绿化混凝土.docx

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绿化混凝土

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绿化混凝土

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第一节概述

1.定义：

绿化混凝土是指能够适应绿色植物生长、进行绿色植被的混凝土及其制品。

2.用途：

绿化混凝土用于城市的道路两侧及中央隔离带、水边护坡、楼顶、停车场等部位

可以增加城市的绿色空间，调节人们的生活情绪，同时能够吸收噪音和粉尘，对城市气候的

生态平衡也起到积极作用，是符合可持续发展原则、与自然协调、具有环保意义的混凝土材

料。

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3.日本的研究：

随着人类对环境和生态平衡的重视，混凝土结构物的美化、绿化、人造景观与自然景观

的协调成为混凝土学科的又一个重要课题。

20世纪90年代初期，日本最早开始研究绿化混凝土并申请了专利。

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当时主要针对大型土木工程，例如为了修筑道路、大坝、人工岛等，需要开挖山体、

破坏自然景观，同时产生大面积的人造混凝土平面和水边护坡等部位，需要进行绿化处理。

在此背景下，日本混凝土协会成立了混凝土结构物绿化设计研究委员会。

从混凝土结构物的

绿化施工方法、评价指标等多方面进行了系统的研究和开发。

因此，绿化混凝土在日本得到

了广泛的应用，从城市建筑物的局部绿化、近水、护岸工程到道路、机场建设等大型土木工

程，均考虑了绿化措施。

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4.我国对绿化混凝土的研究

近年来我国城市建设加快，城区被大量的建筑物和混凝土的道路所覆盖，绿色面积明显

减少。

所以也开始重视混凝土结构物的绿化问题。

到目前为止，孔洞型绿化混凝土块体材料，

已经常用于城市停车场，而对于郊外大型土木工程的施工，绿化问题则考虑的较少。

第一节概述

为了修复道路或水坝等破坏了的自然景观，我国吉林省水利实业公司经过几年的研

究，研制出了能长草的环保型绿化混凝土护砌材料。

经专家们的鉴定，该研究开发的环保型

绿化混凝土已达到国际先进水平。

因此积极地开发、研究应用绿色混凝土是将混凝土向环保

型材料发展的一个重要方面。

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第二节绿化混凝土的原材料组成

绿化混凝土的种类：

孔洞型绿化混凝土块体材料

多孔连续性绿化混凝土

孔洞型多层结构绿化混凝土块体材料

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第二节绿化混凝土的原材料组成

1.孔洞型绿化混凝土块体材料组成

实体部分与传统的混凝土材料相同，只是在块体材料的形态上设计了一定比例的孔洞，

为绿色植被提供空间。

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第二节绿化混凝土的原材料组成

施工时将块体材料拼装铺筑，形成部分开放的地面。

有这种绿化混凝土块铺筑的地

面有一部分与土壤相连，在孔洞之间可以进行绿色植被，增加城市的绿色面积。

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第二节绿化混凝土的原材料组成

这类绿化混凝土块适用于停车场、城市道路两侧树木之间。

但这种地面的连续性较

差，且只能预制成制品进行现场拼装，不适合大面积、大坡度、连续性地面的绿化。

目前这

种产品在我国已逐渐应用。

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2.多孔连续性绿化混凝土

连续性绿化混凝土以多孔混凝土作为骨架结构，内部存在着一定量的连续孔隙，为混凝

土表面的绿色植被提供根部生长、吸收营养的空间。

这种混凝土的结构如图1示。

这种混凝

土的构件也已问世，如图2所示。

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第二节绿化混凝土的原材料组成

图1绿化混凝土的结构

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第二节绿化混凝土的原材料组成

2绿化混凝土构件

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第二节绿化混凝土的原材料组成

这种混凝土由以下3部分要素构成。

多孔混凝土骨架

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（1）多孔混凝土骨架。

由粗集料和少量的水泥浆体或砂浆构成绿化混凝土的骨架。

一般要求

混凝土的孔隙率达到18％～30％，且要求孔隙尺寸大，孔隙连通，有利于为植物的根部提

供足够的生长空间，肥料等填允在孔隙中，为植物的生长提供养分。

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第二节绿化混凝土的原材料组成

由于内比表面积较大，可在较短龄期内溶出混凝土内部的氢氧化钙，从而降低混凝

土的碱性，有利于植物的生长。

为了促进碱性物质的快速溶出，可在使用前放置一段时间，

利用自然碳化降低碱度．或掺入高炉矿渣等掺合料，利用火山灰与水泥水化产物的二次水化

减少内部氢氧化钙的含量，也可以使用树脂类胶凝材料代替水泥浆。

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第二节绿化混凝土的原材料组成

