外掺磷石膏改性植被混凝土护坡植生性能研究

为有效利用固体废弃物资源,探究磷石膏对植被混凝土根系生长和固土护坡效果的影响,将不同含量磷石膏掺入到植被混凝土中,采用室内试验与室外试验相结合的方法,测定植被混凝土物理力学特性、高羊茅根系生长特征以及植被混凝土根土复合体的抗剪强度。结果表明:①与对照组相比,磷石膏含量为2%,4%,6%,8%,10%的组,基材容重降低了3.72%~11.66%,孔隙率提高了2.54%~11.79%,黏聚力提高了4.46%~28.76%,内摩擦角降低了3.68%~11.91%。②磷石膏含量对高羊茅根系生长具有显著影响,随着磷石膏含量的增加,高羊茅的根系表面积、根平均直径、根总长以及根地下生物量呈现先升高后降低的趋势,均在磷石膏含量为6%时达到最大值,根系表面积、根平均直径、根总长以及根地下生物量分别提升了58.08%,17.19%,34.88%,23.53%。③随着磷石膏含量的增加,植被混凝土根土复合体的抗剪强度呈现先增加后降低的趋势,也在磷石膏含量为6%时达到最大值;随着土层深度的增加,植被混凝土抗剪强度呈现先增加后降低的趋势,表现为中层的抗剪强度最大。相关性分析和PLS-PM综合分析表明,在磷石膏的直接作用和基材物理特性的间接作用下,植物植生特性各指标方差均大于0.7,总体植生情况能够满足边坡生态修复的要求。

稻壳灰生态混凝土的力学及植生性能

【目的】利用工业发电过程中产生的废弃稻壳灰替代硅灰制备稻壳灰生态混凝土,改善生态混凝土的强度和植生性能,降低生态混凝土制造成本的同时保护生态环境。【方法】采用稻壳灰部分代替硅灰作为胶凝材料,保持硅灰和稻壳灰质量之和不变,对稻壳灰代替硅灰进行第1次配比设计,研究水和胶凝材料的质量比(水胶比)、稻壳灰替代率对稻壳灰生态混凝土强度的影响,确定最佳水胶比和稻壳灰替代率的取值范围;进行第2次配比设计,采用Design Expert软件进行响应面分析,研究水胶比、稻壳灰替代率和孔隙率对稻壳灰生态混凝土抗压强度和抗折强度等力学性能的影响,确定最佳水胶比和稻壳灰代替率,并采用狗牙根、黑麦草、高羊茅3种草本植物验证稻壳灰生态混凝土的植生性能。【结果】随着稻壳灰替代率的增大,稻壳灰生态混凝土的强度呈现先增大后减小的趋势,最佳稻壳灰替代率为55%;3种草本植物均能够在稻壳灰生态混凝土中正常生长,高羊茅植生性能最佳。【结论】稻壳灰可以替代硅灰用作胶凝材料,制备的稻壳灰生态混凝土具有良好的力学性能和植生性能。

稻秸秆加筋土力学特性与植生性能试验研究

农作物秸秆是一种废弃资源,储量丰富,将其作为一种加筋材料用于土体加固前景广泛。通过室内试验对不同秸秆掺量、养护龄期和防腐处理条件下稻秸秆加筋土无侧限抗压强度、水稳定性和植生性能进行系统研究。试验结果表明,在研究范围内,稻秸秆对加筋土宏观性能影响显著。随秸秆加入以及掺量增加,加筋土抗压强度呈现先增加再减小的变化趋势,最佳掺量为0.3%;加筋土崩解速率、崩解量减小,崩解时间变长,水稳性显著提高,秸秆掺量变化对水稳性影响规律不明显;加筋土植物发芽率、生长高度和覆盖率也均显著提高。随养护龄期增加,加筋土抗压强度也先增加再减小,并且加筋土崩解曲线向右向下移动,水稳性显著提高,最佳龄期为7d。浸胶秸秆加筋土的抗压强度和水稳性均优于天然秸秆加筋土;浸胶防腐处理对植物萌发和生长无不利影响,并且浸胶防腐处理会延缓秸秆对植物生长的促进作用。稻秸秆加筋土通过土粒-秸秆作用力和秸秆自身强度和韧性实现较好的加筋效果,与秸秆掺量、养护龄期和防腐处理等密切相关。

