多孔混凝土植生性能试验研究.pdf

2 0 1 4 年 第 5 期 (总 第 2 9 5 期 ) Nu mb e r 5 i n 2 0 1 4 ( T o t a l No 2 9 5 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 实用技术 PRACTI CAL TE CHNOL OGY d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 4 0 5 0 4 3 多孔混凝土植生性能试验研究 蒋昌波 -一 ，刘易庄 ，向泰尚 a , b 肖 政 a , b ( 长沙理工大学 a 水利工程学院；b 水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室 ，湖南 长沙 4 1 0 0 0 4 ) 摘要 ： 为了深入研究植生型多孔混凝土的适生性， 根据水灰比、 骨料级配和孑 L 隙率的不同拌制出 2 7 组多孔混凝土制品。 自然 养护 2 8 d 后 ， 在其上植生狗牙根 ， 观察狗牙根的表征生长情况 ， 并记录其覆盖率及株高。 结果表明， 多孔混凝土 的适生性不仅取决 于孑 L 隙率 ， 同时也受粗集料粒径以及水灰比的影响。 孑 L 隙率越大， 粗集料粒径越大越有利于狗牙根的生长。 在低孔隙率( 2 0 、 2 5 ) 情 况下 ， 狗牙根的覆盖率随水灰比的增大而增大 ， 但在高孑 L 隙率( 3 O ) 情况下， 狗牙根的覆盖率随水灰比的增大先增大后减少。 关键词： 多孔混凝土；狗牙根 ；孔隙率 ；覆盖率 中图分类号： T U5 2 8 2 文献标志码： A 文章编号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 0 5 0 1 5 2 0 5 S t u d i e s o n t h e s u i t a b l e o f p o r ou s c on c r e t e f o r pl a n t i n g J I ANG Ch a n gb oa ,b L U Yi z hu a n g , XI ANG Ta i s h a n ga ,b , XI AO Zh e ng a ( a S c h o o l o f Hy d r a u l i cE n g i n e e r i n g ， Ch a n g s h aUn i v e r s i t yo f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ； b Ke y L a b o r a t o r y o f Wa t e r - S e d i me n t S c i e n c e s and Wa t e r Di s a s t e r P r e v e n t i o n o f Hu n a n P r o v i n c e ， Ch ang s h a 4 1 0 0 0 4 Ch i n a ) Ab s t r a c t ： I n o r d e r t o f u r t h e r r e s e a r c h t h e s u i t a b i l i ty o f p o r o u s c o n c r e t e f o r p l a n t i n g thi s p a p e r s t u d i e d 2 7 k i n d s o f p o r o u s c o n c r e t e wh i c h h a v e d i ffe r e n t wa t e r c e me n t r a t i o， a g g r e g a t e g r a d mi o n a nd v o i d r a t i oAfte r 2 8 d a ys n a t u r e c ur i n g， be r mud a gra s s we r e p l ant e d o n t h e p o r o u s c o n c r e t e B y o b s e r v i n g t h e b e r mu d a gra s s g r o w t h s i tua t i o n a n d r e c o r d i n g it s c o v e r a g e r a t e a n d h e i g h t o n e a c h p o r o u s c o n c r e t e thi s p a p e r fou n d t h a t t h e s u i t a b i l i ty o