，，1b,，大翔， ，，，

(1.三峽大學(xué) a.土木與建筑學(xué)院；b.三峽地區(qū)庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害教育部重點實驗室，湖北 宜昌 443002;2.三峽地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害與生態(tài)環(huán)境湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 宜昌 443002)

頁巖陶粒植生型多孔混凝土制備與植生試驗研究

劉琦1a，夏振堯1a，1b,2，劉大翔1b，2，張倫1a，姚小月2，許文年1a，2

(1.三峽大學(xué) a.土木與建筑學(xué)院；b.三峽地區(qū)庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害教育部重點實驗室，湖北 宜昌 443002;2.三峽地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害與生態(tài)環(huán)境湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 宜昌 443002)

2017,34(12):115-121

為了研究頁巖陶粒的顆粒級配對植生型多孔混凝土密度、抗壓強度、空隙率以及內(nèi)部空隙pH值的影響，設(shè)置2種頁巖陶粒顆粒級配，測其堆積密度、表觀密度、空隙率和吸水率等基本物理性質(zhì)，對頁巖陶粒進行植生型多孔混凝土的配合比設(shè)計計算。黃棕壤土中摻雜適量的粉煤灰、復(fù)合肥、FeSO4和醋酸乙烯乳液制成改性土壤，改性土壤、腐殖質(zhì)、蛭石粉末按2∶2∶1的比例加水調(diào)成流動度為210～240 mm的種植基質(zhì)漿體，采用上置式和中置式2種種植構(gòu)造進行植生試驗。結(jié)果表明：12組植生型多孔混凝土的密度隨顆粒級配和設(shè)計目標空隙率的變化在600～800 kg/m3之間變化，28 d齡期的混凝土抗壓強度在5 MPa以上，內(nèi)部空隙部位的pH值在11～12之間；配制的種植基質(zhì)取得了良好的植生效果，在必要的養(yǎng)護和管理條件下，植物完全可以在2種種植構(gòu)造中健康地生長。

頁巖陶粒；多孔混凝土；密度；pH值；抗壓強度；空隙率；植生

1 研究背景

植生型多孔混凝土是由粗骨料和水泥膠結(jié)而成的一種物理堆聚(不同粒徑的粗骨料通過不同的排列方式形成的堆聚體)結(jié)構(gòu)，一般不含有細骨料，其主要特征是具有連續(xù)空隙結(jié)構(gòu)、透水率和空隙率較高[1]。植生型多孔混凝土利用內(nèi)部的連續(xù)空隙結(jié)構(gòu)為植物根系提供生長發(fā)育空間，使植物能在上面生長，這種混凝土可用于房屋、市政工程坡面結(jié)構(gòu)以及邊坡支護、江河護岸等表面的綠化與保護[2-3]。

在江河、湖泊、水庫等經(jīng)常受水侵蝕且坡度稍大的岸坡，植生型多孔混凝土自身重力的大小對是否會引起岸坡巖土層的滑動或脫落產(chǎn)生重要的影響[4]；而植生型多孔混凝土內(nèi)部空隙的pH值過大，則會對植物根系的生長發(fā)育起到制約作用[5]。目前對于植生型多孔混凝土的研究主要集中于配合比參數(shù)對多孔混凝土力學(xué)性能和耐久性等的影響，而對如何有效地降低植生型多孔混凝土的密度和內(nèi)部空隙的pH值則研究較少[1,6]。

本文以輕質(zhì)頁巖陶粒為粗骨料，采用絕對體積法以目標空隙率為控制參數(shù)進行植生型多孔混凝土的配合比設(shè)計,研究頁巖陶粒的顆粒級配對植生型多孔混凝土密度、抗壓強度、空隙率以及內(nèi)部空隙pH值的影響。植生試驗研究從護坡植物的選擇、植物生長的必要條件、種植基質(zhì)的選擇和植生試驗方法4個方面出發(fā)，在制備的植生型多孔混凝土上進行植生試驗，通過必要的養(yǎng)護和管理，使植物長勢良好。

