植生混凝土力学性能及耐久性研究--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

植生混凝土力学性能及耐久性研究

发表时间：2021/7/1 来源：《建筑科技》2021年6月上作者：刘洋孙畅刘璇肖千贺刘凯

[导读] 植生混凝土是一种新型的生态建筑材料，在我国的研究才刚刚起步。本文介绍了植生混凝土的概念和分类，然后分析了地基材料与保护土级配的关系，并讨论了植生混凝土的物理、力学和耐久性性能指标及相应的评价体系。

辽宁科技大学刘洋孙畅刘璇肖千贺刘凯 114000

摘要：植生混凝土是一种新型的生态建筑材料，在我国的研究才刚刚起步。本文介绍了植生混凝土的概念和分类，然后分析了地基材料与保护土级配的关系，并讨论了植生混凝土的物理、力学和耐久性性能指标及相应的评价体系。21世纪，混凝土是应用最广泛的建筑材料。在生产植生混凝土时，除了满足现代人的需求，还要注意降低材料成本、环境负荷，使其具有优良的环境协调性，充分考虑自然循环、生物保护和景观保护等生态问题，推动人类的可持续发展。
关键字：植生混凝土；力学性能；   耐久性研究；建筑行业
        引言：
        现代城市建筑大多是钢筋混凝土结构，人行道大部分是普通混凝土。我国公共场所的铺装以预制混凝土板或现浇混凝土路面为主。因此，绿色植生混凝土的研究将成为自然研究的一个新课题，是人类可持续发展道路的必然选择。植物生长混凝土主要由水、胶凝材料、粗骨料和外加剂组成，由单一骨料组成，以级配粗骨料作为植物生长混凝土的骨架，由胶凝材料在粗骨料表面形成胶结层，经胶凝材料硬化固化，由骨料胶结形成多孔植生混凝土。植生混凝土是一种可减少资源浪费、改善人类生活环境的新型混凝土。上世纪九十年代吴忠伟院士较早提出的绿色高性能混凝土具有良好的环境协调性[1]，其相关绿色建材在美国、西欧、日本得到广泛应用，它广泛使用“生态”混凝土的概念，然而，“绿色”的重点在于环境的“无害化”，而“生态”则强调环保，对生态环境有直接的好处[1]。
        一、植生混凝土材料的生态效应
        （1）改善植被生长的土壤环境
        普通现浇混凝土路面不利于表层土壤和植物的生长环境，破坏了自然生态平衡。结果表明植生混凝土能显着提高混凝土质量，可提高表层土壤的透气性和蓄水能力，进而增加土壤中的养分含量，有利于植被的正常生长。
        （2）缓解城市热岛现象
        植生混凝土作为路面使用时，由于其独特的多孔结构，可以直接与外界环境中的空气和水接触，可作为路面使用，能有效减少土壤中水分的蒸发。在阳光直射下，由于植物混凝土良好的蓄水能力，可有效减少地表水分流失，可以缓解城市热岛现象，减少阳光直射对地表植被的破坏。
        （3）地下水资源的保护
        由于植生混凝土的多孔结构，可以减少地表水的积聚，从而减少过多的降雨对地表建筑物和植被的危害。同时，植生混凝土有利于减少城市噪音污染，实现水资源的有效利用。
        二、植生混凝土耐久性研究
        （1）耐久性概述
        混凝土的耐久性是指混凝土在使用过程中在外界、人为或自然因素的作用下，混凝土保持工作性能的一种表现。植生混凝土直接应用于护堤经常被水和空气、气候变化等冲刷，各种物理化学侵蚀物质对植生混凝土有很大的影响，实际的应用对植生混凝土的耐用性提出了更高的要求。在本文中，植生混凝土耐久性的主要影响因素（外部影响因素）包括风化、冻融、腐蚀和碳化。此外，由于植生混凝土是一种新型材料，从材料结构与性能的关系来看，植生混凝土耐久性的研究内容还包括成分材料配合比对耐久性和水性材料的影响的研究。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