f p o r o u s c o n c r e t e n o t o n l y d e p e n d s o n v o i d r a t i o， b u t a l s o o n t h e c o a r s e a g g r e g a t e s i z e a n d wa t e r c e me n t r a t i o Be r mu d a g r a s s gro w b e t t e r und e r a l arg e r v o i d r a t i o and a b i g g e r c o ars e a g gre g a t e s i z e c o n d i t i o n I n t h e l o w v o i d r a t i o ( 2 0 ， 2 5 ) c o n d i t i o n s ， b e r m u d a g r a s s c o v e r a g e r a t i o i n c r e a s e s wi t h th e i n c r e a s e o f wa t e r - c e me n t r a t i o ， w h i l e i n t h e h i gh v o i d r a t i o ( 3 0 ) c o n d i t i o n s ， b e r mu d a g r a s s c o v e r a g e r a t i o f i r s t i n c r e a s e s a n d t h e n d e c r e a s e s wi t h the i n c r e a s e o fwa t e r - c e me n t r a t i o Ke y w or ds： p or o us c o n c r e t e； be r mu d a g r a s s ； v o i d r a t i o； c o v e r a g e r a t i o 0 引 言 早在 2 0 世纪 9 0 年代 ， 日本就研制 出了多孔混凝土。 随 后 ， 由于其具有多重环境效益( 吸音降噪、 补充地下水、 防 止水土流失等 ) ， 多孔混凝土在 日 本和欧美得到了广泛 的应 用 1_ 3 。 近年来 ， 多孔混凝土在 国内部分地 区也有一些应用 ， 但大多只是试探性 的研究 ， 并未得到推广问 。 植生型 多孔 混凝 土是一种 新型生态 混凝 土 ， 它 主要 是 由粗集料 、 水泥 、 水 以及外加剂 拌和而成 ， 与普通混 凝 土相 比具 有较 大 的孔 隙率 ， 给植物 提供 生长 空 间 ， 因此 根系能够通过混凝土伸人土体 ， 起到稳 固岸坡的效果 。 目 前 国外学 者对于多孔混 凝土 的研究 ， 主要 集 中在 多孔混 凝土 的力学性 能 、 吸音 降噪 以及 研制高性 能多孔混 凝土 等方面_ 5 _ 7 。 国内学者对 多孔混凝土也进行了一系列研究 ， 冯辉荣 ， 罗仁 安等 8 】 提 出 了“ 沙琪 玛骨架 ” 绿化 混凝 土与 轻质 绿化混凝 土 的概念 。 刘荣 桂 9 等对 护 堤植生 型生态 混凝土进 行 了研究 ， 并 重点分析 了其物理力 学耐久性 等 方面性能 。 此外 ， 许多学者对植生多孑 L 混凝土的性能测试 、 p H值 、孔隙率 以及外加剂对多孔混凝 土的强度等方面进 行 了大量 的研 究 10 14 。 但此 前研 究大多集 中在 生态 混凝 土 的力学 性能方面 的研 究 ， 而对植 物生长 状况 的研 究较 少 1 5 - 1 6 】 。 鉴于此 ， 本研究采用 2 7 组不同配合 比的多孑 L 混凝土 ， 并在该 多孔混凝土上种植狗牙根 ， 通过观察狗牙根的生长 状况并预测其 以后的生长趋势 ， 得 出水灰 比、 骨料级配 、 孔 隙率对植物生长的影 响， 从而为植生型多孑 L 混凝土的制备 提供依据 。 1 试验 材料 与方法 i 1 试验材料 本试验使用普通碎石、 P 04 2 5 级水泥 、 水 、 天然土壤 、 保水剂 、 复合肥 ( 缓释肥 ) 、 草木灰 。 收稿 日期 ：2 0 1 3 1 l _ o 4 基金项 目：交通部西部交通建设科技项 目( 2 0 1 1 3 2 8 7 4 6 1 6 9 0 、 2 0 1 1 3 2 8 3 6 3 1 1 8 0 ) ； 广东省交通运输厅科技项 目计划重大项 目( 2 0 1 2 叭一 0 0 2 ) ； 湖南省“ 十二五” 水利工程重点学科资助计划 ； 湖南省研究生科研创新项 目资助( C x 2 O 1 3 B 3 7 2 ) 1 5 2 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 况 进行分析 ) 。 