植生水泥土植生性能试验研究

在植生水泥土基材组配模型的基础上,为探明水泥、改良剂、有机物料和有机肥对植生水泥土植生性能的影响,通过水泥、改良剂、有机物料和有机肥单因素配比试验,分析4种影响因子对植生水泥土植生性能的影响。结果表明:各因子对植生水泥土植生性能均有不同程度的影响,随着水泥用量的增加,植生水泥土的容重、紧实度和pH均逐渐增大,最大增幅分别为7.4%、51.6%和9.6%,孔隙率逐渐减小,最大减幅为4.2%;改良剂在调节植生水泥土pH的同时,对植生水泥土有机质含量及速效养分均有不同程度的贡献,并且能有效改善植生水泥土的生物特性;有机物料和有机肥能很好地改善植生水泥土物理结构,提升植生水泥土养分水平,从而改善植生水泥土的植生性能。研究结果可为植生水泥土生态护坡的应用提供理论依据。

高寒岩质边坡生态修复基材制备及植生性能试验

矿产资源的开发形成大量的岩质边坡,水土流失严重,导致矿山地质灾害等一系列生态环境灾难。为制备植物生长性能良好、水土保持能力强且适合高寒地区岩质陡边坡生态修复的生态基材,采用小车边坡模拟试验、多因素正交试验以及高寒山区基地试验,制备不同配比组成的生态护坡基材。为更加符合现场施工过程将基材分为结构层和面层分别开展植生性能研究,通过综合种子的发芽率、植物生长高度评价基材植生性能。极差分析发现:当基材结构层中陶粒和核桃壳颗粒各取7.50 g、谷壳和稻草节分别取2.50 g和1.25 g、聚苯乙烯泡沫颗粒(EPS)取0.10 g、土壤改良高次团粒剂(PAM)取1.50 g、保水剂取0.50 g时,基材结构层的植生性能最优;当稻草节取2.50 g、谷壳取7.50 g、EPS取0.30 g、PAM取0.40 g、保水剂取0.20 g时,基材面层的植生性能最优。该结果可为高寒、海拔矿山岩质陡边坡的生态修复及水土保持,提供一种制备工艺简单、植物生长性能优异、水土保持能力强的生态护坡基材,为滇西北高寒岩质边坡的生态环境恢复提供技术支撑。

植生性再生混凝土的制备及研究

利用再生骨料配制植生性再生混凝土，探讨了植生性再生混凝土配合比设计方案和制备工艺，并选择高羊茅、早熟禾两种植物进行植生相容性试验。结果表明：利用10-20mm的再生骨料、水灰比为0．28、浆骨比0．20、硅粉掺量5％，混凝土设计强度10MPa、孔隙率为25％、pH值12以下、混凝土厚度为6cm时，高羊茅可以穿透混凝土层，并在室外环境下生长良好。

高吸水树脂对泡沫混凝土早期植生性能的影响研究

为解决无机类植生基体材料碱度高,需填充额外植生介质等问题,以普通硅酸盐水泥为基体材料,高吸水树脂(SAP)颗粒为蓄水性介质,制备具有适宜内部维生环境的植生型泡沫混凝土,研究预吸收不饱和降碱溶液的SAP颗粒掺量对植生泡沫混凝土碱度、孔隙率以及透水性等评价指标的影响规律。结果表明:预吸收不饱和降碱溶液的SAP颗粒在早期阶段对降低泡沫混凝土碱度,提高其植生性能方面效果显著。在适宜配合比的基础上,SAP颗粒掺量为胶凝材料总量0.3%时,泡沫混凝土14 d内降碱效果最佳,孔隙率达61.08%,300 s内透水量为25.63 kg/m2,入渗率为307.50 mm/h,蓄水量为0.28 g/cm3。

生态混凝土制备及其植生性能试验研究

选用16~20mm、20~25mm、25~30mm三种粗骨料级配,分别以普通硅酸盐水泥、低碱硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥-秸秆粉三种胶凝材料制备了生态混凝土。对其力学、物理性能及内部孔隙碱环境进行研究,并探究了不同种植模式下,各胶凝体系生态混凝土的可植性。结果表明,生态混凝土的抗压强度随粗骨料粒径的增大而降低;粗骨料粒径为16~20mm时,生态混凝土28d抗压强度可达5.39MPa,孔隙率大于30%;低碱硫铝酸盐水泥制备的生态混凝土内部孔隙环境呈中性,可植生性表现优异;将秸秆粉作为掺合料加入硅酸盐水泥中,制备的生态混凝土有一定吸附中和碱物质的作用,使混凝土孔隙环境能基本满足植株的生长。

