生态混凝土净水技术及其研究现状.pdf

2 0 1 1年 第 9 期 (总 第 2 6 3 期 ) Nu mb e r 9 i n2 0 1 1 ( T o t a l No 2 6 3 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 实用技术 P RACTI CAL TECHNOLOGY d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 1 0 9 0 3 9 生态混凝土净水技术及其研究现状 李展，曾丽璇。吕向红 ( 华南师范大学 化学与环境学院，广东 广州 5 1 0 0 0 6 ) 摘要： 生态混凝土净水技术是 2 0 世纪 9 0 年代才发展起来的一种新兴净水技术。 从物理、 化学和生化三方面阐明了生态混凝土的净水 机理 ， 并介绍了生态混凝土在净化生活污水、 富营养化水源水、 海水和金属污染等方面的研究现状。 最后论述了其存在的问题、 应对措施和 未来发展方 向。 关键词： 生态混凝土 ；污水净化；机理；应用技术 中图分 类号 ： T U5 2 8 0 1 文献标志码 ： A 文章编 号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 0 9 0 1 2 5 0 3 Re s e ar c h pr ogr e s s an d a ppl i c a t i on o f e c o- c onc r e t e ap pl i e d t o w a s t e wa t e r t r ea t men t L C h e rt ， Z E NGL i - x u a n ， LXi a n g - h o n g ( S c h o o l o f C h e mi s t r y a n dE n v i r o n me n t ， S o u t hC h i n a No r ma l U n i v e r s i t y ， Gu ang z h o u 5 1 0 0 0 6， Ch i n a ) Abs t r a c t ： A t e c h ni q ue f o r wast e wa t e r t r e a t me n t us i n g e c o c o n c r e t e wa s p r e s e n t e d， wh i c h h a d c o me u p wi th s i nc e 1 9 9 0 s Th e p urifi c a t i o n m e c ha n i s m o fe c o c o n c r e t ewa s e x p o u n de db yme an s o f th e a s p e c t s o fp h y s i c a l ， c h e mi c a lan db i o c h e m i c a l a c t i o n s o c c u r r i n g o nth e e c o - c o nc r e t e Th e n the r e c e n t r e s e a r c h p r o g r e s s a nd a p p l i c a t i o n o fpu rifi c ati o n Was r e v i e we d fr o m the a p p l i c a t i o n s o fu r ban s e wa g e ， s o u r c e wa t e r， s e a wa t e r p uri fic a t i o n an d me n t a l p u r i fic a t i o n At l a s t ， t h e p r o bl e ms of e c o c o n c r e t e a p pl i e d t o wa t e r p u r