如 图 5 所示孔 隙率 为 2 5 ， 水灰 比 W C分 别 为 0 2 、 O 2 5 、 0 3 时， 三种不 同粒径 Gl ( 1 0 - 1 9 m i l 1 ) 、 G 2 ( 1 9 芝 静 1 00 8 0 6 0 o 2 0 芝 褂 2 6 5 mm) 、 G 3 ( 2 6 5 - 3 5 m m) 的植生试块 ( 3 0 0 m mx 3 0 0 m mx 1 0 0 m m) ， 狗牙根覆盖率随时间的变化情况 。 1 O 0 8 0 6 0 鬻 o 2 O 水灰 比 ( b ) P= 2 5 图 4 覆 盖率 随水灰 比变化 芝 褂 1 0 0 8 0 6 0 o 2 0 0 1 0 2 O 3 0 4 O 5 0 6 O 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 O 6 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 O 6 0 时间 ， d 时 间 ， d 时间 ， d ( a ) W C= 0 2 ( b ) W C= 0 2 5 ( c ) W C= 0 3 图 5 覆盖率随时间变化( P = 2 5 ) 在低水灰 t L ( w c = o 2 ， W C = 0 2 5 ) 情况下 ， 所有组次覆 盖率的变化大致可分为两个阶段 ： 缓慢增长期和快速增长 期 ( 图 5 ( a ) 、 ( b ) 圆圈区域 ) ， 且粒径 越大快速增长 期越靠 前 ； 此外在整个记录过程 中覆盖率基本随粗集料粒径 的增 大而增加( 图 5 ( a ) 、 ( b ) ) 。 在高水灰 L ( W C = 0 _ 3 ) 情况下 ， 三 组覆盖率变化过 程基本一致 ， 随时间增长较快 ， 三组 的最 高覆盖率可达 8 0 4 7 、 9 8 1 5 、 9 6 0 4 ( 表 2 ) 。 2 2 株 高分析 如图 5 所示孔隙率为 2 5 ， 灰 比 W C分别为 0 2 、 0 2 5 、 0 3时 ， 三种不 同粒径 Gl ( 1 0 1 9 mm) 、 G2 ( 1 9 2 6 5 r n lT 1 ) 、 G ( 2 6 5 3 5 mm) 的植生试块( 3 0 0 mmx 3 0 0 mmx l 0 0 r n l T 1 ) ， 狗牙根株高随时间的变化情况。 28 24 2 0 1 6 篓 1 2 8 4 28 2 4 20 要1 6 12 8 4 图 6可以看 出 ， 狗牙草在所 观察得 6 0 d范 围内随时 间的增加 ， 株高在不 断地增 高 ， 且 随时间的变 化趋势 基本 一 致 ， 先缓慢增长后快速增长 。 狗牙根株高在同一时间段 ， 总体上 随粗 集料粒 径 的增 大而增 大。 在低 水灰 比( W C = 0 2 ， W C = 0 2 5 ) 情况下 ， 粒径为 G 、 G 2 两组 的株高基本 一 致 ， 这说 明只有当粒径增 大( 相 当于孔径增大 ) 到一定 程 度才会对孔 内碱性产生较 大影 响。 在高水灰 比( W C = 0 3 ) 情况下 ， 则变 为粒径 为 G 、 G ， 两组 的株高基本一致 。 这是 由于骨料粒径较大所形成 的多孔混凝土孔径较 大 ， 能给植 物 较多 、 较快 地提供 营养 成分 。 当粒 径达到一 定程度 ( 相 对 狗牙草 的根茎 大小 而言 ) ， 粒 径的大小不成 为其 主要影 响因素 。 28 2 4 20 量1 6 篓 1 2 8 4 0 1 0 2 0 3 0 4 O 5 0 6 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 O 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 O 时 间 d 时 间 d 时间 d ( a ) W C= 0 2 ( b ) W C= 0 2 5 ( c ) W C= 0 3 图 6 株高随时间变化( P = 2 5 ) 3结论 ( 1 ) 狗牙根 的覆盖率总体上 随孔 隙率 的增 大而增大 ， 这种趋势在低水灰 t L ( 2 0 0、 2 5 ) 的情况下愈加明显 。 ( 2 ) 在低孔 隙率 ( 2 0 、 2 5 ) 情况 下 ， 狗牙根的覆盖率 随水灰比的增大而增大 ， 但在高孔隙率( 3 0 ) 情况下 ， 狗 牙根的覆 盖率随水灰 比的增大先增大后减少 ， 试块 内部碱 性不再成为影响狗牙根生长的主要 因素。 ( 3 ) 在低水灰 比( W C = 0 2 ， W C = 0 2 5 ) 情 况下 ， 覆盖 率 的变化大致可分为缓慢增长期和快速增长期两个 阶段 ， 粗 1 5 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 集料粒径越大快速增长期越靠前； 在高水灰 B ( w c = 0 3 ) 情 况下 ， 覆盖率随时间快速增长。 ( 4 )狗牙根株高随植生试块粗集料粒径 的增大而增 大 ， 当粒 径达到一定程 度( 相对 狗牙草 的根茎 大小 而言 ) ， 粒径的大小不成为其 主要影响因素 。 参考文献 ： 1 水口裕之 工 j j、夕 l J 墨e 耋 【 J J _ j、夕 lJ 工学 ， 1 9 9 8 ( 3 ) ： 9 - 1 2 2 2 毛鑫 浅谈绿化混凝土【 J j 中国水利 ， 2 0 0 4 ( 1 9 ) ： 5 7 5 8 3 T AMAI M， MI Z U GUC HI H， H AT A NAK A S ， e t a 1 D e s i g n ， c o n s t r u c t i o n a n d r e c e n t a p p l i c a t i o n s o f p o r o u s c o n c r e t e i n J a p a n【 C】 P r o - e e e d i n g s o f t h e J C I s y mp o s i u m o n d e s i gn， c o n s t r u c t i o n a n d r e c e n t a p - p l i c a t i o n s of p o r o u s c o n c r e t e ， J a p a n C o n c r e t e I n s t i t u t e ， T o k y o ， 2 0 0 4 4 董建伟， 肖新民 多孔连续型绿化混凝土主要特性研究【 J 中国 水利 ， 2 0 0 3 ( 6 ) ： 6 2 6 3 【 5 J5 CHI N DA P RA S I RT P ， HA T A NAK A S ， C H ARE E RA T T ， e t a 1 C e me n t p a s t e c h a r a c t e r i s t i c s a n d p o r o u s c o n c r e t e p r o p e r t i e s J C o n s t r u c t i o n a n d B u i l d i n g M a t e r i a l s ， 2 0 0 8 ( 2 2 ) ： 8 9 4 9 0 1 【 6 】A ME R R A F I Q U E B H U T r A M， T S U R U T A K ， M I R Z A J E v a l u a t i o n o f h i g h p e rfo r ma n c e p o r o u s c o n c r e t e p r o p e r t i e s J C o n s t ruc t i o n a n d B u i l d i n g M a t e r i a l s 。 2 0 1 2 ( 3 1 ) ： 6 7 7 3 【 7 K I M H K， L E E H K I n f l u e n c e o f c e me n t fl o w a n d a g g r e g a t e t y p e o n t h e me c h a n i c al a n d a c o u s t i c c h ara c t e r i s t i c s o f p o r o u s c o nc r e t e A p p l i e d A c o u s t i c s ， 2 0 1 0 ( 7 1 ) ： 6 0 7 6 1 5 8 】冯辉荣， 罗仁安， 樊建超 “ 沙琪玛骨架” 绿化混凝土抗压与植草 试验研究I J 混凝土， 2 0 0 5 ( 7 ) ： 4 9 5 3 9 】刘荣桂 ， 吴智仁 ， 陆春华 ， 等 护提植生型生态混凝土性 能指标 及耐久性概述 J 混凝土 ， 2 0 0 5 ( 2 ) ： 1 6 1 9 1 0 高建明， 吉伯海 ， 吴春笃 ， 等 植生型多孔混凝土性能的试验 J 】 江苏大学学报： 自然科学版， 2 0 0 5 ， 2 6 ( 4 ) ： 3 4 5 3 4 9 【 1 1 膨 波， 蒋昌波， 向泰尚， 等 植生型多孔混凝土强度试验研究 J 1 混凝土与水泥制品， 2 0 1 3 ( 5 ) ： 9 - 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