轻骨料植生混凝土的制备与性能研究

发布时间：2018-10-09 17:50

【摘要】：基础设施的建设及城镇化的加速发展,对生态环境造成了越来越多的破坏,像山体滑坡、泥石流及水体富营养化等等,无一不向人类社会敲响警钟。随着经济社会的发展,边坡防护尤其是陡坡的防护及水污染治理已经受到了政府和社会的广泛关注。因此,如何在保证人类社会生产进步的同时,保护好人类赖以生存的水土资源是人类当前面临的重要任务。植生混凝土是一种具有特殊结构的环保材料,其原理是利用混凝土的多孔结构种植绿色植物,利用绿色植物的景观效应美化边坡环境,利用混凝土强附着能力增强边坡固定植物的能力,从而起到边坡防护的作用。而轻骨料植生混凝土是建立在传统植生混凝土的基础上发展起来的新型建材。轻骨料可以降低植生混凝土的容重,从而可将其应用于陡坡的防护,且部分超轻骨料可以浮于水面,从而可将部分轻骨料应用于植生混凝土浮床的制备,进而将植生混凝土的应用范围从边坡防护扩展到水污染治理。本论文着重研究了陶粒、聚苯颗粒和浮石这三种轻骨料植生混凝土的性能和碎玉米粒、玉米芯颗粒和颗粒肥料这三种可降解骨料对植生混凝土性能的影响。利用陶粒骨料多孔的特点制备肥效缓释型植生混凝土,研究了将肥料掺入混凝土后肥效的缓释效应。利用聚苯颗粒及浮石密度小的特点制备植生混凝土浮床,研究了植生混凝土浮床对富营养水体的净化效果。取得了如下结论:(1)在陶粒植生混凝土中掺入尿素及磷酸氢二铵两种肥料,均对其强度产生影响。尿素降低了植生混凝土的早期抗压强度,磷酸氢二铵降低了植生混凝土所有龄期的抗压强度,且磷酸氢二铵掺量越大,强度下降越明显。当磷酸氢二铵掺量为3.5wt.%时,相比于空白样,各龄期强度分别下降了76.8%,74.8%和75.1%。掺入尿素后,植生混凝土碱度基本不变,养护56d后pH值接近8.1,较适于植物生长。掺加磷酸氢二铵的试样碱度均高于空白样。(2)掺入肥料的陶粒植生混凝土均具有一定的肥效释放特性,掺量越高肥料累积释放率越高。掺加尿素的试样氮元素56d累积释放率可至45.1%~78.3%。掺加磷酸氢二铵的试样磷元素56d累积释放率仅为0.12%~0.34%。(3)适于浮石植生混凝土成型的水胶比是0.33,但由于浮石骨料较高的吸水率,致使浮石植生混凝土不能漂浮。(4)可再分散乳胶粉的掺入降低了硫铝酸盐水泥的净浆流动度和早期抗压强度,提高了硫铝酸盐水泥浆体粘度。从XRD图谱看,其掺入量对硫铝酸盐水泥水化矿物影响较小。从水化放热量看,其掺入对硫铝酸盐水泥早期水化有抑制作用。(5)EPS植生混凝土的抗压强度和干密度随着骨胶比的上升而降低,孔隙率和透水系数随着骨胶比的上升而增大。综合考虑混凝土抗压强度及孔隙率,选用0.09为适宜成型的骨胶比,选用粒径为30mm的聚苯颗粒制备植生混凝土浮床。(6)种植三种绿色水生植物对水体进行净化研究,其中绿萝和大聚藻与EPS植生混凝土浮床相容性较好,成活率均大于82%,绿萝和大聚藻对实验水体的总氮(TN)的去除率分别达到了78.3%和80.2%,对总磷(TP)去除率分别达到了62.8%和69.2%,种植这两种植物的实验水体溶解氧(DO)均由2.78mg/L升至6.50mg/L。(7)将聚苯颗粒掺入浮石植生混凝土以实现混凝土的漂浮,当聚苯颗粒体积占比超过30%时可实现混凝土在水面的漂浮,为实现高的净水效率及好的漂浮效果,将聚苯颗粒体积占比设为50%。此配合比下的浮床干密度为352.43kg/m3。(8)种植三种绿色水生植物对实验水体进行净化,绿萝、大聚藻和铜钱草均与复合骨料植生混凝土浮床相容良好,三种植物对实验水体的总氮(TN)的去除率分别达到了85.9%、88.1%和76.1%,种植三种植物的实验水体溶解氧(DO)均稳定在7.2~8.3mg/L,且生态浮床本身也可吸收水中的富营养元素,从而可提高浮床对富营养水体的净化效率。(9)将碎玉米粒、玉米芯颗粒和颗粒肥料三种可降解骨料掺入植生混凝土,当在一定掺量范围内,混凝土的抗压强度及干密度都有一定程度的增长,掺量过高后,混凝土各龄期的抗压强度和干密度均出现了较明显的下降,且掺加玉米芯颗粒的试样下降最快。(10)通过两个月的浸泡实验发现:含碎玉米粒试样的孔隙率上升最大,为2.4%;颗粒肥料次之,为1.2%;玉米芯颗粒最差,仅为0.8%。同时测试了三种可降解骨料在混凝土中营养元素的释放,结果为:颗粒肥料碎玉米粒玉米芯颗粒。当颗粒肥料在掺量为5%时,其营养元素总溶出量分别是同掺量下的碎玉米粒及玉米芯颗粒的5.5倍和12.5倍。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU528

【参考文献】