现浇护堤植生型生态混凝土性能指标及耐久性能

第26卷第5期2005年9月

江苏大学学报(自然科学版)

Journa l o f Jiangsu U ni v ers it y(N atura l Sc ience Edition)

V o.l26N o.5

Sep.2005

现浇护堤植生型生态混凝土性能指标及耐久性能

吴智仁1,陆春华2,刘荣桂2,吴春笃3,彭振华1

(1.镇江久久生态材料有限公司,江苏镇江212003; 2.江苏大学理学院,江苏镇江212013; 3.江苏大学生物与环境工程学院,

江苏镇江212013)

摘要:概括介绍了生态混凝土的概念、性质以及分类情况,就国家863专项/镇江水环境处理0中的生态堤部分,提出了护堤植生型生态混凝土的概念及其护坡技法;然后对混凝土基础材料与受保护土体级配之间的关系进行了分析,重点讨论了该生态混凝土在物理、力学以及耐久性方面的性能指标.试验结果表明:添加了SR-3的生态混凝土,其28天的抗压强度达到20M Pa以上,透水系数在0125~0160c m/s之间,并且抗冻耐久性在60次循环以上.

关键词:护堤;植生;生态混凝土;性能指标;耐久性能

中图分类号:TU528文献标识码:A文章编号:1671-7775(2005)05-0380-04

Perfor m ance index and durability of eco-concrete cast on site

for rivage-protecti ng and pl ant-growing

WU Zhi-ren1,LU Chun-hua2,LIU R ong-gui2,WU Chun-du3,PE NG Zhen-hua1

(1.Zhen jiang Ji u jiu Eco-consci ou sM at eri al Co.Ltd,Zh e n jiang,J i angs u212003,Ch i na;2.Facu lt y of S cience,Ji angs u U nivers i ty,Zhen-ji ang,J i angs u212013,Ch i na;3.School ofB iol ogical and E nvi ron m en tEngi n eeri ng,J i angs u Un i versity,Zhen jiang,J i angs u212013,Ch i na)

Abst ract:The conception,property and c lassification of eco-concrete are introduced.As part of the863 pro ject o fw ater-m anage m ent o f Zhenjiang,the app lication o f eco-concrete i n ri v age-protecting and p lan-t gro w i n g is descri b ed.The re lationsh i p bet w een the basic m aterials o f eco-concrete and the for mu la of so il to be protected i s ana l y sed.The perfor m ance i n dexes of eco-concrete i n physics,m echanics and durability are discussed.Test resu lts sho w that for eco-concrete w it h SR-3,its co mpressi o n strength o f 28days reachs to20M Pa,its per m eab ility streng th is bet w een0125c m/s and0160c m/s and its frost resistance is above60c ircu lations.

K ey w ords:rivage-protecti n g;p lan-t gro w i n g;eco-concrete;perfor m ance i n dex;durability

混凝土作为人类使用量最大的建设材料,除了要满足现代人的需求外,更要注重降低环境负荷、改善环境,使其具有优良的环境协调性,考虑自然循环、生物保护和景观保护等生态学问题,实现人类的可持续发展.上世纪90年代吴中伟院士最早提出的绿色高性能混凝土,就具有良好的环境协调性能[1]./生态0混凝土与/绿色0混凝土概念类似,但/绿色0的重点在于对环境的/无害0,而/生态0强调的是直接/有益0于生态环境[2].

在国家863/十五0重大科技专项/镇江水环境处理0总课题的第三分项/生态堤)滨江带)湿地系统的修复和污染控制技术研究及示范0的生态堤中,采用文中提出的生态混凝土进行了现场浇筑,如图1所示.该混凝土除了起到护堤作用外,还由于其自身的多孔性和良好透气透水性,能实现植物和水中生物的生长,起到净化水质、改善景观和完善生态

收稿日期:2005-01-18

基金项目:国家/8630计划项目(2003AA601100-3)

作者简介:吴智仁(1964-),男,江苏镇江人,研究员(w zr63@126.co m),主要从事生态混凝土的开发研究.

陆春华(1979-),男,江苏昆山人,硕士研究生(hua790527@163.co m),主要从事混凝土的耐久性研究.