2 試驗材料與方法

2.1 試驗材料

2.1.1 植生型多孔混凝土材料

制備頁巖陶粒植生型多孔混凝土所用的原材料包括頁巖陶粒、水泥和水。頁巖陶粒采購于宜昌市匯騰陶粒制品貿(mào)易有限公司生產(chǎn)的輕質(zhì)碎石型頁巖陶粒，其主要成分包括SiO2，Al2O3，F(xiàn)e2O3，CaO，MgO。其中SiO2的質(zhì)量百分數(shù)高達60.3%，如表1。水泥采用的是宜昌市弘洋水泥有限公司生產(chǎn)的標號為42.5的普通硅酸鹽水泥，水為蒸餾水。

表1 頁巖陶?；瘜W(xué)成分

在植生型多孔混凝土的植生綠化中，植物根系必須能夠在混凝土內(nèi)生長發(fā)育并且穿透多孔混凝土扎根于基層土中，因此在制備植生型多孔混凝土的過程中，粗骨料的選用尤為重要[7]。粗骨料粒徑太小植物根系很難穿透混凝土，粒徑太大又會降低混凝土的強度，因此通常選用粒徑在10～20 mm之間的粗骨料，且單一粒徑級配更有利于形成連續(xù)空隙[8-10]。本文設(shè)置2種頁巖陶粒的顆粒級配，如表2。分別測定2個頁巖陶粒組的顆粒堆積密度、表觀密度、空隙率和吸水率等主要物理性質(zhì)，如表3。

表2 頁巖陶粒顆粒級配組

表3 頁巖陶粒顆粒級配組的物理性質(zhì)

2.1.2 植生試驗材料

本文選用廣泛應(yīng)用于邊坡防護綠化工程中的狗牙根進行植生試驗。狗牙根屬禾本科多年生草本植物，具有根狀莖及匍匐枝，匍匐枝的擴展能力極強，適宜的土壤酸堿性范圍很廣(pH值為5.5～7.5)，在輕沙鹽堿地中生長也較好，極耐熱且耐旱。由于狗牙根的耐踐踏性、侵占性、再生性及抗惡劣環(huán)境能力極強，耐粗放管理，且根系發(fā)達，常用于公路、鐵路等工程的固土護坡綠化和堤岸、水庫的水土保持，是極好的固土綠化和水土保持植物[11]。

土壤取自三峽大學(xué)翠屏山，類型為黃棕壤土。取深度為0.3 m的表層土，去除雜質(zhì)，風(fēng)干后搗碎過0.5 mm篩，測得土樣的pH值為6.4，選取3 kg的土樣制備種植基質(zhì)。

種植基質(zhì)中適當(dāng)添加粉煤灰、復(fù)合肥、FeSO4、醋酸乙烯乳液、腐殖質(zhì)和蛭石粉末進行改性，如圖1所示。

其中，粉煤灰可為植物提供可溶性硅、鈣、鎂等養(yǎng)分以及多種微量元素；復(fù)合肥可增加土壤的肥力，提高土壤的氮、磷、鉀含量；FeSO4使改性土壤偏酸性，用來中和植生型多孔混凝土中的堿性，使多孔混凝土中的種植基質(zhì)能適宜植物的生長；醋酸乙烯乳液可提高土壤的抗沖刷能力[1,12]。

圖16種基質(zhì)改性材料

Fig.1Sixmaterialsforimprovingsubstrate

腐殖質(zhì)是以樹葉為原料，粉碎發(fā)酵而成，能為植物提供豐富的腐殖酸和有機物；蛭石粉末是一種無機礦物質(zhì)，密度小，疏松透氣，保水排水性好，保肥性良好，用作種植基質(zhì)的添加劑[13-14]。