水泥改性生土砌块植生性及机理研究

生土材料由于其优良的可再生性广为利用,经过水泥改性的生土砌块可改善其强度和耐水性,但对其可再生性有不利影响。实验研究了生土改性配比、粉碎粒度和养护环境对改性生土砌块植生性的影响,并对其机理进行了研究。结果表明,大部分耐碱植物可在改性后生土砌块颗粒中正常生长,在加速碳化之后生长状态有显著的改善,而不同植物对生土颗粒粒度的适应性存在差别。

水泥基生态固化土水稳定性和植生性能研究

采用室内静水崩解试验、干湿循环试验、植草试验等方法,研究了3种压实度下水泥基生态固化土的水稳定性和植生性能。试验结果表明,水泥基生态固化土的水稳定性受配比、压实度、龄期影响,并存在最优水稳定性值;多次干湿循环试验后固化土裂缝有一定发育,水稳定性有所下降;植草试验中,固化土的压实度提高和配比中水泥含量的增加能滞后固化土中草种的发芽时间和降低草种的覆盖率。

改性水泥土力学性能及植生性能试验

采用低碱度硫铝酸盐水泥(L-SAC)配制L-SAC水泥土,对其力学性能和植生性能进行了研究。结果显示,随着L-SAC掺入比例的增加,L-SAC水泥土的抗压强度、粘聚力、抗冲刷性能均会得到不同幅度的提高。通过测量8种耐高碱植物在L-SAC掺入比例为8%时配制的L-SAC水泥土中的株高发现,L-SAC水泥土具有良好的植生性能,高羊茅等5种植物均可作为L-SAC植生水泥土的先锋植物。通过分析掺入添加剂的L-SAC植生水泥土的物理力学性能和植生性能,确定了润智生态改良剂等3种可用改性剂。

浙东海岛植生型生态混凝土植生性能研究

研究目的是提高浙东海岛植生型生态混凝土的植生性能,研究方法是通过原材料物理力学试验,利用正交试验方法对集料粒径、水胶比、粉煤灰和矿粉掺量进行配合比优化分析,通过28 d抗压强度、有效孔隙率、透水系数及孔隙内碱度指标对植生性能影响程度分析,得到浙东海岛植生型生态混凝土的最优配合比,然后进行植生性能试验验证及实体工程应用;结果表明:集料粒径在16~19 mm,水胶比在0.30,粉煤灰掺量为15%,矿粉掺量10%时海岛植生型生态混凝土的各项植生性能最优,且实体工程应用效果良好。

孔隙率对生态混凝土抗压强度及植生性能影响

本文采用火山石为粗骨料制作不同孔隙率的生态混凝土,比较其抗压强度和植生性能;并用天然骨料以一定的比例替代火山石制成生态混凝土后测试其抗压强度。结果表明:生态混凝土的抗压强度随着孔隙率的增大而减小,植物生长高度随着孔隙率的增大而增大;火山石逐渐被天然骨料替代后,抗压强度随着替代率的增大而增大。因火山石有一定的吸污净化效果,若用于仅受冲刷或降雨等自然外力侵蚀的公路边坡或水库护坡,则不用考虑孔隙率的影响;若用于受力边坡,则孔隙率为20%或25%最佳。

工程渣土陶粒多孔混凝土力学与植生性能研究

利用工程渣土陶粒制备了多孔混凝土,研究了工程渣土陶粒掺量对多孔混凝土植生性能和抗压强度的影响。结果表明:随着工程渣土陶粒掺量的增加,多孔混凝土的植生性能逐渐增强,抗压强度有所降低。

基于孔隙率对生态混凝土抗压强度及植生性能的研究

文中介绍了生态混凝土的概念,研究利用火山石、天然石料为粗骨料制备生态混凝土,并对吸水率、抗压性能以及植生性能方面进行了对比研究。结果显示:火山石吸水率远高于天然骨料。在同一孔隙率下,吸水率越大的骨料制成的混凝土试块内部结构相对疏松,天然石料制备的混凝土的抗压强度大于火山石制备的混凝土。在植生性能方面,火山石制备的混凝土板在满足强度要求的情况下植生性能优于天然石料制备的混凝土板;相应的白羊毛、黑麦草、披碱草在火山石组上种植其径长最长可分别达到29.2cm、28.6cm、18.4cm,在天然石料组上种植其径长最长可分别达到26.5cm、27.6cm、14cm;而白三叶和鸭绒草则不适于在此生态混凝土版上种植。制备的混凝土板在满足强度要求的情况下有较好的植生性能,为以后生态混凝土在城市河道边坡、公路护坡方面的应用提供了技术支撑。

