植被混凝土强度的试验研究

王晓华

(大连职业技术学院，辽宁大连116035)

植被混凝土强度的试验研究

王晓华*

(大连职业技术学院，辽宁大连116035)

植被混凝土边坡绿化技术是三峡大学研发的高陡岩石边坡绿化专有技术，最近几年在大连得到了一些应用。但其力学性质及后续强度的研究相对不足。以某工程现场试验为例，对其力学性进行了分析。

植被混凝土；边坡绿化技术；力学性质；试验研究

大连市作为一个山区丘陵城市，最近十多年来，城市建设发展很快，由于工程建设的需要，每年开挖产生的边坡多达100余处。由于勘察、设计及施工等原因，每到雨季，特别容易产生边坡垮塌和地质灾害事故。为了美化市容环境，解决大连市岩石边坡的植被绿化问题，采用植被混凝土边坡绿化技术进行边坡生态恢复是一件有意义的事情。

植被混凝土边坡绿化技术是三峡大学科研技术人员开发的具有自主知识产权的生态防护技术，它是集岩石工程力学、生物学、土壤学、肥料学、硅酸盐化学、园艺学、环境生态学及水土保持学科于一体的综合环保技术。此技术主要应用于坡度介于50°～80°各类坡面的生态修复。

1 植被混凝土强度试验的设计

植被混凝土主要由砂壤土、水泥、有机质、植被混凝土绿化添加剂组成，其中植被混凝土绿化添加剂是三峡大学的专利产品，该项技术在全国各地得到了广泛的应用，但是在大连地区应用较少。其力学性质及后续强度的研究相对不足。更为重要的是，植被混凝土和普通的混凝土存在几个明显的差别。第一，是骨料的粘结方式不同，植被混凝土水泥含量小，浆液不足以包裹整个骨料；第二，对骨料的要求不同。植被混凝土的骨料是某种性质的土壤，而普通混凝土有粗、细骨料，对级配有一定的要求；第三，质量的离散性不同。植被混凝土不是工业化生产方式，施工采用常规的喷射作业，各种材料拌合的均匀性较难控制，造成了力学强度的离散性较大，而普通的商品混凝土质量控制容易，力学强度离散性小。严格来说，植被混凝土不是真正意义上的混凝土，而是一种水泥土，是为了提高土的力学强度，而掺入了一定含量的水泥而已，其力学强度的试验方法可以参照《土工试验规程》进行。

植被混凝土初期强度对基材在边坡的自身稳定和物种发芽有重要影响。以植被混凝土基材为研究对象，以其3d龄期的无侧限抗压强度作为初期强度的代表值，对基材初期强度特征进行研究。以水泥掺量、有机质掺量为影响因素，分别设计单因素影响试验。

2 植被混凝土无侧限抗压强度试验

2.1 试验材料、方法

试验材料有土、水泥、有机质、植被混凝土绿化添加剂和水。土取自大连市黄泥川水库某位置表土，其物理力学指标见表1。水泥为P.O.325普通硅酸盐水泥（大连小野田水泥），干密度为3.10g，有机质采用稻壳（从普兰店农村购买），植被混凝土绿化添加剂为三峡大学绿野环保工程有限公司生产的专利产品19JLY—2型混凝土绿化添加剂，水为黄泥川水库水。

先将土样烘干，磨碎，过筛，制成干粉土，然后按设计的配比称取干粉土、水泥、有机质和植被混凝土绿化添加剂，注水搅拌至均匀，分3次装入模具中击实成型，制成直径为3.91cm、高8cm的圆柱体试样。静置24h后脱模，脱模后用塑料袋密封装好，放入标准养护室养护至3d龄期。无侧限抗压强度试验使用CMT4000-10微控电子万能试验机，为应变控制式，试样加载速率恒定为0.6～1.2mm/min。

表1 土样的物理力学指标

试验分2组进行，其中水泥掺量αw为水泥质量占干土质量的百分比(%)；龄期取为3d；有机质掺量αom为有机质质量占干土质量的百分比(%)；水灰比W/C为植被混凝土基材中水质量与水泥质量之比，按0.5定值。植被混凝土绿化添加剂掺量为按水泥掺量的50%恒定取值。

考察植被混凝土基材在2种单影响因素下初期抗压强度的变化规律，每个影响因素3个配比，每个配比3个平行试验。试验内容见表2：

表2 植被混凝土基材初期强度试验内容

2.2 试验结果

2.2.1 植被混凝土无侧限抗压强度与水泥掺入比的关系

表3 无侧限抗压强度与水泥掺入比的关系

2.2.2 植被混凝土无侧限抗压强度与有机质掺入比的关系（见表4）

表4 无侧限抗压强度与有机质掺入比的关系

2.3 试验结论

(1)植被混凝土基材初期强度受水泥掺量、有机质掺量等因素影响，影响程度从大至小依次为水泥掺量大于有机质掺量；随着水泥掺量的增大，基材强度增加；随着有机质掺量的增大，植被混凝土基材初期强度减小。

(2)工程实际应用中水泥掺量的减小利于基材pH值降低，有机质掺量的增加可提高基材的孔隙率，这都有利于植被在基材中的生长和发育。因此，在植被混凝土生态防护的工程实践中，应根据边坡情况及实施条件，计算植被混凝土基材保持自身稳定所必须的最小初期强度，再根据预测模型估计基材最小水泥掺量和最大有机质掺量，既可保证工程实施初期基材的自身稳定性，又有利于边坡后期植被的恢复和持久生长。

3 植被混凝土初期强度及后期强度的试验比较

采用直剪慢剪试验方法，比较原状土、植被混凝土初期及施工三年后的强度，了解土体强度变化情况。

3.1 植被混凝土初期直剪试验研究

植被混凝土按照标准配比，标准养护3d，取样进行直剪慢剪试验。试样数为3个，取平均值。试验结果见图1。

图1 植被混凝土初期直剪强度

从试验结果得出：c=28kPa，φ=26°

3.2 植被混凝土喷射施工3年后的直剪试验研究

从喷射3年后的植被混凝土边坡取土样，进行直剪慢剪试验。试样数为3个，取平均值。试验结果见图2。

从试验结果得出：c=15kPa，φ=21.5°

3.3 试验结论

通过对原状土直剪试验、植被混凝土初期及3年后的直剪试验可知，植被混凝土初期强度较原状土有一定的提高，主要由于掺加了水泥的结果；而后期的内摩擦角反而较原状土降低，原因主要是因为随着植物根系的分蘖与死亡；水分的蒸发与吸收；有机质的进入与分解；各种阴阳离子的电解与结合；以及表层土体的冻融。长期来看，随着时间的推移，植被混凝土又风化恢复成土状。

图2 植被混凝土喷射3年后直剪强度

4 结论

植被混凝土边坡绿化技术在大连地区的实践证明,该技术具有施工简便，造价合理，绿化效果好等优点。由于冬季较寒冷，表层混凝土强度随着时间的推移，强度逐渐降低，风化为原状土状态，但此时植被已经覆盖，强度因素对边坡的影响可以忽略。

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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

大连市建委科研资助项目（DL2012-005）。

王晓华（1974-），女（汉族），山西朔州人，副教授，研究方向：建筑施工。