2.2 試驗方法

2.2.1 植生型多孔混凝土配合比設(shè)計

植生型多孔混凝土配合比設(shè)計中，水灰比起著極其重要的作用，它決定著漿體的流動性，既影響植生型多孔混凝土的強度，又影響植生型多孔混凝土的空隙率。已有研究表明[1-2,5,8]，當(dāng)水灰比在0.21～0.30范圍內(nèi)時，將漿體流動度控制在150～200 mm易于攪拌成型，漿體不流淌，能均勻包裹粗骨料，且層底空隙無堵塞[1,15-16]。本文頁巖陶粒植生型多孔混凝土的制備中，設(shè)置3種凈漿水灰比，分別為0.20，0.25，0.30。

土壤的空隙率為40%～60%，普通混凝土的空隙率只有4%左右，相關(guān)研究[1-2,5,8,11,14]認為隨著種植植物和實際應(yīng)用的不同，植生型多孔混凝土的設(shè)計空隙率一般要求在30%左右。本文頁巖陶粒植生型多孔混凝土的制備中，設(shè)置2種目標空隙率，分別為27%，33%。

根據(jù)植生型多孔混凝土配合比設(shè)計方法的相關(guān)經(jīng)驗[1-2,5,17-18]，采用絕對體積法以目標空隙率為控制參數(shù)進行植生型多孔混凝土的配合比設(shè)計。膠結(jié)材漿體體積、粗骨料體積、目標空隙體積之和為1 m3，各原材料用量按式(1)—式(4)計算。

WG=ρ1α。

(1)

式中：WG為單位體積粗骨料用量(kg/m3)；ρ1為粗骨料緊密堆積密度(kg/m3)；α為折減系數(shù)，按碎石型取值0.98。

(2)

式中:WJ為單位體積的水泥漿體用量(kg/m3)；ρ2為粗骨料表觀密度(kg/m3)；ρJ為水泥漿體密度，參照砂漿質(zhì)量密度測試方法，在水灰比分別為0.2，0.25，0.3情況下，計算得出膠結(jié)漿體的密度分別為2 273.3，2 163.1，2 070.5 kg/m3；R1為設(shè)計目標空隙率(%)。

WC=WJ/(1+P) 。

(3)

式中：WC為單位體積水泥用量(kg/m3)；P為凈漿水灰比。

WW=WCP+WGn。

(4)

式中：WW為單位體積總用水量(kg/m3)；n為粗骨料吸水率。

不同配合比設(shè)計參數(shù)的原材料用量見表4。

表4 不同配合比設(shè)計參數(shù)的原材料用量

2.2.2 植生型多孔混凝土制備過程

植生型多孔混凝土的制備中，由于水泥用量少、無細骨料，新拌的植生型多孔混凝土流動性較普通混凝土有很大程度的減小，漿體與粗骨料和粗骨料自身之間的內(nèi)摩擦力很大，攪拌時非常困難。如果不注意攪拌工序，弄混填料順序，漿體易粘結(jié)成團，不僅難以拌合而且在結(jié)構(gòu)上很難形成連續(xù)的整體結(jié)構(gòu)[1,19]。

頁巖陶粒植生型多孔混凝土的制備按以下步驟：①粗骨料和70%的水拌和，攪拌1 min；②加入50%的水泥，攪拌1 min；③加入剩余的50%的水泥和30%的水拌和，攪拌2 min；④將新拌的混凝土分3層鋪裝到100 mm的立方塊模具中，每層用直徑16 mm的鐵棒插搗20次，裝滿后先機械振動20 s，然后施加0.1～0.5 MPa的壓力[1，20-22]。

成型后，直接將試塊連同試模一起放到實驗室養(yǎng)護，并在植生型多孔混凝土的早期養(yǎng)護階段不定期地向混凝土表面灑少量的水以保持混凝土的濕潤。由于植生型多孔混凝土的早期強度較低，養(yǎng)護24 h進行拆模極易造成多孔混凝土試塊邊角的脫落，故試塊成型后隔天進行拆模，拆模后繼續(xù)將試塊在實驗室內(nèi)養(yǎng)護至齡期7，28 d[7,20-21,23]。

