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河道治理工程植草护坡混凝土成型方法试验研究

所属栏目:建筑设计论文 发布日期:2021-04-17 10:31 热度:

   [摘要]植草混凝土作为一种新型生态护坡材料,兼具边坡防护和生态保护的双重作用,在河道整治工程中具有广阔的发展和应用前景。文章通过室内试验,探讨了三种常用成型方法对植草混凝土性能的影响,并获得最佳成型参数。对三种不同成型方法的结果对比显示,采用静压成型方法获得的植草混凝土的抗压强度和试验孔隙率值均为最大,属于三种成型方法中的最佳成型方法,建议在施工条件允许的情况下选用。

	河道治理工程植草护坡混凝土成型方法试验研究

  [关键词]河道治理;植草混凝土;成型方法

  1研究背景

  随着社会经济的发展,人们生产生活对生态环境的影响日渐加重,并造成原始生态循环的破坏,同时带来水资源利用方面的诸多问题。在传统的河道整治工程中,大多强调简单的快排式手段,不仅原始的生态河道被裁弯取直,而硬质化的砌石与混凝土河道护岸严重地阻碍了河流与生态陆地的水循环[1]。因此,使用新型环保护岸材料,进行河道生态化治理就已成为未来的发展趋向。在这一背景下,对于既能满足河道排水防洪、滤水保土,又能满足生态环保要求的新型生态护岸材料成为当下人们最为关注的研究话题[2]。目前,常见的生态护坡有多种形式,其中植草护坡技术应用最为广泛,也最有发展前景。这种护坡由单一粒径的石料、水泥、砂和添加剂按照一定的配合比制成,不仅可以满足河道护坡的防洪抗冲要求,其内部的孔隙还可以为植物提供生长空间,具有十分显著的生态价值[3]。目前,国内关于河道植草护坡的混凝土的研究主要集中于配合比优化、物理力学性能、植草性能以及水净化机理等几个主要方面[4]。显然,植草护坡混凝土的物理和生态性能不仅和配合比密切相关,同时也和其成型工艺有很大关系。基于此,此次研究通过室内试验对河道治理工程植草护坡混凝土成型工艺展开研究,以便为植草护坡工程设计施工提供必要的技术参考。

  2试验设计

  2.1试验材料

  试验用水为普通自来水,根据植草混凝土的碱性要求,水的PH值应该控制在8以内,每m3混凝土用水量在90-120kg之间;水泥是植草混凝土制备中的主要胶结材料,其强度会对混凝土的物理力学性能产生十分显著的影响。此次试验选用的是P.O42.5普通硅酸盐水泥;植草混凝土的制备过程中,还需要掺入一定量的粉煤灰,以起到减少用水量和调节混凝土性能的作用[5]。此次试验用粉煤灰为电厂生产的Ⅰ级粉煤灰;试验用粗骨料为单级配人工碎石,其粒径为10—20mm,堆积密度为1460kg/m3;细骨料为河沙,其细度模数为2.15,含泥量<2.8%。试验用减水剂为山东莱阳鸿翔建筑外加剂厂生产的高效聚羟酸减水剂,该减水剂与水泥有良好的适应性,在减少用水量的同时,可以使混凝土的28d强度增加20%左右。

  2.2试块的制备

  河道治理工程植草护坡混凝土成型方法试验研究董文津(凌河保护区管理局,辽宁朝阳122629)[摘要]植草混凝土作为一种新型生态护坡材料,兼具边坡防护和生态保护的双重作用,在河道整治工程中具有广阔的发展和应用前景。文章通过室内试验,探讨了三种常用成型方法对植草混凝土性能的影响,并获得最佳成型参数。对三种不同成型方法的结果对比显示,采用静压成型方法获得的植草混凝土的抗压强度和试验孔隙率值均为最大,属于三种成型方法中的最佳成型方法,建议在施工条件允许的情况下选用。[关键词]河道治理;植草混凝土;成型方法[中图分类号]TV431[文献标识码]B在植草混凝土制作过程中,采用二次投料法[6]。因为在该类混凝土的配合比设计过程中,为了获得良好的内部孔隙率,一般会控制水泥等胶凝材料的用量,采用二次投料法进行混凝土的拌制,可以有效提升胶凝材料的拌合均匀度,使其能够更为均匀的包裹好粗骨料,其具体做法是先将细骨料、水泥和粉煤灰等胶凝装入容器搅拌均匀,然后将粗骨料以及20%的水加入搅拌机搅拌30s,在加入40%的水和一半胶凝材料拌合60s,然后将减水剂以及剩余40%水和一半的胶凝材料加入搅拌机拌合,直至粗骨料包浆层均匀且具有一定的金属光泽。将制作好的混凝土倒入棱长为100mm的正方体模具,并按照不同的成型方式成型。在装模之前需要将模具内壁擦拭干净并涂刷一层脱模剂。将制作好的试件静置24h拆模,然后置于标准养护室养护至28d龄期。

  2.3试验方案

  为了研究不同成型方案对植草混凝土的影响,试验中选择了振动成型、捣插成型以及静压成型三种常用的成型模式进行试验[7]。其中振动成型时将装好混凝土的模具在振动台上分别振动2s、4、6s、8s、10s、12s成型;采用捣插成型时用捣棒由模具的边角向中心分别插捣0次、5次、15次、20次和25次成型;采用静压成型时,需要在试块表面分别施加0.2kN、0.4kN、0.8kN、1.0kN、1.2kN的成型压力,维持5s后成型。