        （2）外部因素
        风化主要是指混凝土中的水蚀离子丢失现象。植生混凝土孔隙率大，混凝土中的水流必然使钙等水化产物分解，强度降低，结构被脱胶破坏。
        植生混凝土与水（淡水和海水）直接相连，随着环境和气候的变化，它的结构必然会冻融，这在北方寒冷地区尤为严重。连续冻融循环造成植生混凝土内部破坏，裂纹逐渐形成[2]。
        植生混凝土的碳化是指大气中的二氧化碳或某种酸度气体在空气中与混凝土表面接触而造成混凝土的内部扩散，与碱性水合物反应是一个非常重要的因素。
        对于钢筋混凝土，碳化会造成破坏混凝土的收缩，使混凝土表面产生拉应力而出现裂缝，会降低混凝土的抗拉强度、抗折强度和抗渗能力，进而降低强度，影响混凝土的耐久性，对于植生混凝土的特殊结构需要进一步的研究和分析。
        水流对植生混凝土表面侵蚀的影响是最重要的因素之一。在这种反复负载下，我们必须考虑混凝土的耐久性。
        除了以上三点外，还有其他因素，如酸雨、土壤侵蚀、硫酸盐作用和微生物侵蚀对植生混凝土的耐久性的影响。
        （3）组分材料配合比的影响
        混凝土配合比直接关系到混凝土的耐久性。植生混凝土的开发应用时间不长，配合比设计、施工与管理理论不够成熟，必然会影响混凝土的耐久性。总之，这方面的影响需要进一步研究[3]。
        三、混凝土中碱骨反应引起的耐久性问题
        研究和抑制植生混凝土中的碱骨反应也是耐久性研究的重要组成部分。耐久性的主要研究方法是理论研究和实证研究模型测试，用于从宏观力学模型评估混凝土结构的耐久性性别。但为了进一步研究植生混凝土的耐久性，需要进行各种规模的耐久性损伤的研究。除了宏除观察试验和耐久性分析外，主要依靠计算机技术和软件数值方法模拟植生混凝土结构在不同工况下的耐久性损伤。探索植生混凝土耐久性的发展，为植生混凝土的开发、评价和推广奠定基础。
        （1）开展植生混凝土耐久性模型试验研究基础数据积累。目前，碳化和冻融指数的模型试验非常重要，包括冻融试验，使用空气冻结和水解冻两个环境指标。对现场浇筑的植生混凝土进行跟踪调查，确定结果，试验期间取样，测试各项力学指标和耐久性指标，将结果与模型试验结果进行比较，为理论分析积累数据。（2）植生混凝土耐久性损伤计算机分析仿真和数值试验。根据模型试验和现场实测结果，建立数学模型，基于不同耐久性因素的损伤数值模型，然后对每个模型的参数进行分析、分配和验证，损伤模型在不同的尺度下进行测试。
        （3）基于模型试验、实测数据和数值试验，建立数学模型。建立了不同侵蚀环境下植生混凝土耐久性分析模型，为正确评价其耐久性可靠性奠定基础[4]。
        四、总结
        我国植生混凝土研究时间不长，相应问题比较多。植生混凝土有利于生态环境，美化自然。关于植生混凝土力学性能和耐久性研究是植生混凝土开发、应用和推广的关键，有很大的研究价值。总之，植生混凝土的发展是未来的趋势，我们应该为改善人居环境做出更大的贡献。
参考文献：
[1]刘海峰.环境友好型植物生长多孔混凝土的研究与应用[D].南京东南大学,2009．
[2]郑建岚,黄利频.大掺量矿物掺合料自密实混凝土抗碳化性能研究[J].建筑材料学报,2012 ,15 (5):678 -683．
[3]王立久,艾红梅.绿色植生混凝土技术与循环经济发展[J].混凝土,2009(1):6-11．
[4]龚洛书,柳春圃.混凝土的耐久性极其防护修补[M] .北京:中国建筑工业出版社,2018.