2.2.3 植生型多孔混凝土物理性質(zhì)測定

頁巖陶粒植生型多孔混凝土試塊養(yǎng)護完成后，分別測定頁巖陶粒植生型多孔混凝土的密度、無側(cè)限抗壓強度、空隙pH值和有效空隙率。

密度的測定按照《混凝土質(zhì)量控制標準》(GB 50164—2011)[24]中關(guān)于混凝土塊密度的測量方法，將在實驗室養(yǎng)護齡期達7 d和28 d的多孔混凝土標準試塊放在墊有托盤的高精度電子天平中稱其質(zhì)量，每種配合比的混凝土測3個試樣，取平均值。

在達到養(yǎng)護期齡前1～2 d時，將在實驗室養(yǎng)護的混凝土試塊取出，用水泥漿對試塊的受壓面和底面進行水泥抹面，保證植生型多孔混凝土試件在做抗壓試驗時的承壓面面積不出現(xiàn)大的偏差[1,20-21]。采用NYL2000D型試驗機分別測試多孔混凝土在齡期7 d和28 d時的抗壓強度。

目前，多孔混凝土內(nèi)部空隙pH值的測量方法無國標或行業(yè)標準可以遵循，一般試驗都采用固液萃取法測定堿度，具體步驟為：①從實驗室中取出達到齡期的混凝土試塊進行破碎，充分研磨，過0.1 mm篩；②稱取8～10 g，加入到含10倍質(zhì)量蒸餾水的瓶中；③用毛玻璃塞塞緊防止碳化，每隔5 min搖動均勻一次，2 h后使用酸度計測定pH值[25-26]。

將頁巖陶粒植生型多孔混凝土試塊浸泡24 h后，在水中稱取其質(zhì)量m1。將試件從水中取出，擦干表面多余的水分并烘干內(nèi)部吸入的水，待到試件的質(zhì)量恒定后稱取試件在空氣中的質(zhì)量m2。有效空隙率R[1]的計算公式為

(5)

式中：ρw為水的密度(g/cm3)；V0為試件的外觀體積(cm3)。

2.2.4 配制種植基質(zhì)

根據(jù)植生型多孔混凝土的特點，適合植物生長的種植基質(zhì)應(yīng)該具有滿足堿性中和能力、保吸水能力、肥力、材料易填充性和抗沖刷能力等特點[12,27-28]。

取三峽大學(xué)翠屏山上的土壤，土壤類型為黃棕壤土，在土壤中摻雜適量的粉煤灰、復(fù)合肥、FeSO4和醋酸乙烯乳液制成改性土壤。改性土壤、腐殖質(zhì)、蛭石粉末按質(zhì)量比例為2∶2∶1配制，加適量水調(diào)成流動度為210～240 mm的種植基質(zhì)漿體。

2.2.5 種植構(gòu)造

在溫棚內(nèi)選取一塊1 m×2 m的荒地，將荒地翻新，去除雜草，整平土壤，為基層土。本文采用上置式和中置式2種種植構(gòu)造，如圖2所示。

(a)上置式(種子在腐殖質(zhì)中，且在多孔混凝土上方)

(b)中置式(種子在基質(zhì)中，且在多孔混凝土的空隙中)

圖2種植構(gòu)造

Fig.2Plantingstructures(a.seedsinhumusoverheadtheporousconcrete;b.seedsinsubstrateamongvoidsoftheporousconcrete)

上置式種植構(gòu)造如圖2(a)所示，種植基質(zhì)漿體完全填充植生型多孔混凝土的內(nèi)部空隙，在植生型多孔混凝土試塊的上方鋪一層約70 mm厚的、按10～15 g/m2的比例拌合有狗牙根種子的腐殖質(zhì)土；中置式種植構(gòu)造如圖2(b)所示，將按10～15 g/m2的比例拌有狗牙根種子的種植基質(zhì)漿體完全填充混凝土內(nèi)部空隙。2種種植構(gòu)造的混凝土試件均置于基層土上，為貼近自然環(huán)境，試件四周用基層土圍起來，及時用霧化管澆水灌溉[2]。

