【摘要】：基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和環(huán)境保護(hù)是21世紀(jì)人類共同關(guān)注的熱門話題，也是許多國(guó)家努力解決的焦點(diǎn)問題。近年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，公路、鐵路、堤壩等基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)模不斷增大。但是，在基礎(chǔ)設(shè)施的修建過(guò)程中不僅破壞了原始地貌和植物覆蓋層，而且導(dǎo)致大面積水土流失，區(qū)域生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重失調(diào)。因此，如何在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過(guò)程中保護(hù)環(huán)境是當(dāng)前面臨的重要任務(wù)。 多孔生態(tài)混凝土是在多孔混凝土基體上進(jìn)行植被而成的特種功能建筑材料，既具有一定的強(qiáng)度還可產(chǎn)生良好的生態(tài)效益、自凈效益、防洪效益、景觀效益和經(jīng)濟(jì)效益。本文圍繞多孔生態(tài)混凝土制備方法及配合比設(shè)計(jì)、孔結(jié)構(gòu)控制與表征、力學(xué)性能和耐久性、堿度調(diào)控方法和植物相容性等方面展開深入研究，并結(jié)合XRD、SEM-EDS、CT掃描機(jī)等測(cè)試手段對(duì)低堿度膠凝材料及其混凝土的組成和結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)分析，主要結(jié)論如下： （1）當(dāng)漿體的流動(dòng)度控制在180~210mm時(shí)，通過(guò)裹漿法攪拌工藝和插搗以及振動(dòng)與壓制相結(jié)合成型方式，可以制備出力學(xué)性能、孔結(jié)構(gòu)均滿足要求的多孔生態(tài)混凝土。在多孔生態(tài)混凝土厚度在5~10mm范圍內(nèi)時(shí)，其厚度與抗壓強(qiáng)度并非簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，而是隨著成型厚度的增加，其抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)先降低后增加，而后又降低的趨勢(shì)。 （2）摻入硬石膏可改善硫鋁酸鹽水泥熟料的堿度，但其力學(xué)性能會(huì)有所損失。在改性硫鋁酸鹽水泥中，當(dāng)硬石膏摻量為40%時(shí)，其28d堿度為9.78（pH），與純熟料相比堿度下降15.69%；摻入適量的石灰石、粉煤灰、礦渣可以在保證堿度的前提下適當(dāng)提高強(qiáng)度。改性硫鋁酸鹽水泥最佳配比（低堿度膠凝材料）為：硬石膏20%，石灰石20%，硫鋁酸鹽水泥熟料60%，此時(shí)水泥28d凈漿抗壓強(qiáng)度為103.5MPa，28d堿度為10.42。與普通硅酸鹽水泥相比，采用低堿度膠凝材料制備的多孔生態(tài)混凝土干縮性能、抗凍性和抗硫酸鹽侵蝕性能稍差，但其早期強(qiáng)度高、堿度低，是制備多孔生態(tài)混凝土理想的膠凝材料。 （3）混凝土的孔隙率和強(qiáng)度是一對(duì)矛盾，隨著粗骨料粒徑的增大，多孔生態(tài)混凝土的力學(xué)性能逐漸下降，而孔結(jié)構(gòu)則得到了明顯改善�；炷镣杆禂�(shù)對(duì)孔隙率影響不太敏感，但與有效孔徑存在良好的二次函數(shù)關(guān)系。目標(biāo)孔隙率為26%且粗骨料粒徑為16~19mm的多孔生態(tài)混凝土，其孔隙率為26.28%，28d抗壓強(qiáng)度為15.0MPa，有效孔徑為7.0mm，孔徑在2.0~4.5mm范圍內(nèi)孔隙占總測(cè)試孔隙總數(shù)的39%。 （4）基于骨料堆積模型，建立了多孔生態(tài)混凝土球形包裹配合比設(shè)計(jì)方法。研究結(jié)果表明：粗骨料包裹層厚度在440~690μm范圍內(nèi)時(shí)，多孔生態(tài)混凝土孔隙率在22.17~29.66%之間。隨著包裹層厚度的降低，多孔生態(tài)混凝土孔隙率、有效孔徑逐漸增大，力學(xué)性能逐漸降低。多孔生態(tài)混凝土養(yǎng)護(hù)3d時(shí)的堿度隨著包裹層厚度的增加而降低，而在28d時(shí)的堿度卻與其相反。最佳包裹層厚度為590μm，其孔隙率為26.32%，有效孔徑為4.6mm，28d堿度為9.72，抗壓強(qiáng)度為12.1MPa。 （5）優(yōu)選實(shí)驗(yàn)室中多孔生態(tài)混凝土配比進(jìn)行中間試驗(yàn)，研究多孔生態(tài)混凝土與植物的相容性。將自然土、營(yíng)養(yǎng)土、復(fù)合肥與種子等按照一定比例配合，并通過(guò)特定工藝置入多孔生態(tài)混凝土系統(tǒng)，定期澆水、施肥，經(jīng)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)植物成功在混凝土中正常生長(zhǎng)。采用“綠景五號(hào)”等優(yōu)質(zhì)草種，植物生長(zhǎng)狀態(tài)良好，3d發(fā)芽，30d成坪，7d植株高度達(dá)5cm，28d植株高度達(dá)12cm，能夠很快形成小范圍生態(tài)環(huán)境。
【圖文】：

