结构孔隙率均在 3 0 以上, 能满足植物生长 所需要的连通孔隙率在 2 5 以上的要求。骨料粒径 越大, 级配越单一, N Zf L 隙率越大。孔隙率越大, 植物 根部生长的空间越大, 保存水分 、 营养的能力就越强。 因此 , 可根据所栽植物 的种类 和填充物 的要求 , 相应选 择合适 的骨料级配 。 除碎( 卵) 石外, 绿化混凝土的骨料应尽量选用吸水 性好的轻质多孔材料, 如: 沸石、 陶粒、 珍珠岩、 碎砖石、 混 凝土再生骨料等,
20、 这类骨料孔隙率高, 可吸附大量水分, 与 孔隙中的土或其他生长基质一起为植物根系供水。 4 2 胶凝材料 绿化混凝土通常以水泥作为胶凝材料 , 当水泥用 量相同时, 绿化混凝土强度一般与水灰比成反比, 但水 灰比过大或过小, 都将导致绿化混凝土强度降低。水 灰比过大 , 除水泥浆体 自身强度降低外 , 水泥浆也容易 从骨料颗粒上滑下 , 出现顶层水泥浆偏少而底层偏多 的现象 , 导致强度降低 ; 水灰 比过小 , 则水泥浆不能均 匀包裹粗骨料, 导致强度降低 。在最佳水灰 比条件 下 , 绿化混凝土抗压强度和抗折强度与单方水泥用量 呈线性递增关系。因此, 可根据工程实际需要和所用 原材料情况
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