植生混凝土的制备及其河道护坡性能的研究

摘要

城市的大面积混凝土建筑使自然地形地貌、原有植被覆盖层被破坏，导 致水土流失、局部小气候被改变、热岛效应以及生物链被切断。按照目前国 际发展的趋势，混凝土生态化、自然化、轻量化、景观化的发展进程势在必 行。植生混凝土作为一种新型材料，在修复生态环境、降低环境负荷、提高 边坡稳定、保持水土、协调人与自然、保持生物多样性等方面都可以发挥积 极有效的作用，为“海绵城市”的建设作出贡献。 本文针对植生混凝土的物理、力学性能在河道边坡的工程应用展开研究，分析了骨料粒径、种植方式、外加剂等对植生混凝土的抗压强度、抗折强度、透水性能、孔隙率及植生性能的影响规律，并采用模拟降雨试验，研究了植生混凝土护坡的截留、反滤、除杂等性能，主要研究内容如下： （1）采用粗集料粒径为 16-20mm、20-25mm、25-30mm 三种碎石级配，分别以普通硅酸盐水泥、低碱硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥-秸秆粉三种胶 材制备植生混凝土，并对其物理力学等性能进行研究。试验结果表明，植生 混凝土的抗压强度随粗集料粒径的增大而降低；并且植生混凝土的抗压强度 随混凝土的透水系数增大而降低；植生混凝土的透水系数随着混凝土的孔隙 率增大而变大。当粗集料粒径为 16-20mm时，植生混凝土标准养护28d后的抗压强度可达5.39Mpa，且混凝土的孔隙率大于 30%；硅酸盐水泥制备的 混凝土中掺入一定量的秸秆粉后，由于秸秆粉易和性低，使得水泥水化不均匀，从而降低植生混凝土抗压强度，同时也降低了抗折强度。 （2）分析了三种降碱方式、三种种植方式对植生混凝土植生性能的影响。 采用低碱硫铝酸盐水泥制备的植生混凝土，标准养护 28d 后内部孔隙环境 pH 值呈中性,播种植株后，其植生性能表现优异；将秸秆粉作为掺合料加入硅酸 盐水泥中，制备的生态混凝土有一定吸附中和碱物质的作用，使混凝土孔隙 环境能基本满足植株的生长。采用碳化方式对混凝土处理后，对内部高碱环 境的改善效果不明显，不建议选择该手段对硅酸盐混凝土降碱。 采用不同种植方式植株生长高度不同，低碱硫铝酸盐水泥制备的混凝土， 植株生长最为良好，生长高度满足自然条件下，高羊茅的正常生长高度。硅酸盐水泥中添加秸秆粉，上置式、中置式植株生长高度较单一硅酸盐水泥制 备混凝土好，但下置式构造两者高度几乎无差。 （3）选用两种护坡形式，采用模拟降雨实验分析植生混凝土的护坡性能，研究表明，敷设植生混凝土，植生混凝土多孔构造对表面土质的截留作用明显，可减少土质边坡84.6%以上土质损失，能够有效减少降雨对土质边坡的影响，提高边坡的稳定性；使用植生混凝土在坡度系数为1的模拟边坡，在降雨冲刷作用下对底部土壤的反滤拦截率为 87.8%以上；在坡度系数为3的模拟边坡，在降雨冲刷作用下对底部土壤的反滤拦截率为可高达 97.8%；无覆土植草与覆土植草均对固体污染杂质有很强的拦截作用，其中覆土植草的混凝土模拟边坡对固体杂质的拦截能力最好。

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