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[關鍵詞]生物礦化 生物修復 微生物誘導 裂縫 滲漏
中圖分類號:TU502 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)15-0268-01
一、生物礦化機理
目前進行的MICP灌漿研究大都基于一種高產脲酶的巴氏芽孢桿菌,它是一種嗜堿菌,在新陳代謝過程中會產生一種脲酶,該酶可以快速將尿素分解生成銨根離子(NH4+)和碳酸根離子(CO32-),反應方程式為:NH2-CO-NH2 +3H2O2NH4+ + CO32-
由于該細菌表面帶有負電荷,當孔隙中鈣離子濃度達到一定值時,鈣離子會被細胞吸附,從而以細胞為晶核[5],從而在細菌周圍會生成碳酸鈣,反應方程式為:
Ca2+ + CO32- PCaCO3(aq)
當孔隙溶液中CaCO3(aq)的濃度超過了其溶解能力時,便會在孔隙中析出碳酸鈣沉淀。
隨著碳酸鈣沉淀的不斷積累、團聚而成為更大的顆粒,材料孔隙會大大減少,從而達到裂縫修復、防滲等效果[4]。
二、生物礦化試驗研究
北京清華大學土木工程系的楊鉆從土壤中篩選出來了脲酶高產菌株,并對其進行了菌株的誘變培養與培養基的優化,進行了高強微生物砂漿的制備,使用巴氏芽孢八疊球菌誘變株,采用多批次灌入菌液、固定液和膠凝液的方法對工業砂進行微生物灌漿加固,進行單軸抗壓極限強度、劈裂抗拉強度和單壓疲勞強度測試,得到高強微生物砂漿這種新材料相對傳統水泥-石灰混合砂漿,具有材料孔徑大、劈裂抗拉強度高、耐受循環荷載能力強的工作性能[4]。
東南大學的錢春香等人嘗試利用微生物沉積碳酸鈣,修復水泥基材料表面缺陷,他們通過涂抹和注入的方法,在水泥材料表面原位沉積處碳酸鈣,使得材料的吸水率得到降低,提高了材料的抗壓強度,使水泥材料表面的裂縫得到了較好的修復[2]。
同濟大學的李沛豪等人也利用生物礦化技術,對混凝土表面裂縫的修復進行了研究,通過混凝土試件以及其裂縫的人工制備,采用芽孢八疊球菌,對三種不同深度裂縫混凝土立方試件進行微生物修復,通過XRD以及SEM分析沉積晶體的成分以及顆粒形貌,并測量混凝土試件裂縫修復后的抗壓強度以及素混凝土梁彎曲跨中極限荷載,使混凝土裂縫得到一定的修復效果,且這一方法在淺層裂縫的修復方面得到的效果較好[3]。
三、生物礦化在修復構筑物方面的應用
清華大學的李萌、程曉輝等人與北京工商大學的張越等人利用微生物誘導碳酸鈣沉積技術,嘗試治理某地下室滲漏,并進行了現場修復實驗,采取在裂縫墻體迎水面回填土層灌注巴氏芽孢八疊球菌菌液和營養液的方法進行滲漏治理的試驗,在灌漿4 個月后,墻體裂縫處形成一層碳酸鈣膜,將裂縫表面覆蓋,達到了很好的防滲效果[1]。
在此之后在清華大學西體育館部分花崗巖石柱柱腳進行了微生物灌漿現場實驗,以及布達拉宮馬基康外墻空鼓加固及原位灌漿實驗,均取得了初步成效[4]。
之后山東建筑大學的侯宏濤等人,在總結現有研究成果的基礎上,同樣對某地下室滲漏工程進行了微生物誘導碳酸鈣沉枳技術的現場試驗修復。該實驗采用四種不同的灌漿方式―裂縫外部土壤灌漿、水平裂縫外表面做灌漿槽灌漿、豎向裂縫鉆斜向灌注孔灌漿、以及裂縫表面涂刷漿液,對混凝土裂縫修復技術進行研究,得到了四種方法的優缺點,為后續研究以及應用提供了的寶貴經驗[8]。