i fic a t i o n wa s d i s c u s s e d a nd t he d e v e l o p me n t d i r e c t i o n s Was l o o k e d a h c a d Ke y wor ds ： e c o - c o n c r e t e ； wa t e rp u r i fic a t i o n； me c h an i s m； a p pl i c a t i o n t e c hn o l o g y 0 引言 2 1 世纪， 人类面临着“ 人口膨胀、 资源和能源短缺与环境 恶化” 三大问题 ， 水体污染则是环境恶化的主要表现之- ” 。 随 着全球工业化进程的不断加快 ， 大量未经处理的污染物质被 直接排放 ， 引起水体的富营养化 、 持久性有机污染物( P O P s ) 污 染和重金属污染等， 世界上约有 1 5的人口因此得不到安全的 水 2 】 。 2 0 0 9我国环境状况公报显示 ， 全国地表水污染依然较 重 ， 2 6个国控重点湖泊( 水库) 中， 处于富营养化状态的达到了 4 2 3 ： 2 0 3条河流 4 0 8个地表水 国控监测断面中， I - I I I 类 、 v类 和劣 v类水质的断面 比例分别为 5 7 3 、 2 4 3 和 1 8 4 。 除了生物好氧、 厌氧等传统的污水处理技术， 生态混凝 土( e c o c o n c r e t e ) 污水处理技术则是由国外 2 0世纪 9 0年代开 始研究的由材料学和环境科学结合起来的一项新技术3 。 生态 混凝土是 1 9 9 5年由日本混凝土协会在生态材料的基础上提 出来的， 所谓生态混凝土它是一类特种混凝土 ， 具有特殊的结 构与表面特性 ， 能减少环境负荷 ， 与生态环境相协调并能为环 保作出贡献 。 目前开发 出生态混净土功能主要有透水排水、 绿 化景观 、 植草固沙、 吸音降噪、 绿色再生和水质质化等 4 】 。 国外 应用于污水处理的生态混凝土通常是一种多孔混凝( p o r o u s c o n c r e t e ) 或透水性混凝土( p e r v i o u s c o n c r e t e ) 。 以下就分别对 生态混凝土的净水机理、 研究现状、 存在的问题及发展趋势进 行综述 。 1 生态混凝土的净水机理 生态混凝土一般只用粗骨料 ， 不用细骨料 ， 所以制成的混 凝土内具有大量的连通孔， 因此有良好的透水性。 依靠多孔混凝 土的物理 、 化学以及生物化学作用， 达到净水的目的。 1 1 物理 净 化 净水生态混凝土的孔隙率一般为 1 5 3 5 ， 孔径从几微米 到几毫米 ， 生态混凝土在制备过程中加入的缓释材料也增加了 内部的微孔结构 ， 成为很好的过滤材料。 使用 5 1 3 mm的碎石 为粗骨料制造的多孔混凝土 ， 其厚度为 3 0 c m时， 与水接触的 表面积是普通混凝土的 1 0 0倍以上， 因此有很好的吸附能力【 5 】 。 另有文献表明污水悬浮物的去除主要与生态混凝土的孔结构 及净水模块的块数有关嘲 。 1 2 化学净化 众所周知， 石灰是常用的化学净水材料。 不但可以调节 p H值， 而且作为无机混凝剂可使污水中的悬浮物质絮凝沉淀， 在澄清 的同时也降低了水中污染物质的含量。 混凝土组成材料中的水 泥在水化过程 中， 以及混凝土浸泡在水中都会不断地溶释出 C a ( OH) ， 从而可起到净化作用m 。 混凝土中的层状矿物 ， 层状 水泥石矿物中的一些离子能对污水中的阴、 阳离子产生离子交 换。 如生态混凝土中缓慢释放出的镁离子能与污水中铵离子发 生离子交换 ， 铵离子被多孔混凝土巨大的表面积吸附 ， 再依靠 硝化细菌的生物作用逐步硝化。 