植生試驗在2月底進行，當(dāng)?shù)貧鉁乇容^低，溫棚內(nèi)的氣溫維持在15 ℃左右，濕度比較低。在植生后前期多陰雨天，溫度較低，光照時間較短；后期多晴天，溫度較高，光照時間長。一個星期用霧化管澆一次水，定期清除雜草，半個月記錄一次植物的長勢。

3 結(jié)果與分析

3.1 植生型多孔混凝土物理性質(zhì)

3.1.1 密度

由表5可知：混凝土的密度隨顆粒級配和設(shè)計目標空隙率的變化而變化，一般在600～800 kg/m3之間，與普通混凝土的密度(1 900～2 500 kg/m3)相比是很小的；在同一顆粒級配下，隨設(shè)計目標空隙率的增加，植生型多孔混凝土的密度降低。

3.1.2 抗壓強度

由表6可知，混凝土試塊在實驗室養(yǎng)護達到28 d齡期時，其抗壓強度基本上在5 MPa以上。由于顆粒級配2比顆粒級配1的級配更加優(yōu)良，所以在相同的水灰比、設(shè)計目標空隙率和養(yǎng)護齡期下，顆粒級配2的100 mm立方體混凝土試件比顆粒級配1的100 mm立方體混凝土試件的抗壓強度要大。同時顆粒級配1的100 mm立方體混凝土試塊的抗壓強度變化幅度比顆粒級配2大。

表5 植生型多孔混凝土的密度

表6 植生型多孔混凝土立方塊的抗壓強度

在同一顆粒級配和設(shè)計目標空隙率下，隨著水灰比變大，相同齡期的混凝土試塊的抗壓強度總體呈輕微上升趨勢。因為為了保證多孔混凝土強度的同時要保證混凝土的空隙率，所以相較普通混凝土而言，制備多孔混凝土?xí)r水灰比的取值偏低。而本文采用的頁巖陶粒的空隙率和吸水率較高，對水泥漿體的實際含水量有一定的影響，所以水灰比越大，水泥水化越完全，混凝土的強度呈上升趨勢。

3.1.3 pH值

由表7可以看出，在28 d齡期下植生型多孔混凝土的內(nèi)部空隙部位的pH值在11～12之間，比普通混凝土的值偏低，這主要是因為多孔混凝土的內(nèi)部空隙大且多，接觸空氣的機會大，碳化作用明顯。在本文中，以頁巖陶粒為粗骨料進行植生型多孔混凝土的制備時，粗骨料在硬化過程中不會與水泥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，對植生型多孔混凝土空隙中的pH值不會產(chǎn)生影響。

表7 混凝土內(nèi)部空隙部位的pH值

3.1.4 有效空隙率

根據(jù)表8可以看出，在顆粒級配1下，隨著設(shè)計空隙率的增大，實測有效空隙率越來越接近設(shè)計值，而顆粒級配2的情況則相反，其中顆粒級配1為11～20 mm粒徑的粗骨料，顆粒級配2為8～20 mm粒徑的粗骨料。這說明當(dāng)預(yù)留空隙增大時，就越容易形成連通或者半連通空隙。由于大粒徑粗骨料拌合物的壓實程度遠小于小粒徑粗骨料拌合物，小粒徑粗骨料的堆聚體結(jié)構(gòu)更加致密，從而對多孔混凝土的預(yù)設(shè)目標空隙率有較大的影響。