四、前景與展望
生物礦化這一技術雖然有著大量的研究與在試驗上有著許多成功的應用[7],但這一技術仍然存在許多問題,如酶活性隨時間降低且價格昂貴、灌漿強度不均勻、易造成結構孔隙堵塞、灌漿效率低、實驗采用的氯化鈣溶液中的氯離子會對鋼筋產生銹蝕等問題,這一技術在理論方法上仍不完善,將會成為今后研究的重點。
微生物誘導碳酸鈣礦化加固與修復技術,以其創新的方法技術、生態環保、得到的修復體性能優良、耐久性及相容性好等特點,得到了科學家的廣泛深入研究。本文探討了近年來生物礦化在方法機理上的相關試驗的探討,以及修復構筑物表面裂縫、改善構筑物滲漏情況等方面的相關應用,總結了MICP技術在修復構筑物方面的研究進展,結果表明生物礦化技術的研究是多學科、多領域的研究領域,并且在土木、巖土等工程上有著廣泛的應用前景,隨著不同領域科學家的不斷加入,這一技術將不斷成熟,微生物誘導碳酸鈣礦化這一技術將發展成為一種新型的節能環保、性能優良的構筑物的修復方法。
參考文獻:
[1] 張 越,李萌,郭紅仙.微生物誘導碳酸鈣沉積技術治理某地下室滲漏的現場試驗[J].工業建筑,2013,43(12):140-142.
[2] 王瑞興,錢春香.微生物沉積碳酸鈣修復水泥基材料表面缺陷[J].硅酸鹽學報,2008,36(4):459-464.
[3] 李沛豪,屈文俊.細菌誘導碳酸鈣沉積修復混凝土裂縫[J].土木工程學報,2010,43(11):65-69.
[4] 程曉輝.高強微生物砂漿機理與工作性能研究[D].北京:清華大學,2013.
[5] 成亮,錢春香.碳酸巖礦化菌誘導碳酸鈣晶體形成機理研究[J].化學學報,2007,65(19):2134-2138.
[6] 李沛豪,屈文俊.生物修復加固材料在土木工程中的應用研究進展[J].材料科學與工程學報,2008,,2(5):811-814.
1.1普通混凝土的耐久性問題
普通混凝土的耐久性不良現象很多,尤其在較為惡劣的環境下,混凝土達不到設計使用年限的問題更為突出。對于橋梁調查中發現如下現象:(1)有些1982年建成,至今使用24年的橋梁開始出現耐久性劣化病害。(2)1993年建成的京九線63km+846m處及67km+866m處12n跨普通鋼筋混凝土T形梁出現梁體側面露筋現象。(3)京廣線有些1898年建成的橋墩,京山線有些1896年建成的橋墩至今還在安全使用。(4)橋梁的墩臺、人行道板、欄桿的主要病害為裂紋;梁的主要病害為露筋、鋼筋銹蝕和混凝土裂紋。(5)次要構件往往比主要構件裂化嚴重、速度快。通過分析上面現象可知,構件耐久性與其受力特征有關。對混凝土耐久性起決定作用的因素是混凝土本身的性能和工藝質量。高質量的普通混凝土受壓構件。耐久性也可超過100年。一般環境條件下,普通混凝土構件耐久性劣化速度較快,不同構件差距較大,容易造成結構達不到預期使用壽命。
1.2綠色混凝土的優越性
綠色材料的特點包括材料本身的先進性(優質的、生產能耗低的材料);生產過程的安全性(低噪聲、無污染):材料使用的合理性(節省的、可以回收的)以及符合現代工程學的要求等。綠色材料的研究與應用目前還主要局限在材料的回收和重復利用技術、減少“三廢"的材料技術與工藝、減少環境污染的代用材料、環境凈化材料可降解材料等方面,但隨著環境意識的加強,綠色產品時代將隨之到來。綠色混凝土與普通混凝土相比,顯示了強大的生命力和顯著的優越性。
