随着我国经济的发展,环境保护、保持生态多样性及维持社会可持续发展的问题越来越受到大家重视,植被混凝土作为环境友好型生态混凝土会越来越受人欢迎。它是一种高孔隙率结构的混凝土,有很好的透水透气性能,有着良好的透水与透气特性,并且植物能在其表面上直接生长,具有改善环境的功能。另外我国目前年排放量和累计存量最大的工业废弃物之一煤矸石,对生态环境和社会环境都构成了严重的威胁。面对排放日益增多的煤矸石,如不采取高效的、节能环保的措施对煤矸石进行快速的吸纳,将对社会效益、经济效益和环境效益带来不可弥补的损失。因此结合这两个方面,我们提出来一种煤矸石作为粗骨料抗冻植被混凝土,它既可以利用煤矸石,还可以护坡美化环境,一举两得。本课题研究依托山东省重大水利科研及技术推广项目《抗冻废弃矿物掺合料植被混凝土在生态河道绿色衬砌中的推广应用》(项目编号:SDSLTG201604),基于南水北调工程菏泽段边坡防护、黄河流域菏泽段边坡防护以及国家大力倡导的海绵城市建设等我国北方地区水利、城市和交通建设的需要开展的。前期课题组对抗冻植被混凝土进行了一系列的试验研究,得出最优配合比,通过掺加纤维和胶类大大提高了抗冻性,在此基础上本试验针对北方季节交替明显的寒冷地区用煤矸石粗骨料替代部分石子制作植被混凝土,研究和探讨其各项性,通过与普通植被混凝土进行比较得出最优的煤矸石掺量。水胶比为0.32,设计孔隙率为28%,添加聚丙烯腈纤维、塑钢纤维、801胶和引气剂,为了避免纤维成团和粗骨料裹浆的不均匀,提出新的搅拌工艺,成功制作出煤矸石粗骨料植被混凝土。本文分析了煤矸石粗骨料抗冻植被混凝土的孔隙率、透水性系数、pH值、抗压强度和抗冻性能等各项指标,探讨煤矸石在植被混凝土应用的可行性和最优掺量:(1)煤矸石粗骨料植被混凝土的有效孔隙率均大于21%,透水系数均在2cm/s之上,透水性比一般土壤要好,孔隙率和透水系数均符合植物生长的需求,总孔隙率、透水系数均与有效孔隙率成线性关系。(2)24h内煤矸石粗骨料抗冻植被混凝土孔隙水pH值增长与有效孔隙率成正相关性,煤矸石粗骨料对植被混凝土的pH值基本不会产生影响。(3)前期煤矸石粗骨料抗冻植被混凝土抗压强度有个小幅度上升,后期抗压强度均有所降低,根据抗压强度结果得出,植被混凝土掺加煤矸石粗骨料控制在40%以内均满足抗压强度要求。(4)随着煤矸石粗骨料掺量的增加,冻融破坏加快,煤矸石粗骨料掺量控制在40%以内,植被混凝土可以承受冻融次数达到125次,抗冻等级达到F100。(5)掺加纤维、胶粉和煤矸石粗骨料之后,植被混凝土虽然抗压强度有所降低,但是降低幅度较小,根据抗压强度和冻融循环最优,废弃矿物质材料利用最多原则,煤矸石粗骨料掺量确定为40%左右。