从生态混凝土上脱离出来的镁 收稿 日期 ：2 0 1 1 - J0 3 _ J0 9 基金项目：广州市环境保护局污染防治新技术、 新工艺开发项目( 穗环研发2 0 1 0 年N o 0 0 2 ) 1 2 5 离子会与污水中的磷酸根离子反应生成磷酸氢镁三水化合物 难溶沉淀 ： Z2 - Mg 2 + + 2 NHj _ 2 Zl - NH Mg 2 + Mg 2 + + H P O - + 3 H2 O - - Mg HP O 4 。 3 H 2 0 在生态混凝土中缓陧释放的铝离子主要形成氢氧化铝胶体， 与污水中的悬浮物质絮凝沉淀 ， 达到净水的目的。 所以， 可在生 态混凝土中掺加缓释性净水材料如铝 、 镁离子， 既可阻缓钙离 子的溶出， 同时可达到去除污水中氮 、 磷等营养物质 5 。 1 3生化 净化 生态混凝土的多孔结构为微生物提供了适宜的生存环境 和空间， 在污水处理过程中会附着生长多种微生物形成生物膜。 生物膜是蓬松的絮状结构， 微孔多， 表面积大， 具有很强的吸附 能力。 污水在流经生态混凝土过程中， 生物膜微生物以吸附和沉 积于膜上的有机物为营养物质 ， 将一部分物质转化为细胞物质， 进行繁殖生长， 成为生物膜中新的活性物质， 另一部分物质转 化为排泄物， 在转化过程中放出能量， 供应微生物生长的需要。 目前已发现有细菌类( 硝化细菌、 甲烷菌、 脱氮菌等好养型和厌 氧型细菌 ) ， 藻类( 硅藻类 、 绿藻类 、 蓝藻类、 涡鞭藻类) ， 原生动 物( 根足虫类、 轮虫类) ， 后生动物等多种生物发挥作用。 由于在生态混凝土生化净水中微生物起主导作用， 所以要 求生态混凝土的p H、 系统环境温度能适合微生物的生长， 另外 也要尽可能足够的生存空间， 即要有足够的比表面积供微生物 生长 。 2 生态混凝土净水研究进展 现阶段净水生态混凝土主要的应用研究在以下几个方面， 包括净化生活污水 、 净化水源水 、 处理金属污染和净化海水等。 2 1 处理 生 活污水 生态混凝土净化生活污水最初 由日本从 2 0 世纪 9 0年代 就开始在实验室进行研究 ， 我国的同济大学 ， 韩国忠南大学的 S u n g B u m P a r k也随后开展了一系列的研究并对其进行了实际 应用。 S t mg B u m P a r k在实验室中用单一粒级为 5 1 0 mm和 1 0 2 0 mm的粗骨料制成 4 0 0 mmx l O 0 mmx l O 0m l T l 的试件， 在室 内进行污水的模拟净化试验， 对总氮( T _ N) 和总磷( T P ) 的净化效 果分别达到了3 7 - - 4 7 和6 6 9 2 ， 并发现骨料粒径较小， 孔隙 率较大的生态混凝土对 T - N和总磷 T P有着更好的处理效果目 。 陈志山根据生态混凝土的特点， 设计了一种推流式的生物滤池， 当 污水经过污水泵等进人生态混凝土生物滤池时， 以推流的方式通 过生态混凝土滤层 ， 最后在溢流坝上溢出， 这种方法已经申请了 国家专利。 通过在上海市松江区佘山镇的现场生活污水净化运 用， 发现该装置对生活污水各项指标的去除率都在 7 0 以上， 除 悬浮物数其他指标均优于城市污水处理厂二级排放标准 。 高建 明 通过模拟实际封闭水域的室内水质净化装置， 研究了螺蛳， 水生植物与生态混凝土的综合生态效应对水质的净化效果， 6 周 后水体中的 T - P 、 T N、 化学需氧量( C OD Mn ) 的去除率分别达 9 5 、 7 2 5 、 7 5 ， 进一步揭示了生态混凝土的净水机理。 2 2 净化水源水 纪荣平等 1 1 通过中试试验考察生态混凝土对太湖梅梁湾水 源地水质改善效果 ， 生态混凝土对 T - N、 T P 、 C O D Mn 、 叶绿素 ( C h l a ) 的平均去除率分别为 3 6 1 、 5 3 8 、 2 2 9 、 5 5 5 ， 对总 藻毒素和胞外藻毒素的去除率在 2 7 4 - 3 8 9 之间。 通过生态 混凝土的净化可使水体的富营养状况有所降低， 水质等级有所 1 26 提高， 对富营养化水源地水质有较明显的改善。 2 3 净化 海 水 我国海岸线总长度达 3 2 万多k m， 海域面积约 4 7 3万 k m2 。 