表8 混凝土實測有效空隙率

3.2 植生結(jié)果與分析

3.2.1 植生結(jié)果

在必要的養(yǎng)護和管理條件下，植物的生長情況如圖3—圖5所示。

(a)顆粒級配1

(b)顆粒級配2

圖3不同顆粒級配上置式種植構(gòu)造30,45,60d植物的生長狀況

Fig.3Growthconditionsofplantsinporousconcreteofdifferentparticlegradationsattheageof30,45,and60days(plantingstructurea)

3.2.2 植生結(jié)果分析與討論

(1)如圖3和圖4，植生試驗前期大多為陰雨天，溫棚內(nèi)的溫度、濕度均較低，在30 d左右可以看到有少量的植物幼苗，植物種子發(fā)芽率僅為5%～10%，幼苗高度在0.5 cm左右；接下來的15 d內(nèi)，隨著天氣的變暖，溫棚內(nèi)的溫度與濕度急劇上升，植物種子有大量出芽的跡象并持續(xù)生長，在植生試驗45 d左右，狗牙根長勢良好且大部分種子已發(fā)芽完畢，植株高度在3～5 cm之間；在植生試驗60 d時，狗牙根長勢旺盛，植株高度已達10 cm以上，植株覆蓋度達95%以上。

(a) 顆粒級配1

(b) 顆粒級配2

(a) 剖面圖 (b)側(cè)面圖

圖5中置式種植構(gòu)造多孔混凝土空隙填充情況

Fig.5Photosofvoidfillingofporousconcrete(plantingstructureb)

(2)顆粒級配組1為不良顆粒級配，多孔混凝土塊主要是由大粒徑頁巖陶粒澆筑而成，內(nèi)部空隙大且多；顆粒級配組2的顆粒級配良好，多孔混凝土塊由連續(xù)變化粒徑的頁巖陶粒澆筑而成，內(nèi)部空隙相對較少且小。植生試驗30 d時，植物剛出芽，長勢無差別；植生試驗45 d時，不論在上置式種植構(gòu)造還是中置式種植構(gòu)造中，顆粒級配1制備的多孔混凝土中植株的密度和長勢都比顆粒級配2的要好，這種現(xiàn)象在植生試驗60 d時更加明顯，說明骨料的粒徑對植物綠化的效果有很大影響。

(3)上置式種植構(gòu)造中，植生試驗早期植物受多孔混凝土堿性環(huán)境影響較小，容易生根發(fā)芽，植株密度大，綠化快。中置式種植構(gòu)造中，植物的成活率較高，也能較快地產(chǎn)生綠化效果，但受限于多孔混凝土表面的空隙密度，故植株的密度不如上置式種植構(gòu)造中的大。但是2種種植構(gòu)造中，植物的長勢一樣，說明種植基質(zhì)的堿性中和能力、保吸水能力和肥力良好，種植基質(zhì)的配比優(yōu)良。

(4)如圖5所示，種植基質(zhì)能有效地填充多孔混凝土的內(nèi)部空隙，多孔混凝土利用內(nèi)部空隙作為植物根系生長的空間，而種植基質(zhì)為植物的初期生長提供所必須的養(yǎng)分。植生試驗后期，植物根系通過多孔混凝土中的連通孔穿透混凝土，扎根于基層土壤。

(5)上置式種植構(gòu)造中，種植層為覆蓋在植生型混凝土上方的腐殖質(zhì)，此構(gòu)造對腐殖質(zhì)層的抗沖刷性和保吸水能力有較高的要求；中置式種植構(gòu)造中，種植層為植生型混凝土中的種植基質(zhì)漿體，與上置式相比，在植物生長初期對種植基質(zhì)的抗堿能力有較高的要求。

4 結(jié) 論

本文從保證植生型混凝土空隙率和抗壓強度，同時降低植生型混凝土密度的目的出發(fā)，采用輕質(zhì)碎石型的頁巖陶粒制備植生型多孔混凝土，結(jié)論如下：

(1)在不摻雜任何添加劑的情況下，頁巖陶粒植生型多孔混凝土的密度為普通多孔混凝土密度的1/3左右，28 d齡期的抗壓強度在5 MPa以上，能滿足邊坡防護綠化中對混凝土強度的要求。