（2）保水性填充材料。

在多孔混凝土的孔隙内填充保水性的材料和肥料，植物的根部生长深

入到这些填充材料之内，吸收生长所必要的养分和水分。

如果绿化混凝土的下部是自然的土

壤，保水性填充材料能够把土壤的水分和养分吸收进来，供植物生长所用。

保水性填充材料

由各种土壤的颗粒、无机的人工土壤以及吸收性的高分子材料配制而成。

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第二节绿化混凝土的原材料组成

（3）表层客土。

在绿化混凝土的表层铺设一薄层客土，为植物种子发芽提供空间，同时防止

混凝土硬化体内的水分蒸发过快，并供给植物发芽后初期生长所需的养分。

为了防止表层客

土的流失，通常在土壤拌入粘结剂，采用喷射施工将土壤浆体粘附在混凝土的表面。

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第二节绿化混凝土的原材料组成

这种连续型多孔绿化混凝土适合于大面积、现场施工的绿化工程，尤其适用于大型土

木工程之后的景观修复等。

作为护坡材料，由于基体混凝土具有一定的强度和连续性，同时

能够生长绿色植物，采用这种绿化混凝土技术实现了人工与自然的和谐与统一。

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3．孔洞型多层结构绿化混凝土块体材料

这是种采用多孔混凝土并施加孔洞、多层板复合制成的绿化混凝土块体材料。

如图

所示。

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第二节绿化混凝土的原材料组成

多孔混凝土板

培土层

图3孔洞型多层结构绿化混凝土

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第二节绿化混凝土的原材料组成

上层为孔洞型多孔混凝土板，在多孔混凝土板上均匀地设置直径大约为l0mm的孔洞，

多孔混凝土板本身的孔隙率为20％左右，强度大约为10MPa。

底层是不带孔洞的多孔混凝

土板，孔径及孔隙率小于上层板，作成凹槽型。

下层与底层复合，中间形成一定空间的培土

层。

上层的均布小孔洞为植物生长孔，中间的培土层填充土壤及肥料，蓄积水分，为植物提

供生长所需的营养和水分。

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第二节绿化混凝土的原材料组成

这种绿化混凝土制品多数应用在城市楼房的阳台、院墙顶部等不与土壤直接相连的

部位，增加城市的绿色空间，美化环境。

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第三节绿化混凝土的配合比设计

孔洞型绿化混凝土块体及孔洞型多层结构绿化混凝土块体的配合比设计和制作方法

与普通混凝土及其制品的基本相同，这里不再赘述。

多孔连续型绿化混凝土是以透水性混凝

土作为基本骨架，可参照透水性混凝土的材料组成及配合比设计的设计方法。

此外对于绿化

混凝土还应注意以下几点。

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第三节绿化混凝土的配合比设计

①选择水泥时应尽量选择碱性低的水泥。

可以使用普通水泥、矿渣水泥、粉煤灰水泥

等，但需要降低游离石灰的溶出，以不对动植物产生影响，同时不使耐久性下降为宜。

为此，

最好使用硅酸三钙少的水泥或掺加火山灰质混合材的水泥。

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第三节绿化混凝土的配合比设计

②要合理选择集料粒径。

为了使植草能够在混凝土孔隙内生根发芽并穿透至土层，要合

理选择集料粒径，保证有一定的孔隙率、表面空隙率。

表面空隙率小时，混凝土强度较好，

对地面防护效果较好，但植生材料不容易填充，草的成活率低，表面空隙率过大时，容易产

生直贯性孔隙，混凝土强度较低，影响混凝土对地面的防护功能，但草生长环境较好。

粗集

料级配一般选用单一粒级，如10～20mm或20～31.5mm。

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第三节绿化混凝土的配合比设计

③要合理控制水灰比和集灰比。

选择合理的水灰比和集灰比，保证绿化混凝土只有相互贯

通的孔隙，以利于植物根系生长，具有良好的耐久性，可防护地面不被草根膨胀破坏。

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第四节绿化混凝土的施工技术

1.用专用混凝土生产设备制作透水性混凝土或构件。

2.孔隙内碱性水环境改造。

改造孔隙内碱性水环境是制作绿化混凝土的关键问题之一。

根

据有关专家实验研究，在38℃下28天时．硅酸盐水泥中的碱有86％～97％释放出来，其中

有45％～85％是在前几个小时内释放出来的。

经过较长时间暴露后，硅酸盐水泥硬化浆体

中仅保留15％的碱。

混凝土初凝后，采用特殊方法，能减少孔隙间水泥表面可溶性碱量，

辅以填充偏酸性植物生长材料，可在短时间内，改善孔隙间的碱性水环境。

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第四节绿化混凝土的施工技术

33）植物生长材料的选择和充填。

填充的植物生长材料应当提供草在发芽及生长初期及在

数年生长期内的养分与水分，减少残留碱性水环境对草根的不利影响。

草品种多数为多年生

植物，必须为草提供当年以及今后数年生长期内所需要的缓释肥。

为提高缓释程度与绿化混

凝土的绿色程度，选择了动物角蛋白类，这种动物角蛋白每100g含氮16.3g，包含有18种

氨基酸。

当护砌厚度在15～20cm时，可采用在护砌材料下面提供缓释肥的方法，即铺设营养型