系统的多重功能

.图1 镇江某湿地生态混凝土浇筑现场

F i g .1 W ork p l ace o f eco -concrete at one w etland i n Zhen jiang

1 生态混凝土的概念及分类

111 生态混凝土概念

日本混凝土工学协会于1995年提出了生态混凝土(Env ir onm enta ll y Friendly Concrete /E co -con -crete)的概念.所谓生态混凝土,就是通过材料研选、采用特殊工艺制造出来的具有特殊的结构与表面特性的混凝土,能减少环境负荷,与生态环境相协调,并能为环保做出贡献.目前,国际上开发的生态混凝土的主要功能有护堤(主要指道路、河流、大坝及蓄水池的倾斜面)、路面排水、植生、净化水质、降低噪音、防菌杀菌、吸收去除NO x 以及阻挡电磁波等.112 生态混凝土的分类

目前,生态混凝土可分环境友好型(或负荷减少型)和生物相容型(环境协调型)两大类[3,4]

.

所谓环境友好型生态混凝土,是指在混凝土的生产、使用直至解体全过程中,能够降低环境负荷的混凝土.目前,相关的技术途径主要有如下三条:①降低混凝土生产过程中的环境负担;②降低混凝土在使用过程中的环境负荷;③通过提高性能来改善混凝土的环境影响.

生物相容型生态混凝土是指能与动、植物等生物和谐共存,对调解生态平衡、美化环境景观、实现人类与自然协调具有积极作用的混凝土.根据用途,这类混凝土分为植物相容型生态混凝土、海洋生物相容型生态混凝土、淡水生物相容型生态混凝土以及净化水质型生态混凝土等.113 护堤植生型生态混凝土

作者研制的护堤植生型生态混凝土是一种具有较大孔隙率、高强度的透水性混凝土,它的主要特点是具有过滤效果性能的同时,还具有植生、改善环境等效果性能.在该文的示范工程中,每立方米生态混凝土基础材料的标准含量如表1所示.

表1中,SR -3是由镇江久久生态材料有限公司引进日本JC K 株式会社的先进技术,并加以开发

研制的一种生态混凝土专用添加材,其密度为11044g /m.l 它是一种以碳酸钙、硅石粉为主要成分的橘黄色无机质悬浮液,其标准参量为水泥质量的15%,它的作用是使生态混凝土实现所需的各项物理(孔隙率、透水性、pH 值等)、力学性能(压缩强度、耐久性等)指标.

表1 护堤植生型生态混凝土的配方(每立方米)

Tab .1 For m u l a for eco -concrete

材料

碎石/kg 江沙/kg 水泥/kg 添加材SR -3/L

水/

kg 水灰比/(SR-3+W )/C 含量1400

300

250

3715

6715~7715

0142~0146

2 生态混凝土与受保护土体级配关系

护堤植生型生态混凝土的首要功能是护堤.江堤坡面的侵蚀主要来自两个方面:一是外在条件的风浪、降雨、温度等引起的侵蚀;另一方面是内在条件的水位下降而造成堤体堆土的流失(管涌现象).因此,该类型的生态混凝土除了具备一定的强度外,还必须具有过滤性能,即保证只让水安全渗透而土质细颗粒不流出.所以,由过滤性法则,可得到该类型生态混凝土的基础材料颗粒大小与受保护土体级配之间的关系有:①生态混凝土材料的15%颗粒直

径/受保护土体15%颗粒直径>5;②生态混凝土材料的15%颗粒直径/受保护土体85%颗粒直径<5;③生态混凝土材料的颗粒大小曲线与受保护土体颗粒大小曲线越接近平行越好;④被保护坡体材料如果含有粗颗粒,其中颗粒直径在25mm 以下的部分适用于①和②;⑤混凝土属于非粘性材料,原则上颗粒直径在01075mm 以下细粒部分的总量在5%以下;⑥若被保护层属于土质或沙质,生态混凝土材料颗粒的最大直径应在75mm 以下;⑦生态混凝土材料应具有受保护材料的10~100倍的透水性.其中,不等式①是为使生态混凝土的透水性大于受保护材料的透水性而设定的;不等式②是为确定防止管涌现象而设定的.

3 与普通混凝土护堤技术比较

生态混凝土护堤技术与普通混凝土浇筑相比,具有以下优越性.

(1)排水性、透水性.现场施工的普通混凝土不具备透水性,其排水只能通过排水孔来实现;因此,混凝土与地基之间的衔接部位必须设置防止土、沙吸出的材料.而现场施工的透水性生态混凝土由于其自身

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