(2)根據(jù)試驗結(jié)果，粗骨料的顆粒級配對植生型多孔混凝土的抗壓強度和植生試驗的效果都會產(chǎn)生重要的影響，在植生型多孔混凝土的工程實踐中，應(yīng)對粗骨料的顆粒級配進行優(yōu)化。

(3)植生試驗中的溫度、濕度及光照等環(huán)境條件對種子的發(fā)芽時間和發(fā)芽率有很大的影響，因此應(yīng)選擇在合適的季節(jié)和氣候條件下進行植生試驗。

(4)種植基質(zhì)要求有良好的物理、化學(xué)特性，包括堿性中和能力、保吸水能力、肥力、抗沖刷能力和易填充性，本文配制的種植基質(zhì)取得了良好的植生效果，種植基質(zhì)的配比優(yōu)良。

試驗結(jié)果表明，頁巖陶粒植生型多孔混凝土在降低自身對岸坡巖土層影響的條件下，既能提供滿足邊坡穩(wěn)定的強度又能進行植生，可以與大自然和諧共存，對保護環(huán)境有積極的作用，值得推廣。

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Shale Ceramsite Porous Concrete for Plant Growing: Preparation and Planting Test

LIU Qi1, XIA Zhen-yao1,2,3, LIU Da-xiang2,3, ZHANG Lun1, YAO Xiao-yue3, XU Wen-nian1,3

(1.College of Civil Engineering & Architecture, China Three Gorges University, Yichang 443002, China; 2.Key Laboratory of Geological Hazards on Three Gorges Reservoir Area under Ministry of Education, China Three Gorges University, Yichang 443002, China; 3.Collaborative Innovation Center for Geo-hazards and Eco-environment in Three Gorges Area of Hubei Province, Yichang 443002, China)

The aim of this research is to study the influence of grain size distribution of shale ceramsite on the bulk density, compressive strength, void ratio and pH value in the internal voids of porous concrete for plant growing. First of all, we set up two groups of grain size distribution of shale ceramsite, and measured the basic physical properties such as stack density, apparent density, void ratio and bibulous rate for mixture proportion design. Furthermore, we added fly ash, compound fertilizer, FeSO4and vinyl acetate emulsion into yellow brown loam to prepare modified soil, which was further mixed with humus and vermiculite powder in a proportion of 2∶2∶1 to obtain planting substrate flurry of a fluidity of 210-240 mm. Then we carried out planting tests with two planting structures: a. seeds in humus overhead the porous concrete; b. seeds in substrate among voids of the porous concrete. Test results showed that with the changes of grain size distribution and target void ratio, the bulk density of 12 groups of porous concrete varied between 600-800 kg/m3; compressive strength of the porous concrete at the age of 28-day was above 5 MPa; and the pH value of internal voids between 11 to 12. Under necessary maintenance and management conditions, plants could completely grow well in the porous concrete, indicating that the mixture proportion of planting substrate is good.

shale ceramsite; porous concrete; bulk density; pH value; compressive strength; void fraction; vegetating

10.11988/ckyyb.20160800

2016-08-09；

2016-09-12

國家自然科學(xué)基金項目(41202250)；長江科學(xué)院開放研究基金項目(CKWV2015205/KY)；三峽大學(xué)研究生科研創(chuàng)新基金項目(SDYC2016023)

劉 琦(1992-)，男，山西大同人，碩士研究生，主要從事水土保持與生態(tài)修復(fù)研究，(電話)15549308781(電子信箱)1543594118@qq.com。

夏振堯(1981-)，男，湖北武漢人，教授，博士，博士生導(dǎo)師，主要從事水土保持與生態(tài)修復(fù)研究，(電話)0717-6392300(電子信箱)xzy_yc@126.com。

TU528.2

A

1001-5485(2017)12-0115-07

(編輯：占學(xué)軍)