无砂大孔混凝土的生态性能.pdf

邢振 贤等 ： 无砂大孔混凝 土的生态性能 无砂大孔 混凝 土的生态性能 邢振贤， 张艳鸽 ， 柴琰琰 ， 杨洪武 ( 华北水利水 电学院 土木与交通学院 。 郑州4 5 0 0 1 1 ) 【 摘要】 着重叙述了无砂大孔混凝土的透水性能 、 绿化性能 、 吸声性能、 生物相容性能 以及可持续发展等 生态性能， 建议开展广泛的研究与应用。 【 关键词】 无砂大孔混凝土； 生态性能； 相容性 【 中图分类号】 T U 5 2 8 0 【 文献标识码】 A 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 0 ) 1 2 0 0 0 1 - 0 2 ECoLoGI CAL CHARACTERI S TI CS oF LARGE CAVI TY CoNCRET E W I THoUT S AND XI NG Zh e n xi a n， ZHANG Ya n g e， CHAI Ya n y a n， YANG Ho n g WU ( N o r t h C h i n a U n i v o f Wa t e r R e s o u r c e s a n d E l e c t r i c P o w e r ， Z h e n g z h o u 4 5 0 0 1 1 ， C h i n a ) Abs t r a c t ： Th i s a r t i c l e e mp ha s i z e d o n t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f l a r g e c a v i t y c o nc r e t e wi t h o u t s a n d i n t e r ms o f wa t e r pe r me a b i l i t y， p l a n t a t i o n o f t h e n a t u r a l di s p o s i t i o n， t h e s o u n d a b s o r p t i o n， t h e b i o l o g i c a l c o rn p a t i b i l i t y， a s we l l a s e c o l o g i c a l e f f e c t s s u c h a s s u s t a i n a b l e d e v e l o p me n t I t i s c o n s i d e r e d r e a s o n a b l e t o wi d e l y r e s e a r c h a n d a p p l y t h e l a r g e c a v i t y c o n c r e t e wi t h o u t s a n d Ke y wo r ds： t he l a r g e c a v i t y c o n c r e t e wi t h o u t s a n d； e c o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s ； c o mp a t i b i l i t y 上世纪九十年代， 人们开始关注混凝土的生态效应， 希 望混凝土在满足作为工程材料所需强度和耐久性要求的前 提下， 尽量减轻给地球环境带来的负荷和不良影响， 能够与 自然景观协调发展 ， 与生态环境和谐相处 。 无砂混凝土 ， 是用 水泥浆把粗 骨料 胶结在 一起 ， 硬化后 形成的一种多孔材料。由于混凝土 中没有细骨料， 而且水 泥浆量小， 仅能包裹粗骨料表面， 起不到填充作用， 所 以在 混凝土中存在着较多的大孔隙。对此， 人们通常叫它无砂 大孔混凝土“ J 。