公路护坡植生混凝土改性及应用技术研究

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植生混凝土不但具备透水混凝土排水透气的功能,还可以为动植物提供生存繁衍的栖息环境,被广泛应用于河道护坡、城市景观建设以及生态边坡治理等工程建设中,对调节生态平衡、减少环境负荷、实现人与自然和谐共生具有积极的促进作用。本文从国内外植生混凝土的研究现状出发,总结和归纳了当前植生混凝土应用研究的不足和技术缺陷,对植生混凝土的改性及工程应用进行了重点研究。首先借鉴普通混凝土配合比设计的思路,提出了适用于多孔混凝土配合比设计的试验方法,并通过Visual Basic软件开发出“多孔混凝土配合比设计程序”,简化了计算过程、提高了工作效率。其次,提出了使用磷酸处理石灰岩碎石的方式对多孔混凝土进行改性研究,通过扫描电镜(SEM)与能谱分析(EDXA)相结合的方法,观察了多孔混凝土界面过渡区(ITZ)改性前后的结构变化,并以此探究其改性机理。最后,对植生型多孔混凝土的盐碱环境进行改造和植物种植,并将所有研究成果应用于工程实践中,取得了显著成效。论文的研究成果主要有以下五个方面:(1)提出了“均匀设计与正交设计相结合”的植生型多孔混凝土配合比设计方法。首先,通过均匀设计法对植生型多孔混凝土的配合比进行初步筛选,然后在均匀试验的研究基础上设计正交试验,旨在以最少的试验次数,获得最佳的配合比方案。配合比试验中发现,加入适量细骨料能够提高植生型多孔混凝土的抗压强度和连通性能,且最佳配合比的存在范围是:水胶比0.3~0.35之间,设计孔隙率26%以下,砂率5%左右,掺合料的比重为30%~38%。(2)磷酸处理骨料需要严格控制磷酸的浓度与浸泡时间,使用质量分数10%的磷酸与骨料反应的效果明显,且反应速率更容易被控制。骨料的性能会随着浸泡时间的变化而变化,酸浸泡60min以后的骨料力学性能破坏严重。(3)通过扫描电镜的方式对酸处理骨料多孔混凝土的界面过渡区进行分析研究,可观察到酸处理骨料能够有效改善多孔混凝土ITZ界面松散、多孔的结构特性。酸处理骨材表面出现了锯齿状的纹理变化,这一结构改变不但可以提高骨料和胶凝材料间的接触面积,还可以增强骨料与胶凝材料之间的机械咬合力。(4)植生型多孔混凝土孔隙中存在大量的盐碱类物质,这些物质主要从混凝土内部外渗而出。因此,为了从根本上解决植生混凝土碱度较高的问题,本文首先使用高分子材料DPS永凝液对植生型多孔混凝土的p H值进行调节,使之持续稳定在7附近,然后再将柠檬酸、硫酸亚铁与水按照1:2:1000的比例配制成调酸剂,中和封碱后残留的碱性残留物;最后,在植生混凝土液态营养基质中加入碱性缓冲材料,确保植生混凝土孔隙内长期维持低碱的植生环境。(5)本文制订了详细的植生混凝土植物种植方案,建立了内部观察与外部观察相结合的植生混凝土评价标准。通过对试验路段进行工程概况分析后,使用现浇植生混凝土的方式进行现场施工,成效显著,经过强降雨天气的侵袭后,坡面整体依然保存完好,没有出现垮塌、滑移的情况。
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