灰色关联法的植被混凝土植生基材综合选取研究分析.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2023 年 12 月 22 日 作者简介:段培东(1999),男,汉族,河南南阳人,研究生,水利水电工程,水工材料方向研究。-195-灰色关联法的植被混凝土植生基材综合选取研究分析 段培东 华北水利水电大学,河南 郑州 450046 摘要:摘要:目的 随着我国对生态化发展的需求,以及植被混凝土兼顾工程效应及生态效用的优点,植被混凝土的未来发展潜力巨大,植生基材的选取是使植物良好生长的关键因素。方法 本研究针对植被混凝土特点、性能等多种影响因素,利用熵权法和层次分析法对影响因素的权重进行综合评价,通过灰色关联法将当前文献中已有的植生基材配置方案进行综合比
2、较,并提出优选方案。结果 分析发现:经过发酵的酒糟、秸秆等生物质纤维腐殖质作为植生基材能够有效的改善植被混凝土的植生性能。结论 本研究针对不同植生基材对植生混凝土植生性的影响程度提出有效的建议,为推行生态植生混凝土发展提供借鉴。关键词:关键词:植被混凝土;植生基材;灰色关联法;方案优选 中图分类号:中图分类号:TU37 面对全球资源短缺、能源危机、环境污染等问题的日渐突出,绿色生态型混凝土已是国内外学者研究的热点,植生型生态混凝土也被叫做植被混凝土1,严格意义上属于生态混凝土的一种。上世纪 90 年代日本一工学协会首先提出了生态混凝土概念,相比于传统混凝土而言植被混凝土的原料通常来自于建筑垃圾
3、的再生利用,且兼具良好的生态效应,与透水混凝土相比在保留透水性能外也兼具生物相容性优点,符合绿色工程的要求。当前植被混凝土按照种植位置主要分为上置式、中值式、下置式三种,同时也有夹心式等特殊的种植方式,同时原材料的类型也具有多样性。实际工程中也较多采用基材喷播的形式,不管是那种形式的植被混凝土基材都是其重要的组成成分,另一方面由于植被混凝土特殊的结构组成,使得植被混凝土的耐久性,碱性,植生性等问题较为突出,更加凸显了植生基材选取的重要性。1 植生基材的概念和特点 植被混凝土基材是植物根茎生长的基础条件,是决定植物生长的关键要素。植被混凝土由于混凝土原材料的限制,混凝土内部水泥水化反应使得孔隙内
4、部呈现强碱性,植物的生长也需要多种的营养物质,微量元素和水分,且大部分植被混凝土多适用于各类护坡、公园等场地。使得种植基材要具有良好的碱性中和能力、保水及吸水能力、肥力、抗冲刷能力和易填充性。2 植生基材研究现状 2.1 传统植被混凝土基材 传统的植被基材一般为天然土或营养土,通过添加酸性化学物品或者添加磷肥等酸性营养物质,使得植被基材与混凝土孔隙水泥水化反应产生的强碱性物质进行酸碱中和,达到适宜植物生长的基础环境,最常见是添加剂是硫酸亚铁和磷酸。这种办发虽然简洁,但并未考虑过多关于土壤透气性,保水性等问题,面对各种不同的环境条件时,无法确保植物的存活率,大量酸性试剂的使用也会对环境造成一定的
5、影响,违反了植被混凝土确保生态效益的初衷。刘梦溪等人2考虑经济和生态效应直接使用自然土壤和营养物质作为种植基材,在人工养护植物生存环境适宜的情况下可以正常生长,但使用此方式在天气炎热的情况下植物发芽率和存活率均受到了明显影响,并不利于实际工程的使用。2.2 外加物改良的植被混凝土基材 在一定的情况下植物生长基材可以被当作人工土壤进行配置,任耿等3用草酸土、珍珠岩、蛭石以及木渣等作为基材的基础材料,承担植物根茎生长时天然土壤的固定功能,并为植物生长提供部分营养物质、养分微量、水分等植被生长的基本要素。吴庭等4通过将煅烧磷尾矿、硅灰、土壤、肥料、保水材料等混合加水的方式制备植被基材,为植被基材提供
6、强度的同时降低植被基材的 pH 值,且尾矿分解出磷酸根离子,中国科技期刊数据库 工业 A-196-为植物提供大量磷肥。刘琦等5在黄棕壤土中掺杂适量粉煤灰、复合肥、Fe SO4和醋酸乙烯乳液制成改性土壤,粉煤灰可为植物提供可溶性硅、钙、镁等养分以及多种微量元素;FeSO4 改良土壤强碱性,醋酸乙烯乳液提高土壤的抗冲刷性。李义强等6将 ECM 生态矩阵材料有效调节土壤 pH 值,提高土壤活性使植被迅速形成群落。申思7将土壤、新鲜的有机质,如稻壳、树枝和秸秆等的粉碎物、复合肥和有机肥、吸水树脂、种子混合制备植被基材,使土壤兼顾有机质、养分、和保水性。冀陆奇8在植被基材中加入酒糟、菌苞、锯末、谷壳,粉
7、碎的秸秆及纤维经腐烂制得的腐殖质,以改善植被混凝土的物理性能和化学性能。赵延春9将灌浆基材选为:腐殖土、粉煤灰、水、绿矾(FeSO47H2O)、木屑粉。王玉军10将天然土壤掺入一定粉煤灰、植物纤维和木屑制作植被基材,使得土壤既肥沃又保水,一定程度上调节酸碱度。通过添加外加物改良基材的方式是当下相关学者研究的热点,由于替代土壤材料本身具有酸性物质与植被混凝土中的碱性环境进行中和,可以近似达到植物适宜生存的酸性条件,且基础材料多使用行业废弃物与土壤相比透气和保水效果更好,不仅可以确保将植被混凝土的植被效果,还可达到废物再生利用的效果,符合生态发展的观念。同时在基材中添加肥料、醋酸乙烯乳液、滞水剂、
8、保水剂等添加物,提升植被混凝土抗冲性和保水性,完善植被混凝土的适生性,但植被混凝土多用于生态护坡等水利工程,废弃物和添加物中的有害物质可能会对当地水源和土壤造成一定的影响,在基材选择时环境问题也是需要考虑的重点。2.3 微生物对植被混凝土基材的改良 除以上传统的外加剂改良植被基材外,近些年国内外学者们开始了有关微生物改良基材的研究例如利用保水材料、有机质、BSC-J 菌剂等混合制备 BSC 生物基材,BSC-J 菌剂可以起到调节基材内酸碱平衡、增加土壤活性、同时增强土壤对有机质的分解能力,或者利用摩西球囊霉和根内球囊霉两种丛枝菌根真菌对植被混凝土植物早熟禾的影响,增强植物对光和水分的利用能力,
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