1.2.1降低混凝土制造時的環境負荷綠色混凝土大量使用工業廢料和再生利用固體廢物,既節約了資源,又降低了廢物的排放量。
1.2.2降低混凝土使用過程中的環境負荷
大流動性免振搗綠色高性能混凝土的使用,減少了環境噪聲。高性能、長壽命混凝土材料的研制,可以有效的降低材料的負荷/壽命比,從總體上也是降低材料環境負擔的一個有效途徑。目前研究較多的還有多孔混凝土、排水性鋪裝混凝土、吸音混凝土、吸收有害氣體混凝土、調濕功能混凝土、儲蓄熱量混凝土制品等。
1.2.3保護生態、美化環境
綠色混凝土中的生態混凝土指能與動植物和諧共生的混凝土。這類混凝土可以保護生態環境。
1.2.4提高居住環境的舒適和安全性
綠色混凝土中的機敏混凝土融混凝土材料的多種功能于一體。利用電熱效應可以對居住環境進行恒溫控制;利用其自感知、自調節和自修復功能可有效地對結構進行健康監測、智能控制和修復,提高結構的安全性和使用壽命。我國目前混凝土生產基本實現了工廠化,預拌混凝土生產方式已經普及,為綠色高性能混凝土的發展奠定了物質基礎。摻和料和高效減水劑的應用逐步發展,具備了發展和普及綠色高性能混凝土初步的技術條件。但是由于需求及工藝、技術等原因,摻和料應用種類較少,混凝土性能多數處于中低水平,急需綠色高性能混凝土理論和實用技術的指導。而我國目前的綠色高性能混凝土研究工作主要集中在實驗室研究上,還沒有頒布能夠指導實際生產、符合我國混凝土生產企業特點的規范或權威技術文件。這種條件下,企業自身的生產經驗猶顯珍貴;貼近企業生產實際、充分利用企業現有生產及檢驗、試驗條件的研究工作就是非常有效和必要的了。
2綠色混凝土發展研究
2.1綠色混凝土特點綠色混凝土的特點:(1)降低水泥用量,大量利用工業廢料;(2)比傳統混凝土具有更好的力學性能和耐久性;(3)具有與自然環境的協調性,減輕對環境的負荷,實現非再生性資源的可循環利用,節省能源,以及有害物質的“零排放";(4)能夠為人類提供溫和、舒適、便捷和安全的生存環境。綠色混凝土的環境協調性是指對資源及能源消耗少、對環境污染少和循環再生利用率高。綠色混凝土的自適應性是指具有滿意的使用性能,能夠改善環境,具有感知、調節和修復等機敏特性。
2.2混凝土綠色化的技術路線
2.2.1大量利用工業廢料,降低水泥用量
水泥工業污染嚴重,不僅產出大量粉塵,還排放有害氣體及其它有毒物質。我國是水泥生產大國,2003年全國水泥產量達到8.13億噸,占全球水泥產量的43%。水泥產量高速增長加速人類生存環境的惡化。在滿足工程需要的同時降低水泥用量,是目前的一個嚴峻而又有挑戰性的課題。許多工業廢渣,如:粉煤灰、?;郀t礦渣、煤矸石、硅灰等具有潛在活性,可以部分替代水泥,并可以制備性能更優越的混凝土。利用工業廢渣既可降低水泥用量,又可消除其自身對環境的污染,是實現混凝土綠色化的一個重要途徑。我國工業廢渣數量龐大,僅粉煤灰每年將產出近2億噸,而煤矸石目前堆放總量已超過30億噸,盡可能利用這些工業廢渣將獲得重大的經濟效益和社會效益。
2.2.2提高混凝土綜合性能
