含水率及温度对植被混凝土胀缩性试验研究

摘要

植被混凝土生态防护技术是一项集边坡防护与生态修复为一体的生态防护技术,其基材由水泥、种植土、有机质、绿化添加剂按一定比例组成。作为弹塑性材料,当含水率或温度回归到起始状态时,植被混凝土的这种胀缩变形在很大程度上是不能完全复原,多次且过大的胀缩将导致植被混凝土留下不可逆的结构与体积变形,伴随将产生众多微小裂隙。随着时间的推移,裂隙逐渐发育,一些经喷射绿化防护的边坡便出现龟裂、松散、剥落、溜坍等现象,边坡生态修复效果遭到严重损伤。因此,本文针对植被混凝土进行热胀冷缩与湿胀干缩室内模拟试验,探讨含水率与温度变化对植被混凝土胀缩性的影响。
　　植被混凝土湿胀干缩模拟试验研究：配制不同初始含水率(13%、19%、25%、31%、37%、43%)的试样,分别在温度 0℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃下让试样失水与吸水,开展湿胀干缩模拟试验,其试验结果如下：
　　1)恒定温度条件下,不同初始含水率的试样均出现初期收缩速度快,随后逐渐减缓并趋于稳定,其收缩过程分为化学收缩、失水收缩；试样收缩稳定时间、缩限含水率、自由收缩率及收缩量均随初始含水率的增大而增大。
　　2)同一初始含水率条件下,试样缩限含水率随温度升高而降低；试样收缩稳定时间、自由收缩率、收缩量随温度增加先增大后减小,最大收缩量发生在20℃至30℃的范围内。
　　3)试样最大自由收缩率为6.62%,发生在初始含水率为43%、温度为20℃的环境下,最小自由收缩率为1.60%,发生在初始含水率为13%、温度为0℃的环境下。
　　4)含水率为31%的试样三次胀缩循环试验表明试样第一次失水收缩量最大,约占胀缩循环总收缩量的90~94%,收缩总量随循环次数依次增加,但增幅很小；试样前一次产生的收缩有一小部分为不可逆收缩,吸水膨胀时不能完全恢复；试样的自由膨胀率整体都不高,最大自由膨胀率发生在温度为30℃的环境下。
　　植被混凝土热胀冷缩模拟试验研究结论：试样在恒定含水率13%、19%、25%、31%、37%、43%条件下,温度为20℃的试样放入0℃恒温箱并逐渐调整温度至50℃,开展热胀冷缩模拟试验,其试验结果如下：
　　1)在50℃时,试样的最终膨胀量与初始含水率正相关,初始含水率为13%的试样最终膨胀量最小,初始含水率为43%的试样的最终膨胀量最大,幅度相差不明显。
　　2)在恒定温度 0℃、10℃条件下,植被混凝土试样的自由收缩率随初始含水率增大而减小；在 30℃、40℃、50℃条件下,试样的自由膨胀率随初始含水率的增大而增大。
　　3)同一初始含水率条件下,试样的自由膨胀率随温度的增大而增大,且增幅逐渐增大；试样经历一个完整的热胀冷缩循环后,其变形系数都非常小。
　　4)植被混凝土热胀冷缩的自由胀缩率远小于其湿胀干缩的自由胀缩率,研究表明含水率对植被混凝土胀缩性的影响比温度作用大。
　　本文通过试验探讨了含水率及温度对植被混凝土的影响规律及作用机理,是对植被混凝土的基础研究,研究成果对植被混凝土生态防护技术的完善具有重要理论指导意义。

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引言

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 植被混凝土生态防护技术简介

1.3 植被混凝土研究现状

1.4 土壤胀缩性研究现状

1.5 研究内容

1.6 技术路线

2 试验设计

2.1 影响因素与水平

2.2 评价指标

2.3 试验材料及设备

2.4 植被混凝土湿胀干缩模拟试验方案及步骤

2.5 植被混凝土热胀冷缩模拟试验方案及步骤

3 植被混凝土湿胀干缩模拟试验结果及分析

3.1 收缩时程曲线

3.2 收缩稳定时间

3.3 温度与缩限含水率的关系

3.4 植被混凝土收缩量

3.5 干湿循环胀缩量

3.6 自由收缩率与自由膨胀率

3.7 小结

4 植被混凝土热胀冷缩模拟试验结果及分析

4.1 温度对植被混凝土胀缩性的影响

4.2 植被混凝土胀缩量

4.3 自由收缩率、自由膨胀率及变形系数

4.4 湿胀干缩与热胀冷缩自由胀缩率的比较

4.5 小结

5 结论与建议

5.1 结论

5.2 建议

参考文献

致谢

附录：攻读硕士学位期间发表的部分学术论著和发明专利

攻读硕士学位期间参与的科研项目