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随着社会的快速发展,人们对环境美化的要求不断提高,生态护坡技术即在具有抗洪抗涝作用的同时,兼具净化水质和美化环境作用的一种护坡技术应运而生。但目前国内在硬质护坡生态修复方面的研究多致力于公路岩石边坡绿化技术的开发,而对于河流硬质护坡生态修复技术的研究起步比较晚,针对性不强。与普通混凝土相比,生态型多孔混凝土具有良好的透气、透水特性,可以改善周围大气环境,营造生物多样性环境,可被广泛用于河道护坡工程。但生态型多孔混凝土用于河堤护坡,随着潮涨潮落多孔混凝土长期处于干湿交替的状态,特别是用于寒冷地区时,多孔混凝土还会遭受到冻融循环的破坏作用。能否确保河堤护坡的长期安全稳定,即生态型多孔混凝土在冻融、干湿交替条件下的耐久性问题,是当前水利学者和材料学者都十分关注的重要问题。
针对上述问题,本文采用空隙率在20~30%之间的生态型多孔混凝土,在研究多孔混凝土耐久性以及水质净化性能的基础上,提出了采用多孔混凝土对硬质护坡进行生态修复的技术路线,这对应用生态型多孔混凝土恢复受损河流生态系统,推进生态河流的建设具有重要的现实意义。
在提出硬质护坡生态修复方案之前,研究了生态型多孔混凝土技术对硬质护坡进行生态修复中应用的稳定性,即生态型多孔混凝土的耐久性问题。在多孔混凝土抗冻性能研究中,采用自行研究设计的单向快速冻融法对多孔混凝土的抗冻性能进行全面研究。设计不同矿物掺量配合比的多孔混凝土,研究硅灰、矿粉、粉煤灰对其抗冻性能的影响;在多孔混凝土干湿交替试验中采用四种不同的干湿制度,对多孔混凝土的抗干湿交替性能进行研究分析。试验结果表明:掺加矿物掺合料可以有效改善多孔混凝土的抗冻性能和抗干湿交替性能,其中硅灰、矿粉、粉煤灰的最佳掺量分别在2%~5%、10%~20%、20%~30%之间;干湿交替可以对多孔混凝土造成破坏,且湿度因素的影响与温度因素相比更加明显,湿度30%和40%条件下破坏情况好于绝对干燥条件。
研究了生态型多孔混凝土技术在硬质护坡生态修复中应用的可行性。模拟实际环境条件,分别研究流水装置下多孔混凝土的水质净化效果,水生植物的水质净化效果,以及多孔混凝土与水生植物复合应用后对水质的净化效果。试验结果表明:多孔混凝土具有良好的水质净化性能,掺加10%硅灰、掺加20%的矿粉或粉煤灰的多孔混凝土具有良好的水质净化效果,其高锰酸盐指数的平均去除率达60%,TP的平均去除率达80%,TN的平均去除率达50%;当多孔混凝土与水生植物复合应用时,其水质净化效果有明显提高。