生态混凝土的研究与制备

大学生创新实验项目申请表

项目名称：生态混凝土的研究与制备

项目负责人：

负责人所在学院：土木工程与力学学院

指导教师：

研究目的及意义

混凝土作为建筑材料因有着材料供应的容易性、成形的自由性、耐

久性及耐火性等诸多优点，被广泛地运用在基础设施及各种建筑物中，对社会经济及文化的发展做出了很大的贡献。但是，混凝土的大

量使用也破坏了树木、水等自然环境，妨碍了动植物栖息，再加上对河

湖资源管理和生态环境保护的忽视，易引发水土流失、滑坡、泥石流、土壤沙化和盐碱化等一系列自然灾害。作为发展中国家的中国，正面临着这一严峻的问题。

21世纪的中国应以可持续发展为目标，治理、修复和维护生态环境，力图与动植物和睦共处，构筑和谐社会。

为了修复和改善生态环境，使之回复到原有自身净化的状态研

究开发一种可保护及改善生态环境的混凝土新产品、新技术就成了当

务之急。生态混凝土就是在这种大环境下应运而生的。

国外

起步较早，特别是在日本，已经进入产业化阶段,广泛应用于边坡治理(主要包括道路两侧、河流、大坝及蓄水池的倾斜面护理)、路面排水、植生、净化水质、降低噪音、防菌杀菌、吸收去除 NOx 以及阻挡电磁波等；现阶段的研究重点在于生态混凝土的耐久性研究等方面，已有相应的基准及规范。

⑴日本的研究发展现状：1995年日本混凝土工学协会提出了生态混凝土的概念,并设立了生态混凝土研究委员会；2001年4月日本出版了《多孔性混凝土河流护岸方法的手册》，主要用于河川、蓄水池斜边破的护理；同年成立了名为“关于确立多孔性混凝土的设计及施方法的研究委员会”。

日本爱知县名古屋某河川护坡效果(1994 年)；日本某蓄水池护坡效果 (1988 年)。日本在路面（如公园道路、停车场等）、道路两侧的边坡护理方面进行了透水性生态混凝土的研究。

⑵其他国家的研究发展现状：1995 年，美国南伊利挪伊大学的Nader Ghafoori 阐述了不含细骨料混凝土的概念，在保持透水性所要求的孔隙率、适当水灰比的范围后，研究开发了用于人行道及停车场用的透水混凝土。

1993年，南非开普敦大学的 Mark G.Alexander 把透水性混凝土作为透水路基来使用。

在最近欧洲的研究中，德国用火山岩作为骨料的吸音性混凝土

取得了应用。

1992至1996年期间，在荷兰和比利时进行了铺路试验,并开发了在透水性混凝土中掺入聚合物乳胶后的透水性铺路用混凝土，不仅在人行道，而且机动车道也开始使用这种混凝土。

韩国是从2000年开始正式研究这一混凝土，并在护坡工程上使用。

国内

起步较晚，但也进行过一些开创性的研究。2002年同济大学陈志山研究了大孔透水性混凝土的净水机理以及用其处理生活污水；2004 年三峡大学许文年对植被混凝土的护坡绿化技术进行了有

益的探索。但国内对现浇生态混凝土的研究很少，应用范围也比较窄，对生态混凝土设计、施工、管理没有相应的基准及规范。从我国最近的发展动向来看,国家逐渐重视了生态材料、技术方面的研究, 启动了作为国家研究课题的863攀登计划,投入了大量的资金,联合了全国15所著名大学的专家学者,在8个基地进行着开发研究。在国家相关部门的推动以及研发、应用单位的积极响应下，今后在这方面的研究将会更加活跃。

试验原理

生态混凝土的组成设计应同时满足空隙率、酸碱性及强度3方面的要求。对水泥、外加剂、有机肥料含量等成分影响因素进行试

验,确定采用较理想的原材料。分别考察水泥用量、粉煤灰用量、填充料的放置形式、植物草种等因素对生态混凝土强度、酸碱性、空隙率以及对植被生长情况的影响。

试验步骤

灌注型植生卷材护坡及绿化技术是通过在坡面上铺设由特殊材料和方法编制的植生卷材，用锚钉固定后，把种子和特殊有机质资材以及特殊发育基础材，通过专用注入机械压送注入到植生卷材内，从而在各类边坡表面形成长期稳定的植物生长基础层，植物生长迅速，绿化效果好，基本无需后期养护。

(该技术不仅能够实现混凝土、浆砌石、岩石等硬质坡面以及其他无土壤地带的永久性绿化,真正意义上实现传统河道硬质护坡生态恢复的目的；也能够提高土质边坡抗冲刷、抗雨水侵蚀以及水土保持的能力；又能够实现水位变动区域坡面的保护及绿化；还能够与植生型生态凝土护坡结合在一起，构建多自然型生态河道。

特殊有机质资材通过微生物的作用可在土壤中缓慢分解，使土壤长期保持肥效，分解而成的无机物被植物作为养分所吸收，保障植物长期健全的发育；特殊发育基础材料含有丰富的微生物，可改善土壤的物理性及化学性，可促进团粒结构的形成，在改善土壤结构的同时，还可帮助植物吸收养分，提高根部活力，实现根圈微生物的多样化，并能防止有害微生物的突发性增长。)

植生型生态混凝土的多孔隙结构及孔隙内适宜的酸碱环境，利于植物的根须穿透混凝土层并扎入堤体的土壤中，实现坡面防护与生态治理并举。

材料的选定

粗骨料：单一级配的骨料，可以采用普通碎石、卵石，也可以采用浮石以及人造多孔性轻质材料；骨料的粒径范围在2.5～31.5mm；

细骨料：颗粒适中,三相比良好, 具备良好的水、养、热、气等条件的沙壤土

水泥: 普通硅酸盐水泥。

外加剂：生态混凝土专用添加剂SR3：最佳用量为水泥用量2%。。

掺合料：新鲜的酒糟作为有机质,能改善土的三相比和保水性能,同时向土中引入大量微生物,能提供一定数量的氮、磷、钾等养分;肥效较长的过磷酸钙和有机肥。长效肥是为了使植被在生长出来以后一段时间内不衰退。

植生型生态混凝土配合比设计

影响植生型生态混凝土性能的主要因素为混凝土的级配、骨料的粒径以及SR3系列性材料的添加

孔隙率及其测定方法

文中的护堤植生型生态混凝土是一种多孔性混凝土 ,其优良的