提高混凝土強度、工作性和耐久性也是混凝土綠色化的途徑之一。混凝土強度提高,可以減少結構的截面積或結構體積,減少混凝土用量。工作性提高,一方面有助于提高混凝土密實性,另一方面可以減少振搗器的使用,降低環境噪聲。提高混凝土耐久性,可以延長結構的使用壽命,節約維修和重建費用,減少對自然資源消耗。近年來,混凝土耐久性成為人們熱門話題。人們逐漸認識了混凝土耐久性對節約能源資源、保護環境的意義。延長混凝土工程壽命還可以節約大量資金。根據美國統計,其混凝土基礎工程(公路、橋梁、大壩、供水系統等)估計價值約60000億美元,而每年用于維修和重建費用則高達3000億美元。當前國內外許多學者都主張延長混凝土工程的設計壽命,如橋梁使用壽命按100~125年來設計,港口工程壽命按100年設計等。
2.2.3使用再生骨料和人造骨料
混凝土制備過程將消耗大量砂石。若以每噸水泥生產混凝土時消耗6~10噸砂石材料計,我國每年將消耗砂石材料48~80億噸。全球已面臨優質砂石材料短缺的問題,我國不少城市亦將遠距離運送砂石材料。同時,我國每年拆除的建筑垃圾產生的廢棄混凝土約為1360萬噸,新建房屋產生的廢棄混凝土約為4000萬噸,大部分是送到廢料堆積場堆埋。因此實現再生骨料的循環利用對保護環境,節約能源、資源意義十分顯著。因價格費用原因,用廢棄物加工成人造骨料,往往比天然骨料價格貴,但這種情況將很快改變,因為天然骨料日益短缺,而人造骨料的加工技術逐漸完善和高效。德國、荷蘭、比利時等國廢棄物再生率已達50%以上。德國鋼筋混凝土委員會1998年8月提出了“在混凝土中采用再生骨料的應用指南"。日本制定了《再生骨料和再生混凝土使用規范》,并相繼在各地建立了以處理混凝土廢棄物為主的再生加工廠。2000年要求混凝土的資源再利用率達到90%以上。日本對再生混凝土的吸水性、強度、配合比、收縮、抗凍性等進行了系統研究。近年來,日本開發利用城市下水道污泥生產骨料的技術,這種骨料強度達到了普通河砂的90%,很有利用前景。因為海砂資源豐富,用海砂取代山砂和河砂作混凝土的細骨料,也是解決混凝土細骨料資源問題的有效方法。海砂中含有鹽分、氯離子,容易使鋼筋銹蝕,硫酸根離子對混凝土也有很強的侵蝕作用。此外海砂顆粒較細,切粒度分布均一,很難形成級配,因此必須先進行適當處理才能使用。目前已經開發出一些對海砂中鹽分的處理方法,如:灑水自然清洗法、機械清洗法、自然放置法等。對海砂的級配問題,主要采取摻入粗碎砂的辦法進行調整,使之滿足級配要求。日本在海砂方面的利用已經達到了工業化生產的階段,1995年產量達到5000萬噸以上。
2.2.4與自然環境協調
為了使混凝土與自然環境相協調,通過混凝土材料的性能、形狀或構造等的設計,使其具有降低環境負荷的能力。例如通過控制混凝土的空隙特征和空隙率,可使混凝土具有良好的透水性、吸音性、蓄熱性、吸附氣體性能等。通過對混凝土性能和色彩的設計,使混凝土與植物和諧共生,這類混凝土包括植物適應型生態混凝土、海洋生物適應型生態混凝土和淡水生物適應型混凝土,以及凈化水質生態混凝土等。利用建筑廢磚石等材料制成的環保型綠色混凝土護砌材料的研制成功,則實現了在混凝土上長草的愿望,較好的解決了堤防安全護砌與保護自然環境的矛盾。
2.2.5提高混凝土的機敏性,使居住環境更安全
