王 佳

(遼寧省水文局，沈陽(yáng) 110000)

0 引 言

近些年來，基于生物基質(zhì)的河道生態(tài)修復(fù)技術(shù)在許多地區(qū)得到推廣和應(yīng)用[1-5]。通過應(yīng)用表明，該項(xiàng)技術(shù)可解決傳統(tǒng)河道防洪不能考慮生態(tài)效應(yīng)的局限，通過設(shè)置植物孔隙來達(dá)到河道生態(tài)修復(fù)效果[6]。基于生物基質(zhì)的河道生態(tài)修復(fù)技術(shù)關(guān)鍵在于其技術(shù)指標(biāo)，尤其是骨料配比方案，對(duì)其生態(tài)孔隙率以及強(qiáng)度影響程度較大[7]。當(dāng)前,一些學(xué)者展開生物基質(zhì)材料指標(biāo)的試驗(yàn)研究[8-15]，但這些研究成果大都未能對(duì)其骨料層的材料指標(biāo)進(jìn)行分析，存在一定的局限，為此，文章重點(diǎn)對(duì)生物基質(zhì)骨料層的材料特征指標(biāo)進(jìn)行分析，從而對(duì)該項(xiàng)技術(shù)在河道生態(tài)修復(fù)技術(shù)的推廣和應(yīng)用提供重要的參考意義。

1 試驗(yàn)方案

1.1 骨料層指標(biāo)試驗(yàn)方案

在生態(tài)護(hù)岸基礎(chǔ)上，對(duì)其框格梁進(jìn)行骨料的鋪設(shè)，骨料層采用統(tǒng)一直徑標(biāo)號(hào)進(jìn)行鋪設(shè)，水泥標(biāo)號(hào)為42.5，采用外加劑和水進(jìn)行120min的機(jī)械攪拌后，在30min中內(nèi)進(jìn)行澆筑試驗(yàn)。

1.2 土壤養(yǎng)分試驗(yàn)分析

骨料層需要鋪設(shè)生態(tài)植物，其土壤養(yǎng)分對(duì)于骨料層的生態(tài)植物影響較大，為此對(duì)試驗(yàn)土壤的養(yǎng)分進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

1.3 試驗(yàn)方法

基礎(chǔ)骨料層采用裝載機(jī)和攪拌機(jī)在試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行澆筑及攪拌，機(jī)械結(jié)合人工輔助方式對(duì)基質(zhì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)填充和混拌。采用人工方式對(duì)作物種子以及無(wú)紡布進(jìn)行鋪設(shè)和播種。

表1 試驗(yàn)區(qū)土壤養(yǎng)分試驗(yàn)結(jié)果

2 分析結(jié)果

2.1 骨料層抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)骨料層不同配比方案下進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，骨料層不同配比方案下的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果，見表2。

表2 骨料層不同配比方案下的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

生物基質(zhì)的骨料層采用外加劑后期抗壓強(qiáng)度得到顯著增強(qiáng)，由于外加劑的調(diào)和作用使得其抗壓強(qiáng)度得到不同程度的提升。從試驗(yàn)結(jié)果可看出，采用外加劑后當(dāng)水泥用量較低時(shí)期抗壓強(qiáng)度依舊可滿足強(qiáng)度要求。不同骨料層配比方案下的強(qiáng)度有所區(qū)別，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，需要對(duì)不同骨料層的配比方案進(jìn)行綜合確定。

2.2 不同水泥配比方案下的強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)不同水泥配比方案下骨料層的抗壓強(qiáng)度影響進(jìn)行試驗(yàn)，骨料層不同水泥方案下的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果，見表3。

表3 骨料層不同水泥方案下的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

續(xù)表3 骨料層不同水泥方案下的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

在相同配比方案下，骨料層的水泥用量與抗壓強(qiáng)度具有較好的相關(guān)性，其抗壓強(qiáng)度隨水泥配比的提高而相應(yīng)提升。但水泥用量的增加也將提高工程造價(jià)，因此子需要對(duì)其水泥配比進(jìn)行優(yōu)化分析，提高生物基質(zhì)骨料層的性價(jià)比。骨料層的孔隙率受水泥用量影響也較為明顯，呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)性。當(dāng)水泥配比用量介于350-450g/cm3時(shí)，其孔隙率可>30%。不同水泥配比方案下的孔隙率差異度較大。

2.3 骨料層抗凍性能試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)不同凍融循環(huán)次數(shù)下的生物基質(zhì)骨料層的抗凍性能進(jìn)行試驗(yàn)分析，試驗(yàn)分析的骨料層配比為0.36，不同凍融循環(huán)次數(shù)下的抗凍性能試驗(yàn)結(jié)果，見表4。

表4 不同凍融循環(huán)次數(shù)下的抗凍性能試驗(yàn)結(jié)果

骨料層隨著凍融次數(shù)的增加其抗凍性能有所降低，質(zhì)量和強(qiáng)度損失率都相應(yīng)增加。當(dāng)凍融循環(huán)次數(shù)>99次以后，骨料層的質(zhì)量和強(qiáng)度損失率遞增幅度加大。在北方寒區(qū)進(jìn)行生物基質(zhì)技術(shù)的應(yīng)用時(shí)，需要按照抗凍等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，建議可采用的礦物摻合料來增加骨料層的活性，從而提升骨料層的抗凍性能。

3 試驗(yàn)結(jié)論

1)采用外加劑后當(dāng)水泥用量較低時(shí)期抗壓強(qiáng)度依舊可滿足強(qiáng)度要求。不同骨料層配比方案下的強(qiáng)度有所區(qū)別，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，需要對(duì)不同骨料層的配比方案進(jìn)行綜合確定。

2)當(dāng)水泥配比用量介于350-450g/cm3時(shí)，其孔隙率可>30%，不同水泥配比方案下的孔隙率差異度較大。

3)在北方寒區(qū)進(jìn)行生物基質(zhì)技術(shù)的應(yīng)用時(shí)，需要按照抗凍等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，建議可采用的礦物摻合料來增加骨料層的活性，從而提升骨料層的抗凍性能。