基于浙南地域材料的植被混凝土基材力学性能试验研究.pdf
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1、第 23 卷 第 4 期 中 国 水 运 Vol.22 No.4 2023 年 4 月 China Water Transport April 2023 收稿日期:2023-01-26 作者简介:冯小朋(1980-),中铁一局集团建筑安装工程有限公司,土木工程专业,高级工程师。基于浙南地域材料的植被混凝土基材力学性能试验研究 冯小朋(中铁一局集团建筑安装工程有限公司,陕西 西安 710054)摘 要:文中基于植被混凝土边坡防护的基材强度问题,以浙南地方原材料为基础,通过室内试验对植被混凝土基材的力学性能进行研究。结果表明:地方原材料混合形成的植被混凝土基材强度随着龄期增加不断提高。当水泥掺量不
2、小于 30kg/m3时,其 3d 强度均不低于 0.2MPa,具有较好的抗冲刷性能。随着龄期的增长,有机物料掺量越多,强度降低越明显。水泥掺量越少,其下降趋势越明显。3d 龄期条件下,基材抗剪能力较弱。从 7d 龄期开始,曲线出现剪应力峰值点,峰值点后剪应力逐步降低,表现为典型的水泥基胶结材料应力应变特征。7d 以后,峰值应力提高,剪切残余强度也提高。本研究可以作为植被混凝土边坡防护研究及应用的借鉴。关键词:植被混凝土;力学性能;抗剪强度;抗压强度 中图分类号:TU411 文献标识码:A 文章编号:1006-7973(2023)04-0128-03 一、前言 对于工程建设形成的岩质边坡而言,岩
3、石裸露会导致岩面风化及自然环境侵蚀,影响坡面岩石强度及坡体稳定性。同时,岩面裸露,坡面景观效果差。植被混凝土技术因其材料具有抗压和抗剪强度,能够提高防护坡面的抗冲刷能力、安全性能及耐久性能,同时可作为植物生长基体,改善边坡的景观效果,达到边坡防护安全生态一体化的防护效果,受到工程界的重视和应用。为提高工程应用效果,研究者针对植被混凝土技术进行了相关研究,取得了一定的成果1-6。姬红卫等4在驮英水库采用植被混凝土技术进行边坡防护,研究了技术工艺,实现了安全特性和生态功能的有机结合。李少丽等5以宜昌求索众创中心项目为例,研究了植被混凝土及防冲刷基材的防护效果及施工工艺区别,防冲刷基材的后期效果相对
4、较好,对于小于 50的稳定边坡,防冲刷防护技术效果较好,可以满足工程需要。杨奇等6根据植被混凝土边坡在强降雨条件下的耐久性问题,通过室内模型试验,研究表明植被混凝土具有一定的抗冲刷耐久性。因植被混凝土边坡防护效果受到原材料特性、边坡所在地区水文地质条件等因素影响,具有复杂性。文中基于浙南区域建筑材料特性,通过室内试验,开展不同配合比条件下植被混凝土基材力学特性研究,以期作为基材配合比优化的依据,文中研究成果可作为同类研究的参考。二、试验方案 试验目的:研究不同基材配合比条件下,混合料的抗压强度和抗剪强度性能,作为评价植被混凝土防护体系力学性能的依据。试验原材料:基于工程实践经验,选用水泥、种植
5、土、锯末及外加剂混合形成植被混凝土基材。所有材料均选用温州地方地域基材。其中,水泥选用海螺 425 标号水泥、种植土选用温州地区典型植物种植用黄土,锯末采用本地木材加工厂锯末碎屑,外加剂采用三峡大学生产的复合植被外加剂。试验工况设计:根据工程实践中常用基材混合料配合比,结合温州地域原材料的特性,固定种植土含量按照1m3单位,选择锯末和水泥为试验变量。各变量设计试验等级如下:(1)锯末(有机料):设计三个试验掺量(m),分别为 0.2、0.4、0.6。(2)水泥:设计 7 个试验掺量(kg),分别为 30、45、60、75、90、105、120。基于试验变量及试验等级设置,通过正交试验技术进行试
6、验设计。工程施工过程中,植被混凝土边坡防护采用干喷的方式进行施工。与普通混凝土采用搅拌振捣施工工艺不同,制作形成的试块性能也有差别。为保持试验试块性能与现场施工材料性能的一致性,试块按照不同试验所需规格,采用干喷方式制作。(a)种植土筛分 (b)分组配料 (c)混合料搅拌 (c)喷射制作试块 图 1 干喷法制作试块过程图 第 4 期 冯小朋:基于浙南地域材料的植被混凝土基材力学性能试验研究 129 三、抗压强度性能试验 抗压强度是混凝土材料的基本性能,反映了其内部结构的密实性和颗粒结构的稳定性。对防护体系来说,防护层材料的抗压强度直接影响防护体系的承载力。抗压强度性能试块采用三联试模制作 10
7、0mm100mm100mm 立方体试块,并考虑 3、7、14、21 和28d 共 5 个龄期混合料强度性能,每个龄期制作 3 个试块,取平均值作为最终实验值。实验过程按照规范实施,如图 2。图 2 试样及加载图 图 3 各配比试块强度增长曲线 图 3 为各配比强度增长曲线。从图可以看出,随着龄期的增加,水泥水化程度的提高,各配合比试块强度均呈增长趋势。除个别试块结果离散外,各试块强度在 14d 出现拐点,强度增长速率明显减缓,呈现平稳增加趋势。3d 龄期强度均大于 0.2MPa,具有明显的强度特性,具有一定的抗冲刷能力,21d 龄期强度均大于 0.8MPa。因此,在工程应用中,植被混凝土养护龄
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