混凝土材料作為各項建筑的基礎,其智能化的研究和開發自然成為人們關注的熱點。自診斷混凝土、自調節混凝土、仿生自愈合混凝土等一系列機敏混凝土的相繼出現,為智能混凝土的研究和發展打下了堅實的基礎。機敏混凝土的特點是具有自適應性,能夠感知外界環境的變化,并根據外界環境的變化實現自適應控制、調整和修復材料。機敏混凝土材料與智能建筑相結合無疑將為人們提供一個安全、舒適的生活、學習與工作的環境空間。機敏混凝土是智能化時代的產物,它在對重大土木基礎設施應變的實時監測、損傷的無損評估、及時修復和減輕臺風、地震的沖擊等諸多方面有很大的潛力,對確保建筑物的安全和長期的耐久性都極具重要性。
2.3幾種已經進入生產領域的綠色混凝土
綠色混凝土作為綠色建材的一個分支,自20世紀90年代以來,國內外科技工作者開展了廣泛深入的研究。涉及的研究范圍包括:綠色高性能混凝土、再生骨料混凝土、環保型混凝土和機敏混凝土等。再生骨料混凝土,是指用廢混凝土、廢磚塊、廢砂漿作為骨料,與水泥砂漿拌和而制得的混凝土。環保型混凝土則是指能夠改善、美化環境,對人類與自然的協調具有積極作用的混凝土材料。這類混凝土的研究和開發剛起步,它標志著人類在處理混凝土材料與環境的關系過程中采取了更加積極、主動的態度。目前所研究和開發的品種主要有透水、排水性混凝土、綠化植被混凝土和凈水混凝土等。機敏混凝土是指具有感知、調節和修復等功能的混凝土,它是通過在傳統的混凝土組分中復合特殊的功能組分而制備的具有本征機敏特性的混凝土。機敏混凝土是信息科學與材料科學相結合的產物,其目標不僅僅是將混凝土作為具有優良力學性能的建筑材料,而且更注重混凝土與自然的融合和適應性。綠色高性能混凝土是混凝土綠色化與高性能化共同發展的產物,它的日益增加的應用能更多地節約熟料水泥;更多地摻加以工業廢渣為主的活性細摻料;更大地發揮高性能優勢,減少環境污染。
2.4綠色混凝土發展的展望
水泥和混凝土工業別無選擇,必須成為綠色工業。未來的混凝土將會以最低的環境影響滿足社會經濟的需要。至少在2l世紀前半階段,水泥和混凝土會繼續作為世界范圍廣泛使用的建筑材料,只不過未來混凝土會與現在有所不同?;炷敛辉谥皇呛唵蔚氖苟唐诶孀畲蠡3稚鷳B平衡,成為長遠有利于于人類的材料。未來的摻和料會越來越多,會越來越純,越來越專業化,所起的作用會越來越明確。綠色混凝土的種類將不斷增加,功能不斷完善,以適應工程實際的需要。
3綠色高性能混凝土的綜合發展及應用
3.1混凝土綠色化與高性能化的綜合發展
20世紀90年代吳中偉院士較早提出綠色高性能混凝土的概念。綠色高性能混凝土(GHPC)具有的特征主要包括:(1)更多地節約熟料水泥,減少環境污染;(2)更多地摻加以工業廢渣為主的活性細摻料;(3)更大地發揮高性能優勢,減少水泥和混凝土的用量。作者認為所謂“綠色高性能混凝土"就是既具有在環境影響上的綠色性特征,又具有生產、應用上的高性能特征的混凝土。國際上尚統稱高性能混凝土。就實際應用來看,目前綠色高性能混凝土主要指那些大量利用廢渣微粉的高性能混凝土。
3.2綠色高性能混凝土主要生產工藝及其對性能的影響
生產綠色高性能混凝土的一般技術途徑是:在常規材料和生產設備、生產工藝的基礎上,優化骨料級配,減小孔隙率,采用合理的水膠比和水灰比:采用新型高效減水劑減少混凝土的單方用水量。增大坍落度和控制坍落度的經時損失:采用適當摻量的超細礦物粉料,或超細復合礦物粉摻和料。
3.2.1影響混凝土攪拌質量的因素
混凝土攪拌機的形式和其旋轉速度;混凝土攪拌機的加料容量與拌筒幾何容積的比率;攪拌葉片和襯板的磨損狀況;各種組合材料的加料程序。
3.2.2材料計量