達(dá)到了護(hù)坡植物生長(zhǎng)的要求。是利用酸性土壤中和混凝土內(nèi)部堿度會(huì)影響其內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)，最終導(dǎo)致性的下降，而利用聚合物封堿技術(shù)不僅耗費(fèi)大量資金，而且紫外線會(huì)剪斷分子鏈，導(dǎo)致后期堿性物質(zhì)溶出，因此這兩種降堿方式后期效果皆不理想，混凝土的堿度基本上來(lái)自膠凝材料，因此尋求堿度低的膠凝材料是解決本方法。au Dit Coumes[36-38]等人對(duì)硅酸鹽水泥內(nèi)部堿度的發(fā)展過(guò)程進(jìn)行了研究，得分為三個(gè)時(shí)期，如圖 1.1 所示：第一階段是易溶的堿性溶液處于主導(dǎo)地位3 左右；第二階段是由于氫氧化鈣的溶解，pH 得到了緩沖，，可以達(dá)到 12.堿度是由鈣/硅比決定的。水化后期，Ca(OH)2已經(jīng)不復(fù)存在，基本是 C-S-的存在有一個(gè)極限的堿度，低于這個(gè)堿度凝膠會(huì)發(fā)生分解釋放出 Ca(OH)度受到鈣/硅比的影響，且比值越小，堿度越低。

根本上解決多孔生態(tài)混凝土內(nèi)部堿度過(guò)高的問題只能更換制前應(yīng)用的膠凝材料除了普通硅酸鹽水泥以外主要還有：鋁酸酸鹽水泥。鋁酸鹽水泥水化后孔隙內(nèi)部堿度為 11.4~12.5[45]難以應(yīng)用到實(shí)際工程；而磷酸鹽水泥雖然水化后孔隙內(nèi)部堿性能不穩(wěn)定，至今為止很少有人用于實(shí)際工程。而硫鋁酸鹽（AFt）、鋁膠、鐵膠以及少量水化硅酸鈣凝膠[47]，理想情)2。因此作為硫鋁酸鹽水泥主要水化產(chǎn)物的 AFt 是否可以在低可否應(yīng)作低堿度膠凝材料的關(guān)鍵。沈威等人[48]研究得出 AFt =10.8~12.5 之間，最適宜存在的 pH 為 11.2~11.9，因此 AFt 存在；但許溫葭等[49]則通過(guò)調(diào)整膠凝材料的組成，得出 AFt 8.49。Jones[50]、D，Ans 和 Eick[51]、Eitel[52]相繼對(duì) CaO-A12O進(jìn)行了研究，得出其水化產(chǎn)物鈣礬石、石膏、鋁膠的穩(wěn)定存許溫葭得出此平衡點(diǎn)的 pH 值為 9.0 左右。
【學(xué)位授予單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TU528

【參考文獻(xiàn)】

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1 石明巖;鄭海良;劉嘉宇;;凈水型生態(tài)混凝土的研究現(xiàn)狀與存在的主要問題[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2011年13期

2 許志蘭,廖日紅,樓春華,胡秀琳,孟慶義;城市河流面源污染控制技術(shù)[J];北京水利;2005年04期

3 李萌;陳宏書;王結(jié)良;;生態(tài)混凝土的研究進(jìn)展[J];材料開發(fā)與應(yīng)用;2010年05期

4 許溫葭,盧保山,張丕興,薛君s

本文編號(hào)：2523395