根据 2 0 0 9 年中国环境状况公报显示， 全国近岸海域水质总体为 轻度污染， 虽然一、 二类海水比例在 9 0 以上， 但渤海湾 、 辽东 湾、 胶州湾和闽江口海域水质较差， 长江 口、 杭州湾和珠江口水 质为极差， 岸线污染亟待改善解决， 氮磷是引起海水污染如赤潮 的主要原因。 日本长崎大学于 1 9 9 4 年起将直径为 1 m、 高 0 5 m的 有孔的混凝土试块进行海水现场试验， 1 0个一组投人海水中， 于 1 9 9 5年 2月至 1 9 9 6年 2 月每月测一次预留孔内与试块外水质 的变化， 发现混凝土具有富集营养物质的功能。 S u n g B u m P a r k t 利用硅灰、 玻璃纤维、 人工沸石等再生粗骨料制成生态混凝土 ， 在实验室进行净化海水试验， 对 T N的去除率最高为 8 5 7 ， 对 T P的去除率大约为 3 4 9 5 1 6 。 并探究了再生骨料掺量、 设 计孔隙率与净化效果之间的关系。 2 4 处理金 属 污染 日本宫城大学的 S h i g e k i H a r a d a t 通过模拟多孔混凝土对 地表径流非点源锌( z n ) 污染的净化 ， Z n浓度下降了5 0 8 1 ， 扫描电镜显示 Z n 大多在多孑 L 混凝土上的经水花作用形成的针 状微粒上 ， 并推断物理吸附作用是主要原因。 z n被吸收的量为 3 8 6 m c m ， 按照这个吸收量， 预测如果全 日本的污水井底层 都加上一层多孔混凝土 ， 全日本对锌的富集量将达 3 7 2 g 。 3 生态混凝土净水存在问题与发展趋势 3 1 存在 问题 生态混凝土净水技术至今研究多年 ， 虽然取得一些进展， 但 也没有得到大规模的应用， 主要是因为还存在着下列问题。 3 1 1 配合比设计 虽然生态混凝土有着广泛的实用功能， 但 目前还没有统一、 规范的配合比设计方法， 阻碍了混凝土的发展。 不同研究中的水 灰比、 灰骨比相差甚大。 这跟粗骨料、 水泥、 外掺料的选择有关， 所以在具体实施过程中应根据实际情况来进行配合比计算。 一 般是首先根据设计要求选用材料， 并根据材料的基本性能， 确定 单位体积混凝土中骨料的用量， 然后根据骨料的表观密度和设 计孔隙率确定胶结材料用量 ， 根据成型工艺要求的胶结材料净 浆稠度确定水灰比， 从而确定单位体积水泥用量和拌合水用量。 3 1 2 孔隙的堵塞 污水中的固体或悬浮物质会沉积在生态混凝土上并随着 水流进入混凝土内部， 进而堵塞孔隙使其净水功能急剧下降。 解 决堵塞的问题一个是制作的混凝土不要太厚， 这样堵塞物质就 可以穿过混凝土； 另外还可以对运行的生态 昆 凝土进行反冲洗 和间歇性运行 ； 通过人为的在生态混凝 土上预留贯通 孔也是一 个可行的办法。 但如果生态混凝土、 植物和微生物联合进行净化 作用， 那这些堵塞的物质恰好可以成为生物的营养源， 依靠生 物作用减少氮磷含量， 降低富营养化风险。 3 1 3 碱度和耐久性 生态混凝土孔隙内碱度的降低与保持是维持其净水性能 与结构的关键问题。 混凝土中的水泥在水化作用时产生溶出的 C a ( O H) 使得混凝土呈强碱性。 根据笔者实测， 用普通硅酸盐 水泥制备的生态混凝土浸入蒸馏水中， 其浸出水溶液的p H高达 1 2 2 1 3 0 ， 不利于微生物和植物的生长。 另一方面， 对净水生态 混凝土来说 ， C a ( OH) 的长期溶失与中和， 微生物的腐蚀 ， 污水 中的硫酸盐被还原最终生成硫酸都将使水泥水化产物分解并 慢慢失去强度。 另外， 污水中的各种有机污染物在好氧细菌的 作用下生成醋酸 、 蚁酸、 草酸和有机酸等 ， 虽然会降低碱度， 但 却会加快对生态混凝土的溶解破坏 ， 影响混凝土的的稳定性， 其强度会降低【 3 。 通过对生态混凝土掺加活性掺合料能消耗部 分碱、 提高胶结浆体的密实性、 固定不溶性碱等。 蒋晓峰对混 凝土掺加粉煤灰 ， 当粉煤灰掺量为 3 0 5 O 时， 碱度有一定降 低。 