一般計量器自身的精度都能達到0.1%~O.5%,但由于物料下落時的沖擊,計量達不到這樣的精確度。按照《混凝土攪拌站(樓)技術條件GBl0172-88》的規定。計量誤差對混凝土強度影響很大,特別是水灰比計量精度,因為強度與水灰比是線性關系。
3.2.3單階式攪拌樓工藝流程
單階式攪拌樓中,材料經一次提升進入貯料斗,然后靠自重下落經過各個工序。砂、石骨料裝在地面上的大型貯筒內,經水平、傾斜皮帶輸送機運送到攪拌樓最高點的回轉漏斗中,由回轉漏斗分配到預定的骨料貯存斗內。水泥由水泥筒倉經過一條由螺旋輸送機和斗式提升機組成的封閉通道進入水泥貯料斗。添加劑和攪拌用水通過泵送入攪拌樓頂部的水箱和添加劑箱。計量開始后,砂、石、水泥、水、添加劑經各自的稱量斗按預定的比例稱量后進入攪拌機進行攪拌,攪拌好的混凝土被卸入攪拌樓底層的混凝土貯料斗,最后由混凝土貯料斗將攪拌好的混凝土卸入混凝土運輸機械中。單階式工藝流程合理,生產率高,但設備高,因而投資大,一般攪拌樓多采用這種形式。
3.2.4雙階式攪拌站工藝流程
雙階式攪拌站中,物料須經二次提升,骨料、水泥等分別一次提升進入貯料斗,靠重力下落分別進行稱量,經二次提升進入攪拌機進行攪拌,攪拌好的混凝土被卸入攪拌站底層的混凝土貯料斗,最后由混凝土貯料斗將攪拌好的混凝土卸入混凝土運輸機械中。雙階式物料經兩次提升,生產效率低,但設備高度低,投資少,一般攪拌站多采用這種形式。
3.2.5攪拌站(樓)的控制系統
由上位管理計算機、下位控制計算機及通信連接部分組成。上位機系統包括工控微機、鍵盤、顯示器和打印機;下位系統包括可編程序控制器及其擴展模塊。上位機主要實現工作過程的實時動態數據監測,使操作人員及時了解整個系統的狀態,保存工作參數,統計混凝土產量和物料消耗量,實時提供生產過程中的聲光報警和畫面,以及各種數據的輸入修改等。除屏幕顯示外,.還可打印各種表格數據。下位機的主要功能為:對生產流程實現全自動控制。各秤設有調零輸入,能自動去除皮重,自動修正落差(落差是指倉門關閉瞬間稱量斗中料量和最后穩定時稱量斗中料重的差值)??扇我庠O定倉門開門順序及選用輸送機。具備完整的自鎖、互鎖功能和報警、停機功能。
3.2.6影響混凝土質量的有關因素
骨料粒徑必須在攪拌機許可范圍內;控制器室溫應保持在25℃以下,以免電子元件因溫度而影響靈敏度和精確度。停機前先卸載,將物料全部輸送出來,不可殘留任何物料;作業后應清潔、沖洗相關系統。稱量系統的刀座、刀口應清洗干凈,確保稱量精度。
3.2.7泵送混凝土的性能要求
膠凝材料含量是影響管道內輸送阻力的主要因素,含量不宜過少,一般不宜少于300kg/m3。水灰比或水膠比對混凝土和易性影響較大,而和易性不僅影響混凝土的流動阻力,也影響泵送效率。水膠比小,和易性差,流動阻力大;水膠比過大,泵送時容易造成離析和堵管。砂率過大,骨料的總面積及空隙率增大,使混凝土流動性差,泵送性能差。反之砂漿量不足,影響混凝土的粘聚性和保水性,產生脫水現象,導致堵管。坍落度對混凝土的可泵性影響極大。坍落度低,泵送阻力大,容易堵管;坍落度過高,也容易離析堵管。加氣劑、減水劑等外加劑可有效改善混凝土可泵性,但必須注意其合理的摻量。
“剛到玉溪的第一感覺,我真想哭!”這是玉溪市公路總段總段長王新華形容初到玉溪時的感受。