  2.4试验方法

  孔隙率是影响植草混凝土生态性能的重要指标[8]。试验中,测定混凝土有效孔隙率的方法如下:首先测量试件的外观尺寸,计算其体积V,将试件放入清水中浸泡饱和,并测量其在水中的质量W1,将试件取出在自然环境下静置24h,再称取其质量W2,然后按照如下公式测定其孔隙率P:P=[1-(W2-W1)/V]×100%(1)试件的抗压强度采用液压试验法进行,试验中的加载速率为0.1MPa,直至试件破坏,每组测试三个试件,将其均值作为该组方案的最终试验结果。

  3试验结果与分析

  3.1振动成型试验结果与分析

  利用上节设计的试验方案和方法,对不同振动时间的振动成型试件的孔隙率以及抗压强度进行测试,根据测试结果,绘制出如图1和图2所示的抗压强度和孔隙率变化曲线。由图可知,植草混凝土的抗压强度随振动时长的增大呈现出先增大后减小的特征,振动时间为8s时的抗压强度最大,孔隙率则呈现出逐渐减小的特点。究其原因,随着振动时间的增加,混凝土的密实度不断增加,因此抗压强度明显增大,而振动时间的进一步增加,则会造成粗骨料表面胶结材料的脱落以及在混凝土底部的沉积,因此抗压强度值有所减小。从孔隙率的变化来看,当振动时长小于8s时的减小幅度相对较小,而振动时长大于8s时的减小幅度明显增大。综上所示,如果采用振动成型方式,振动时长以8s为宜。

  3.2插捣成型试验结果与分析

  利用上节设计的试验方案和方法,对不同插捣次数的插捣成型试件的孔隙率以及抗压强度进行测试,根据测试结果,绘制出如图3和图4所示的抗压强度和孔隙率变化曲线。由图可知,植草混凝土的抗压强度随着插捣次数的增加呈现出先增大后减小的变化特征,当插捣次数为15次时的抗压强度值最大。同时,试件的孔隙率随着插捣次数的增加呈现出逐渐减小的变化特征。造成上述变化特征的原因与振动成型类似,这里不再重复。综合实验结果,如果采用插捣成型模式,插捣次数应该以15次左右为最佳。

  3.3静压成型试验结果与分析

  利用上节设计的试验方案和方法,对不同静压荷载的静压成型试件的孔隙率以及抗压强度进行测试,根据测试结果,绘制出如图5和图6所示的抗压强度和孔隙率变化曲线。由图可知,植草混凝土的抗压强度随着成型压力的增大呈现出先增大后减小的变化特征,当成型压力为0.8kN时混凝土的抗压强度值最大。同时,试件的孔隙率随着成型压力的增加呈现出逐渐减小的变化特征。造成上述变化特征的原因前两种成型方式类似,这里不再重复。综合实验结果,如果采用静压成型模式,成型压力应该以0.8kN左右为最佳。

  3.4不同成型方式的对比分析

  为了对植草混凝土的成型方法进行进一步的优选,研究中对不同成型方法的最优参数试验结果进行对比,具体数值如表1所示。由表中的结果可知,采用静压成型方法获得的植草混凝土的抗压强度和试验孔隙率值均为最大,属于三种成型方法中的最佳成型方法,建议在施工条件允许的情况下选用。

  4结论

  此次研究通过室内试验的方式,探讨了不同成型方法对植草混凝土性能的影响,获得的主要结论如下:1)采用振动成型方法时,植草混凝土的抗压强度随振动时长的增大而先增大后减小,孔隙率则呈现出不断减小的特征,振动时长为8s时可以获得最佳效果。2)采用插捣成型方法时,植草混凝土的抗压强度随插捣次数的增大而先增大后减小,孔隙率则呈现出不断减小的特征,插捣次数为15次时可以获得最佳效果。3)采用静压成型方法时,植草混凝土的抗压强度随成型压力的增大而先增大后减小,孔隙率则呈现出不断减小的特征,成型压力为0.8MPa时可以获得最佳效果。4)三种不同成型方法的对比结果显示,采用静压成型方法获得的植草混凝土的抗压强度和试验孔隙率值均为最大,属于三种成型方法中的最佳成型方法,建议在施工条件允许的情况下选用。

  参考文献:

  [1]刘宇.基于农村中小河流生态护岸型式选择研究[J].黑龙江水利科技,2020,4806:59-61.

  [2]于鹏飞.植生混凝土河道护坡截表层土反滤特性研究[J].水科学与工程技术,2018,06:43-46.

  [3]史衍慧.寒区水利工程用透水混凝土配合比优化试验研究[J].水利科技与经济,2020,2608:40-44.

  [4]李焯然,江洧,李仟,晏成明.河道生态型护岸研究进展[J].广东水利水电,2019,04:20-23+29.

  [5]黄肖.河道整治工程植生生态混凝土最佳配合比研究[J].东北水利水电,2020,3809:53-55+62.

  《河道治理工程植草护坡混凝土成型方法试验研究》来源:《吉林水利》,作者:董文津

文章标题:河道治理工程植草护坡混凝土成型方法试验研究

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