解决碱度问题最根本还是改变胶凝材料的种类， 采用酸性 胶凝材料( 如磷酸盐水泥) ， 或采用环氧树脂、 乳化沥青对普通 硅酸盐生态混凝土进行表面处理， 使生态混凝土的碱基本不影 响植生基材 的碱度。 3 1 4 净水混凝土的粗骨料 一 般的生态混凝土用的粗骨料都是石灰石、 花岗岩等矿石 料， 其堆积密度可达 1 5 0 0 1 9 0 0 k g m ， 制成的生态混凝土的密 度也有 1 6 0 0 2 0 0 0 k g m3 ， 对工程施工 、 后期管理、 二次利用均 不方便， 也增加了许多成本。 因此可以采用轻质 、 再生骨料等来 代替传统骨料。 有一种新型混凝土以沸石陶粒( 或其他 的人造 轻骨料 ) 掺入以天然沸石为载气体的多孔混凝土中， 2 8 d 强度为 1 2 1 4 MP a ， 密度为 9 0 0 1 0 0 0 k g m3 o 这种混凝土具有多孔混凝 土和多孔陶粒的双重微孔结构 ， 在混凝土拌和初期， 陶粒微管 吸水饱和， 混凝土硬化后， 微管中水分被脱除而变成 自真空， 使 陶粒与料浆黏结强度提高 ， 而且由于陶粒的骨架作用， 混凝土 的收缩降低， 裂纹减少， 性能提高。 3 2 净水生态混凝土发展趋势 生态混凝土具有独特结构和特性， 在净水方面的研究应用 并不是很长， 相比传统的污水处理方法 ， 生态混凝土净水技术 投资为传统方法的 1 4 3 4 ， 而且运用灵活， 特别适合于河流、 湖 泊、 堤岸和农村生活污水的处理。 低碱、 轻质、 高性能 、 高孔隙率 是其今后的发展方向。 另外， 生态混凝土净水与其他技术的结合 联用 ， 形成协同作用， 也是其今后发展的新方向。 ( 1 ) 生态混凝土技术与人工湿地技术的结合。 基于人工湿 地堵塞主要发生在上层( 表层) ， 因此更换人工湿地表层基质的 方法可以有效地恢复人工湿地的功能， 尧平凡通过将人工湿 地布水系统周围的表层基质固化形成生态混凝土， 并应用于上 海某小区的污水处理工艺中。 结果表明， 生态混凝土人工湿地与 普通人工湿地相比， 两者对水质的净化效果基本相同， 但却有 着明显的综合经济效益。 该方法提高了人工湿地布水系统的布 水均匀性 、 布水系统生态混凝土堵塞后快速更换 、 生态混凝土 有效孔隙率快速恢复等功效 ， 为快速解决人工湿地堵塞问题提 供一种经济有效的全新的创新方法。 另外， 用生态混凝土替代传 统的人工湿地基质 ， 形成生态混凝土、 植物、 微生物三位一体的 人工湿地净水强化体系， 也可有效缓解传统人工湿地的堵塞问题， 亦是生态混凝土净水技术发展的方向之一。 由于人工湿地占地 面积大， 但相对于其他技术， 具有投资少、 效率高、 能耗低 ， 维护 简单等优点， 特别适用于农村生活污水的处理， 所以生态混凝 土人工湿地净水技术在农村也有着广泛的应用前景。 ( 2 ) 生态混凝土技术与生物膜技术 的结合。 生物膜废水处 理技术是将微生物固定在载体上形成生物膜使废水中的污染 物进行降解的技术， 它主要是利用附着生长于载体上的微生物 进行污水的净化处理。 生物膜的载体分为有机类载体和无机类 载体。 有机类载体虽然比表面积大， 耐生物降解 ， 但其生物相容 性较差， 成本比较高， 不适合大范围的推广应用； 无机类载体大 部分为如石灰石 、 陶瓷颗粒、 矿渣等粒状载体， 虽然机械强度和 生物相容性好， 但应用范围有限， 回收利用也比较困难。 把生态 混凝土应用于生物膜的载体是近年来才出现的。 暨南大学的金 腊华教授从污水处理工艺的角度 ， 利用水泥、 砂石、 粉煤灰和辅 助活性材料等廉价材料， 按照一定比例配制而成的混凝土膜块 作为生物膜的载体， 采用微生物培养法使膜体表面黏挂多种微 生物， 形成具有物理过滤、 生物吸附、 化学吸附等多种功能的透 水混凝土生态膜， 并在其基础上研制成了混凝土生态膜及其膜 生物反应器( C E MB R) ， 其建设成本和运行成本可降低到传统 活性污泥处理法的 1 3 ， 具有造价低、 运行费用少、 管理和维护 方便的特点和优势， 可望满足大中型住宅区污水处理的实际需 要。 