改良型生态混凝土植生性能研究

传统人工护坡技术景观性和植物亲和性差,不符合"生态"理念,因此研制一种具有良好植物亲和性和景观性的现代人工生态坡岸保护技术极为重要。文章通过对不同类型生态混凝土(Eco-concrete,EC)植生性能研究发现,高羊茅的生长发芽速度最快,其次是三叶草,狗牙根的生长发芽速度最慢。不同覆土厚度对三种植物的生长发芽均有一定的影响,当覆土厚度为1cm时,三种植物生长状况较差;当覆土厚度为2cm和3cm时,高羊茅生长发芽态势良好,而三叶草和狗牙根生长情况较差。通过对5~10mm、20~40mm和30~50mm三种不同粒径骨料制成的EC中植物生长情况的观察发现,在骨料粒径为5~10mm的EC中,植物生长情况很差,死亡率高;在骨料粒径为20~40mm和30~50mm的EC中,植物生长情况良好。

针刺复合生态土工布的制备及植生性能研究

以黏胶短纤维和再生植物纤维为主要原料,采用短纤维干法成网针刺加固工艺,在针刺密度为60~160针/cm^(2)、针刺深度为3.5~12.0 mm、针刺频率为720~940次/min的条件下,制备单位面积质量在196~979 g/m^(2)、厚度在3.6~14.4 mm、再生植物纤维质量分数在39.6%~70.9%的针刺复合生态土工布,用于植生护坡。性能测试和植物种植试验结果表明针刺复合生态土工布具有较好的力学性能和吸水保水性能,且对植物的生长具有良好的促进作用;随着针刺复合生态土工布单位面积质量的增加,其力学性能增加,吸水保水性能变好,发芽率、植株高度和植株质量也均呈现出增加的趋势。

公路生态边坡植生技术与抗冲刷效果试验研究

首先针对生态护坡现状进行分析,为了获得更好的生态护坡方案,通过植被优选试验选取高羊茅和紫花苜宿作为后续植生试验和冲刷试验草种;通过植生基材配合比试验确定配比,并确定施工工艺和关键施工技术;室内植生试验以28 d为周期,在植被生长28 d后开展边坡抗冲刷试验,分析植生后多孔混凝土基本性能、边坡抗冲刷性能及边坡稳定性。对比植生前后多孔混凝土抗压强度和透水系数变化趋势;采用室内试验与模拟分析相结合的方法开展边坡稳定性分析,先采用冲刷试验分析植生混凝土在降雨作用下的抗侵蚀性,展现该生态护坡技术的抗冲刷能力。通过植生技术试验和抗冲刷性能试验得到了较为理想的植生方案,为后续护坡工程提供理论参考。

生态混凝土植生与抗冲刷性能研究

通过设计生态混凝土植生试验以及包含3种坡面状况、4种边坡坡度、3种降雨强度的冲刷试验对生态混凝土的植生性能及其与植物结合后的抗冲刷性能展开研究。植生试验结果表明:植生20天时,生态混凝土组植株最高为22.5 cm,植物斑化指数为95.37%,植物覆盖率为102.6%,生态混凝土组与素土组的植物茎叶生长状况相差不大,但素土组植物根系普遍更长;植生40天时,两组根系分布范围接近。冲刷试验结果表明:素土边坡与生态混凝土覆土边坡的土体流失量在特定条件下会随降雨累积量的增加产生激增,而生态混凝土植生边坡的土体流失量在各条件下均未激增;相同冲刷条件下抗冲刷性能为生态混凝土植生边坡>生态混凝土覆土边坡>素土边坡。

植生多孔混凝土的制备及其植生性能研究

本文研究了不同胶材体系(水泥—Ⅰ级粉煤灰、水泥—磷渣粉、磷酸盐水泥)、硫酸亚铁溶液处理对植生混凝土植生性能的影响,以及适生材料的配制及填充方式。研究表明:磷酸盐水泥可直接用于制备植生多孔混凝土,胶凝材料中大掺量磷渣粉结合硫酸亚铁溶液降碱处理制备的植生多孔混凝土抗压强度、孔隙率及p H值均可满足植生性需要,多次灌浆法可有效对适生材料进行填充,制备的植生混凝土植被根系穿透多孔混凝土层进入土壤,植被生长状况良好。