正是由于这些大孔的存在， 使得无砂大孔 混凝土表现出独特的生态性能。 1 无砂大孔混凝土的透水性能 无砂大孔混凝土内部存在很多单独的或连续的孔隙， 因此 混凝 土具 有 良好的透水性 与透气 性 。这种混凝 土用 于道路修建和地面铺装， 与普通的水泥混凝土路面相比， 这 种透水性路面能够使雨水迅速地渗入地表 ， 还原成地下水， 及时补充地下水资源， 促进水循环 ， 改善城市地表植物和土 壤微生物的生存条件； 同时由于孑 L 隙内能够贮存一定水量， 提高热容量 ， 有利于调节城市地表局部空间的温度和湿度， 减轻城市“ 热岛现象” ； 混凝土的透水性， 还能在大雨时减轻 城市排水设施的负担， 控制城市暴雨径流形成的路面积水、 污水倒灌等次生灾害； 透水混凝土凹凸不平的微表面还能 减轻道路打滑和防止反光， 提高车辆、 行人的通行舒适性与 安全性。 由于透水性路面有诸多优点， 欧美和日本等发达国家 已经广泛使用这种路面材料， 将其用于公园、 人行道、 轻量 级车道、 停车场以及各种体育场地， 我国近年来也加大了这 方面的研究和应用。反映道路透水混凝土性能的主要控制 指标有强度、 孔隙率、 透水系数等 ， 表 1 是泰州市某工程道路 透水混凝土配合比及试验结果。 表 1 道 路透 水混凝土配合比与性能 水泥 粉煤灰 碎石 粒径 粘结i i I 减水 剂 水 抗压强 度 抗折强 度 孔隙率 透水系 数 k g k g k g n u n k g k g k g M P a MP a c m s 一 根据表 1试验数 据可知 ， 在粒径 相同时 ， 透水混凝 土的 强度随胶凝材用量的增加而提高， 透水系数与孔隙率随着 胶凝材用量的增加而降低， 透水混凝土路面的孔隙率宜为 1 5 一 2 5 之间， 因此， 不同粒径的透水混凝土其最佳配合 比也不一样 ， 应根据道路设计要求， 选择不同的粒径 ， 确定 最佳配合比。 2无砂大孔 混凝 土的绿化 性能 基金项 目 水利部 堤防安全 与病 害防治工程技术研究 中心开放课题基金项 目( 2 0 0 9 0 2 ) 2 低温建筑技术 2 0 1 0年第 1 2期( 总第 1 5 0期) 混凝土 的绿化性能 ， 也称 混凝土 的植 生性能 ， 是指混凝 土能够适应绿色植物生长的性能。在无砂混凝土的孔洞内 填充土壤、 肥料、 水分、 草种等植生基材， 通过管护就可以在 混凝土上生长出绿色植被， 将这种植生混凝土用于城市的 道路边坡加固， 河岸迎水面护砌、 停车场修建等部位， 可以 增加城市的绿色空间， 调节人们的生活情绪， 吸收噪音和粉 尘， 提高城市空气的质量。这种混凝土的最大特点是具有 较高工程防护能力， 应对水流冲刷和车辆碾压的同时， 还能 够为植物提供良好的生长环境 ， 尽而提高城市的水土保持 能力， 将绿化与硬化有机地结合起来 ， 取得 良好的生态效 益。植生混凝土配合比及性能见表 2 J 。 强度 、 连通孔 隙率 和沉浆 面积率 是混凝 土植 生性 的三 大技术指标 ， 强度不足， 就不能保证工程防护能力， 也无法 在混凝土表面进行植被作业； 连通孔隙率太小， 就不能给植 物根系提供足够的生长空问； 沉浆面积率太大， 就会阻断根 系与岸坡土壤之间的联系， 影响植物的发育。表2中提供的 几组混凝土配合比， 可以满足草木植被生长需要。 表 2 植生混凝土配合比与性能 骨料 骨料用量 水泥用量 水 用量 水灰 强度 连通孔隙 沉浆面 积 编号 品种 m- 3 m- 3 n 一 比 M P a 1 5 7 5 1 5 4 9 3无砂大孔混凝 土的吸声性能 在机场、 高速道路、 地铁等产生噪音大的场所， 利用混 凝土吸声， 就可以明显地减低交通噪音， 改善出行环境以及 公共交通设施周围的居住环境。无砂大孔混凝土具有连续 多孑 L 的内部结构， 具有较大内表面积。