无纺布。

该无纺布表面覆上一层角蛋白纤维，既起到反滤作用，又作为向植物提供营养物的

载体。

草根穿透无纺布后，可将大孔隙混凝土、无纺布一道锚固在被保护土上，提高整体护

砌效果。

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第四节绿化混凝土的施工技术

（4）植草选择和播种。

对于城区堤防等有美化环境要求的防护工程，可采用草坪草，虽然草籽、养护费用较高，但环境效应较好；对于无特殊美化要求或保持大自然状态的防护工程，

宜采用自然生长草。

对多种草坪草在绿化混凝土上进行生长实验，紫羊茅、早熟禾品种表现

出很好的耐碱性和耐寒性，在－7～9℃时仍郁郁葱葱，但耐热性均有不足，特别是混凝土表

面温度一般超过40℃，孔隙浅层温度36～38℃时，草在生长初期易产生热休眠现象，生长

缓慢。

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第四节绿化混凝土的施工技术

坡面或平地修整

铺营养型无纺布

摆放绿化混凝土构件或现浇透水混凝土

播种及铺盖草帘

4混凝土铺设施工工艺

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第五节绿化混凝土的技术性能与技术指标

植物生长功能

强度

胶凝材料的种类

表层客土

耐久性

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第五节绿化混凝土的技术性能与技术指标

1．植物生长功能

为了实现植物生长功能，就必

绿化混凝土应满足如下

绿化混凝土虽主要的功能是能够为植物的生长提供可能。

须使混凝土内部具有一定的空间，充填适合植物生长的材料。

要求。

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第五节绿化混凝土的技术性能与技术指标

（1）孔隙率。

主要决定植物根系的可生长空间。

为保证植物生长，通常在20％～30％左右。

（2）贯通性。

绿化混凝土孔隙间相互的贯通程度，决定着植物根系的发育扩展及获得养分补

给的能力。

但绿化混凝土不应有直贯型孔洞，以免土壤流失。

不产生直贯孔洞的条件建议为

集料平均粒径≤0.37构件厚度。

（3）最小厚度tmin。

保障植物根系最小生长空间。

在混凝土为岩石、不可耕种土壤、有防渗

要求时，建议最小厚度≥100／（孔隙率×充填系数）。

充填系数一般为0.8～0.9。

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第五节绿化混凝土的技术性能与技术指标

当绿化混凝土厚度不能达到上述要求时，可增加局部充土量来增加土层等效厚度。

复合多孔型绿化混凝土下为可耕作土壤时．可按有关规范计算厚度。

（4）有效孔径。

可定义为绿化混凝土表观平均孔径，体现可充填营养土能力，影响植物根

系发育。

建议有效孔径约为0.26倍集料平均粒径，一般在8～10mm为宜。

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第五节绿化混凝土的技术性能与技术指标

2．强度

绿化混凝土的抗压强度主要取决于灰集比、集料品种、粒径的选择与配比、振捣程度等。

由于绿化混凝土具有较高的孔隙率．所以其抗压强度较低，一般总体混凝土抗压强度在2.0～

20MPa之间。

软基上的绿化混凝土厚度小于l50mm时，较大的抗压强度指标并无意义。

此

时绿化混凝土的承载能力主要取决于集料间的粘合强度，一般为数兆帕。

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第五节绿化混凝土的技术性能与技术指标

3．胶凝材料的种类

普通硅酸盐水泥水化之后．pH＝l2～14，植物难以生长，这是长期以来绿化混凝土未能

在我国推广应用的主要原因。

用高炉B、C型水泥制作的绿化混凝土，其表面pH值为9，

孔隙内充填pH＝5.5～6.5的苔鲜类土；使孔隙内pH＝7～8，植物可以生长。

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第五节绿化混凝土的技术性能与技术指标

国有关专家通过对普通或复合硅酸盐水泥孔隙内碱性水环境的形化学、生物化学等方

式，根据研究中提出的元素形态转变、离子动态平衡、分子筛效应等理论，采用特定的改性

剂等十几种方法，不仅使硅酸盐水泥绿化混凝土孔隙内水环境的pH＝7～7.5，而且增加了

缓冲容量，将有害元素转化为有利于植物生长和提高混凝土耐久性的材料。

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第五节绿化混凝土的技术性能与技术指标

4．表层客土

为了使植物种子最初有栖息之地，表层客土不应少。

一般表层客土的厚度为3～6cm。

绿化混凝土必须提供可行的播种、补种、复种作业条件，并使各种适用植物均能发芽生长。

应具有如下特性。

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第五节绿化混凝土的技术性能与技术指标

（1）附土性。

绿化混凝土表面附着土壤的能力。

绿化混凝土表面应有较大粗糙度，亦可在表

面敷设三维植被网。

（2）滞土性。

绿化混凝土表面滞留土壤的能力。

采用凹面复合多孔型绿化混凝土、加高方块

边框滞土。

（3）保土性。

绿化混凝土保留孔隙内充填土的能力。

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第五节绿化混凝土的技术性能与技术指标

5．耐久性

由于绿化混凝土具有较多、较大的孔隙，所以用于寒冷地区要进行抗冻性试验。

目前国

际上采用ASTMC666A法（水中冻结水中融解法）和B法（气中冻结水中融解法）等抗冻性试

验方法进行冻融循环试验。