但生态混凝土生物膜的密度较大， 不利于在流化态反应器 中运行 ， 从而限制了它的推广应用。 ( 3 ) 生态混凝土技术与光触媒技术的结合。 光触媒材料如 纳米二氧化钛可以在常温下将有机物如卤代脂肪烃、 卤代芳烃 、 有机酸类、 硝基芳烃、 表面活性剂 、 农药等彻底分解为水和二氧 化碳。 将光触媒材料掺入到生态混凝土中或涂抹在其表面制成 水质净化功能生态混凝土， 可对这类有机物进行光催化反应 ， 最 终分解成无机小分子物质， 因此光触媒生态混凝土可处理多种 类型的有机废水， 如染料废水、 油田废水、 及含有石油污染物的 水体、 洗煤废水 、 垃圾填埋场的渗滤液 、 路面机动车废水等 ； 这 将在城市 、 水质的污染治理方面发挥巨大的作用。 4结 论 水环境污染是亟需解决的全球性的环境问题， 生态混凝土 材料也是今后水泥行业发展的一大方向。 用材料科学的方法净 化水质， 不但赋予混凝土材料新功能， 也为水污染治理提供了 新思路、 新技术和新途径。 生态混凝土污水处理技术在理论上是 可行的， 国内外学者尝试将生态混凝土运用到不同的水处理领 域， 并将其与其他技术结合起来 ， 具有广阔的应用前景。 参考 文献 ： 1 冯乃谦， 张智峰， 马骁 生态环境与混凝土技术叨 混凝土， 2 0 0 5 ( 3 ) ： 3 - 8 【 2 S C HWA R Z E N B A C H R， E S C H E R B ， F E N N E R K T h e c h a l l e n g e o f m i c r o p o l l u t a n t s i n a q u i c s y s t e ms J S c i e n c e ， 2 0 0 6 ， 3 1 3 ( 5 7 9 0 ) ： 1 0 7 2 - 1 0 7 7 3 】陈志山， 刘选举 生态混凝土净水技术处理生活污水 J 给水排水 ， 2 0 0 3 ( 2 ) ： 1 0 1 3 4 王立久， 汪振双， 赵善宇 绿色生态混凝土技术的研究现状与发展 J 混凝土 ， 2 0 0 9 ( 7 ) ： 1 - 3 ， 1 0 【 5 陈志山， 刘选举 生态混凝土净水机理及其应用 J 科学技术与工程， 2 0 0 3 ( 4 ) ： 3 7 1 3 7 3 【 6 】吴义锋， 吕锡武 生态混凝土介质预处理富营养化源水 J 净水技术， 2 0 0 7 ( 4 ) ： 1 7 2 0 7 】朱健， 高建明， 汪吉星 水生植物、 多孔混凝土的综合水质净化效应呻 混凝土与水泥制品， 2 0 0 9 ( 1 ) ： 1 0 1 3 8 P A RK S B， T A M A n e x p e ri me n t a l s t u d y o n t h e w a t e r p u r i fi c a t i o n p r o p e i e s o f p o r o u s e o n c r e t C e me n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h ， 2 0 0 4， 3 4 ( 2 ) ： 1 7 7 1 8 4 9 9 高建明， 许国东 ， 吕锡武多孔混凝土综合生态效应的试验研究 J 东 南大学学报： 自然科学版 ， 2 0 0 8 ， 3 8 ( 5 ) ： 7 9 4 7 9 8 1 0 金腊华， 陈炜地， 袁杰 透水混凝土生态膜法处理城市生活污水【 J J 暨 南大学学报 ： 自然科学与医学版， 2 0 0 6 ( 1 ) ： 1 1 2 1 1 6 ， 1 4 0 1 1 L o B 荣平， 吕锡武 ， 李先宁 生态混凝土对富营养化水源地水质改善效 果 水资源保护， 2 0 0 7 ( 4 ) ： 9 1 9 4 1 2 P AR K S B， A s t u d y o n t h e s e a w a t e r p u ri f i c a t i o n c h a r a c t e ri s t i c s o f w a 一 下转第 1 3 0页 1 2 7 黏结 ， 灌不进浆。 ( 2 ) 进行灌浆前， 打开孔塞 ， 旋上保护圈， 防止损坏螺纹。 ( 3 ) 堵塞混凝土中的灌浆孔， 不得有渗水进入， 然后进行泵 送混凝土。 ( 4 ) 分层泵送混凝土前， 采用稍高于泵送压力的水( 其压力 不高于钢管抗外压的安全压力) 挤开补强板与混凝土间的缝隙。 ( 5 ) 因盾构管片的设计， 盾构管片的纵缝可作为泵送混凝 土时的出气孔。 ( 6 ) 混凝土泵送前应用高强度等级砂浆进行试泵， 以湿润 和密封管壁， 减少管壁对混凝土拌合物的阻力， 保证 自密实? 昆 凝土泵送的顺利进行。 混凝土泵送应连续进行， 停顿时间不宜过 长， 一般不应超过 1 5 mi n ， 以免造成? 昆 凝土堵管现象。 混凝土进 行浇筑时应观察混凝土的浇筑情况， 必要时应适当敲击， 以免 混凝土流动不均匀造成的缺陷， 而且还有利于排除内衬钢管与 混凝土接触带中的气孑 L 。 ( 7 ) 浇筑混凝土时， 两面应均匀对称浇筑， 防止高差过大使 模板变形 、 胀、 漏造成不必要的损失。 泵送混凝土前还需已浇的 混凝土中钻进一定的深度 ， 保证灌浆质量。 ( 8 ) 采取有效的温控措施， 控制好混凝土的出机 口温度 、 入 仓温度和浇筑温度， 并且加强对混凝土的温度监控及养护。 ( 9 ) 泵送过程中， 严格控制泵送压力 ， 并在灌浆孔旁设置变 位计， 观测钢管变位 ， 防止管壁失稳。 因为钢管通常承受外压能 力有限， 一旦压力超过钢衬承受能力， 则将会引起钢衬拱起。除 控制好压力外， 还应加强抬动观测 ， 一旦有异常变化 ， 即可停止 灌浆， 防止钢衬发生变形。 ( 1 0 ) 分层灌浆结束后 ， 旋下泵送套筒和保护圈， 清除灌浆 孔中杂物， 旋上孔塞及防渗石棉 ， 烤干预留焊缝坡口， 以 强板 作外层垫板， 封焊灌浆孔并磨平。 ( 1 1 ) 为保证混凝土的泵送不影响钢管的安装， 泵送混凝土 的管节与对接、 焊接的管节至少间隔错开一个施工段 、 即2 4 r n 以上 。 3 2 自密实混凝土分层浇筑的计算 根据施工经验 ， “ 自密实混凝土浇筑过程 中垂直 自由下落 高度控制在 5 1 1 1 以内， 水平流动距离控制在 1 01 1 1以内。 ” 而本 次灌浆孔的布置为 6 n l 一个断面， 布置于单节 6n l 管道的中部 ， 当2 4 1 1 1 一个仓面时， 一个灌浆孔浇筑 自 密实混凝土的水平流动 范围最大为 7 m， 且还预留了 4 8 r n n l 的注浆孔， 灌浆孔的布置 满足自密实混凝土的浇筑要求。 自密实混凝土的浇筑以钢管的自重和浮力相平衡为原则 ， 同时考虑凝结后的混凝土与钢衬存在一黏结力 ， 通过计算确定 分层的高度。 当自密实混凝土浇筑至钢管中心轴线位置， 即管片的 1 2 位置， 达到初凝后， 此时钢管与混凝土连接有一黏结力， 不存在 浮力的影响， 中部以上位置可连续灌填。 自密实混凝土分层浇筑的 计算： 第一层混凝土浇筑： 混凝土在间隙内面积 s = 1 0 6 1 8 m 2 ， 混凝土在管片内的高度( - D ) 0 8 1 1 8 m， 应浇筑混凝土量 = 上接第 1 2 7页 t e r p e r me a b l e e o n c r e t e u s i n g r e c y c l e d a g g r e g a t e J R e s o u r c e s ， C o n s e r v a t i o n a n d R e c y c l i n g ， 2 0 1 0 ， 5 4 ( 1 0 ) ： 6 5 8 6 6 5 1 3 HA R ADA S， KO MU RO YDe c r e a s e o f n o n p o i n t z i n c r u n o ff u s i n g p o r o u s c o n c r e t e l J C h e m o s p h e r e ， 2 0 1 0 ， 7 8 ( 4 ) ： 4 8 8 - 4 9 1 【 1 4 】 蒋晓峰， 陈有亮， 罗仁安- 1氏碱“ 沙琪玛骨架” 混凝土配合比试验研 究 混凝土， 2 0 0 6 ( 1 1 ) ： 7 - 9 1 3 0 2 5 A 8 3 8 m ； 第二层混凝土浇筑： 混凝土在间隙内面积S = ff 7 3 9 5 m2 ， 混凝土在管片内的高度h = 1 9 0 8 6 m， 应浇筑混凝土量V = 1 7 7 4 8 2 m3 ， 第二次浇筑混凝土约为管片的五分之一高， 两次共浇筑混凝土量 V = 4 3 2 3 2 r n 3 ； 第三层混凝土浇筑： 先验算混凝土浇筑至半圆位置 ( 即 a = 9 0 。 )时的浮力计算面积是否大于 A S ， A S = I r r 2 一 O t ： 一 D z ： = O 1 4 2 4 ( = 9 0 0 0 0 0 。 ) ， 浮力计算面积小于 s ， 如第三次一 次浇筑至顶部， 则浮力计算面积应为2 A S r _ 0 2 8 4 9 ， 由上可知， 浮 力计算面积 2 A S 仍小于A S ， 第三次可一次浇筑至顶部， 第三次 所浇筑混凝土约为管片高度的三分之二高， 第三次应浇筑混凝 土量 V = 6 4 8 5 9 0 r n 3 。 在目前的几次混凝土泵送施工中， 尝试用理论计算值去控 制 昆 凝土的泵送量 ， 虽然钢管上浮的现象并不明显 ， 快易收口 网预制构件与钢管的焊接也很牢固， 但是快易收 口网与钢筋为 绑扎连接， 且快易收 口网较为柔性 ， 承受不住混凝土浇筑过高 侧向压力压至胀模 ， 而导致混凝土流出。 因此，实际施工中自密实混凝土的泵送采用了分 5次， 少 量多次， 待上次混凝土浇筑达到初凝 ， 与快易收口网有一黏结 力时方进行下一层的施工。 3 3 混凝土浇筑质量的检查 灌浆结束 3 7 d 后 ， 用敲击的方法对浇筑部位进行检查， 以 敲击的声音来判断混凝土浇筑是否密实 ， 经核实， 混凝土浇筑 部位没有任何填充不密实的现象， 达到预期的效果。 4结 语 本试验研制的低强度 自密实高性能混凝土的工作性能， 不 但可以满足 1 2 k m的超长泵送距离， 而且其工作性能不发生改 变， 保持着原有的自密实技术指标， 通过采取一套适合低强度 自密实混凝土的施工技术， 加快了施工速度， 减少了人工、 机械 设备 、 电能费用 ， 改善工作环境， 减少噪音污染， 实现文明施工， 并有效解决施工中的漏振、 过振， 避免了振捣对模板与配筋冲 击移位的问题， 提高了混凝土质量， 特别适用于配筋较密难于 采用常规方法施工的部位。 本研究和成功应用突破了以往高性 能 自密实混凝土只受限于高强度自密实混凝土， 也标志着高性 能混凝土技术又向前迈进了一步， 推动高性 自密实能混凝土又 好又快的向前发展。 参考 文献 ： 1 段雄辉免振捣自密实混凝土技术及工程实践叨 建筑技术， 1 9 9 7 ( 1 ) ： 3 8 41 2 张国强， 马先伟 自流平混凝土原理探讨及性能评价 J 1 _平顶山工学 院学报， 2 0 0 6 ( 6 ) ： 6 4 6 6 3 张青， 廉慧珍启密实高性能混凝土配合比研究与设计I J 1 建筑技术， 1 9 9 9 ( 1 ) ： 1 9 2 1 4 姚燕， 王玲， 田培禹性能混凝土 M E 京： 化学工业出版社， 2 0 0 6 作者简介 联系地址 联 系电话 詹国良( 1 9 6 9 一 ) ， 男， 硕士， 高级工程师。 广州市天河区黄埔大道东 7 0 6 号 广东基础新世纪混凝土 有限公司( 5 1 0 6 6 0 ) 02 0 8 2 3 1 4 7 78 1 5 1 尧平凡人工湿地基质模块化工艺研究 D 全国优秀硕士论文， 2 0 0 8 作者简 介 联 系地址 联 系电话 李晨( 1 9 8 6 一 ) ， 男， 研究生， 研究方向： 水污染治理。 广东省厂州市广州大学城华南师范大学化学与环境学院 O 9 研 环境科学( 5 1 0 0 0 6 ) 1 5 8 0 2 0 1 7 5 45