依据声学原理， 噪声 声波穿过多孔混凝土层经过多层反射， 和入射的声波间形 成一定的相位差， 由于相互干扰的作用， 互相抵消一部分， 从而达到明显减小噪声 的效果 。 有关研究成果表明 ， 吸音混凝土所用的原材料通常 使用普通硅酸盐水泥或早强硅酸盐水泥， 骨料在满足吸音 板强度要求的前提下， 尽量选用施工性能 良好的轻质骨料， 包括天然轻骨料和人造轻骨料。骨料的粒径一般 为 2 1 0 m m范围。在吸音混凝土中， 胶结材所起的作用很大， 通 过调整所用的胶结材( 水泥浆体) 的量和外加剂掺量， 可以 提高吸音效果以及其它性能。 目前对于吸声生态混凝土的应用技术较为成熟， 如将 多孑 L 混凝土制成吸声隔音屏障应用在高速公路和铁路两 侧， 保护路边居民的生存环境。多孔混凝土吸音板， 或多孔 混凝土层的厚度、 表面粗糙程度等因素对所能吸收的声波 频率带具有影响。因此吸音板的外形不仅影响其美观性， 而且影响其吸音效果。通常其表面要做成 凹凸交替的花 纹， 并且在多孔混凝土板的背后和普通混凝土板之间设置 空气层， 以提高吸音效果。 4无砂大孔混凝 土的生物相容性能 将多孔混凝土设置在河、 湖和海滨等水域， 让陆生和水 生小动物附着栖息 在其 凹凸不平 的表 面或 连续 空隙 内， 通 过相互作用或共生作用， 形成食物链 ， 为海洋生物和淡水生 物生长提供良好条件， 保护生态环境。这类混凝土在设置 时， 除了考虑结构物周边环境外， 同时还要考虑混凝土的耐 久性、 p H值、 生物附着性等。据资料介绍， 在近岸水域应用 方面， 日本已初步进入实用化阶段， 如关西机场的护岸工 程 J 。另外在 日本 ， 生态混凝 土还大量被 开发为人工 礁石 ， 用于渔业。我国辽宁沿海进行了鲍鱼人工礁石的研究和应 用 ， 结果表明采用高性能、 高功能的生态混凝土渔礁耐久 性是可靠的， 其制作的掺有复合元素的人工礁石， 在人海不 到两个月时间就长满 了大量 的海洋生物， 应用前景十分 看好。 5 无砂大孔混凝土的可持续性能 现在社会能源日益枯竭， 人类发展受到极大制约， 建设 节约型社会与可持续发展成 为人类解决 能源危机 的必然途 径。普通混凝土中， 砂子用量在 6 0 0 k g m 左右， 这就意味着 使用无砂混凝土， 可以减少砂子消耗， 延缓以后砂石资源枯 竭的困境， 有利于混凝土工业的可持续发展。另外， 大孑 L 混 凝土废弃后容易破碎， 可以制成粗骨料， 生产再生混凝土。 这样， 不仅能够减少城市建筑垃圾的排放与污染， 又能减轻 骨料开采对生态环境的破坏， 维护社会的可持续发展， 具有 明显的经济效益和社 会效益 。 6结语 无砂大孔混凝土具有调节生态平衡 、 美化环境景观、 实 现人类与自然协调发展等积极作用， 它在解决地球环境问 题、 转变人类发展观念、 改善人居环境以及废物利用等方面 具有 比普通混凝 土更 优越 的条 件 ， 因此研 究和 开发无 砂大 孑 L 生态混凝土具有现实意义。 参考文献 【 1 邢振贤， 王静 无砂大孔生态混凝土配合技术试验研究 J 人民黄河， 2 0 0 6， ( 1 2 ) 2 陆季平 国外预制混凝土隔声屏障的应用现状 J 混凝土与 水泥制品， 1 9 9 8 ， ( 1 ) 3 陈庆锋 ， 单保庆 ， 等 生态混凝土在改善城 市水环境中的应用 前景 J 中国给水排水 ， 2 0 0 8， ( 2 ) 4 唐明， 赵金波 高性能海水养殖鲍鱼用人工礁石的研究 J 混凝土 ， 2 0 0 3 ， ( 2 ) 收稿 日期 2 0 1 00 7 3 0 【 作者简介 邢振贤( 1 9 5 8)， 男 ， 河北 高邑人 ， 教授 ， 副院长 研究方向： 高性能生态混凝士材料。 0 5 5 加 巧 7 4 2 0 。： 柏 n n n n 粥 舳 瑚 0 O 0 0 拍 控 8 1 l nu i 柏 n n n 旺 如 舳 ， 碎 卵 1 2 3 4 1 2 3 4 一 一 一 一 一 一 一 一 S S S S L L L