他回憶2011年剛到玉溪時,玉溪大部分混凝土路面支離破碎,而養護資金卻少得可憐,一次他到一個站所去查看職工的工作和生活情況,走進養護站之后,他推開職工的廚房,發現廚房里除了米和油之外,其他一無所有。
看到管理站所冷清的情況和破損的路面,王新華決意改變這一狀態。
在他上任之后,首先對侯家溝管理所荒地進行開發利用,在已有基礎上擴大規模,平整菜地2畝,建設標準化豬圈7間,生態雞、鵝養殖基地1.5畝。為確?;氐纳鷳B化和產品的質量,實行種植養殖專人責任制。
在王新華的悉心打造下,玉溪的公路管理站所煥發出了新的生機,在侯家溝管理所,走進基地后首先看到的就是葫蘆長蔓,一個個喜人的葫蘆從架子上探出頭,好像在和人們打招呼。
另一個絲瓜架上,半米多長的絲瓜從瓜架上垂下來,走路不小心就會和絲瓜來個親密接觸。
搭成的景觀長廊往里走,最醒目的就是幾個蔬菜大棚,茄子、西紅柿、黃瓜、辣椒等蔬菜四季不斷,大蔥、韭菜、白菜在不同地塊上輪番種植,不用農藥化肥的蔬菜顏色油亮喜人,每天職工們吃的菜就來自大棚。
彩鋼瓦搭起的豬舍和雞舍內設排水通道,動物們可以天天洗洗澡,每天不同時段播放或輕柔或高亢的音樂,讓動物們每天在“音樂美食”中快樂成長?!爸晃共撕图Z食,一粒飼料都不讓它們吃。豬圈的面積大,能讓豬在里面開運動會;雞舍空地輪番種菜,就讓雞群邊散步邊找吃的,在有限的地方養出生態雞?!?/p>
在王新華眼里,侯家溝管理所的劉偉是玉溪總段的大能人,“除了電腦不會,其他都會?!蓖跣氯A對劉偉給予了極高的評價。
侯家溝管理所還特意為劉偉設立了一個工作室,記者到侯家溝管理所采訪的時候,劉偉在他的工作室內揮毫寫下了“天道酬勤”幾個大字,筆鋒剛健有力,如果他不表明身份,你很難想象他其實是一名公路養護工人。
為鼓勵職工把副業基地管好,讓職工能吃到生態菜、放心油,王新華要求4人年均養殖一頭豬、20只雞,種植200斤蔬菜,實現食堂肉食、蔬菜80%以上自給自足。
職工進食堂,3至4塊錢可以吃到一葷兩素一湯。食堂辦好了,職工在食堂吃飯的時間越來越多,領導和職工坐在了一張桌子上,干群關系更和諧,職工幸福感更強烈。
“花怡人、果香甜”。不管是江川縣侯家溝管理所還是在通??h象山管理所,映入眼簾的都是一遍翠綠色,高架子上葫蘆一個個爭先恐后從綠蔓藤中探出腦袋,每一壟菜地里的蔬菜長勢正好。
走進通海公路管理段象山管理所,立體種植和無土化栽培最吸引人注意,一排排的架子上種著火龍果、石榴、柿子等水果,架子底下栽種蔬菜。
“下一步準備在這里建一個百藥園!”在象山管理所的亭子下,王新華拿著一顆剛從果園里摘來的長壽果笑著說,數量有限,一人只能吃一顆。
在象山管理所里,職工還養了一條狗,在狗舍的墻上,職工還給這條狗取名叫“勇士”。
在王新華的指導下,玉溪各個管理所建設得既像公園又像農場,好看、好吃、好玩,讓人流連忘返。
“原來站所的職工,還沒下班就想著能不能按時回家,但現在的職工下班了還不想回家?!边@是玉溪市公路總段各個站所在短短的3年時間里的巨變。
會工作也要會生活
在采訪王新華的過程中,他嘴里時常冒出一些非常好笑的段子,“十個道班九個憨,還有一個被車撞翻?!彪m然這是一種調侃,但從他嘴里說出顯得特別有趣。
也正因為這樣,他要求職工必須懂三會:會養路、會養生、會安全。
在職工活動室里,有一條標語特別醒目:“每天鍛煉1小時,健康工作30年,幸福生活一輩子?!边@是王新華的生活理念,也是對職工的一種期許。
王新華要求領導帶頭打乒乓球,職工們人均每天一小時打乒乓球,堅持下去的效果很明顯,用職工的話說,胖的瘦了,瘦的結實了。這項運動帶來的不僅是職工身體素質的提高,更重要的是運動過程中職工的參與意識,人與人的協作意識也得到了提升。職工和領導都可以互相邀請,互相切磋技藝,在笑聲中大家的隔閡沒有了。
針對職工常見的高血壓、高血糖等病例,王新華定期邀請專家到總段開辦講座,教職工預防知識和養生方法。
“家人少受累,自己少受罪,減少醫藥費,造福全社會?!边@些順口溜從王新華的嘴里說出來之后,體現了他對職工健康的重視,對生活的熱愛,對職工的關心和負責。
有管理站所基地生產出來的優質生態菜,如何把它轉化成職工餐桌上的美味,王新華想了不少辦法。
2012年8月,總段以職工拿手菜大賽的形式挖掘人才,確保職工在食堂吃得比在家里好。
比賽內容分為中餐熱菜(冷拼)、中餐面點、中餐早點三個類別,來自基層的70多名職工現場比拼,發現手藝好的職工聘為廚師。比賽不僅要求在規定時間內做出色香味俱全的菜品,還要考核他們操作的規范性和對健康、養生的認識。表現好的廚師還擔負著講師的責任,輪流到總段食堂跟班培訓其他廚師,上教下學、下教上學,保證整體廚藝水平。
為改善全總段每個食堂的品質,總段還投入資金統一采購冷柜、消毒柜、炊具、餐具,讓一線的職工一下班就能吃到可口的飯菜。為把副業基地生產出來的優質農產品用好,總段還要求食堂因地制宜制作各種泡菜。總段還購買榨油設備,自己動手生產,杜絕地溝油流向職工餐桌。
職工食堂做出來的飯菜,雖然都是些家常菜,但因為原材料的綠色生態,吃起來格外香甜。
技術“牛人”不吹牛
讓職工會生活是王新華的理念,但技術攻關卻是他的特長,他在怒江擔任總段長的時候,3年沒有動用大型設備來養護路,這是他最值得驕傲的事情。
“一旦動用大型設備,那么養護經費就會隨之猛漲?!蓖跣氯A在公路上30多年的經歷,既讓他擁有了豐富的養路經驗,同時也形成他自己獨到的技術,而在這些技術中,其中四項也就申報國家專利。
當然,這也是他愛思考的原因。他在一次探討路面損毀的原因時,很多人都認為,超載是導致公路損害的最主要原因,王新華一聽不樂意了,他說:“同樣的一條公路,有的路段好,有的路段壞,難道在好的路段超載車是飛過去的嗎?”他通過多方實踐,認為公路損毀的罪魁禍首在于“水”。路面有裂紋之后,水滲透下去,不要說貨車,就是自行車也能產生破壞作用。
玉溪境內有2026公里的混凝土路面,這些水泥路大都興修于上世紀90年代,隨著使用年限的增加和車輛超載狀況加劇,路面受損后,受養護資金制約,道路越來越“爛”。
他剛到玉溪時,玉溪整個路面幾乎沒有好路,但他在玉溪市委、市政府的會議上拍著胸脯承諾,保證玉溪10年內沒壞路。
聽完他的表態,很多人覺得這個“?!贝档糜悬c大,但在王新華看來,這不是吹牛,他完全有這個能力。
本文主要從綠色生態混凝土的方向切入,介紹了綠色生態混凝土的研究背景和意義,簡明的闡述了綠色生態混凝土的定義。在上綠色生態混凝土的作了不同角度的社會價值定位并例舉相關案例。全文對綠色生態混凝土相關理論進行了深入研究,著重闡述了綠色生態混凝土的社會應用,最后揭示了綠色生態混凝土的經濟價值。
關鍵詞:綠色;生態;混凝土
中圖分類號: B845 文獻標識碼: A 文章編號:
引言
混凝土是目前世界上用量最多、應用最廣泛的人工制備的建筑材料,隨著建筑業的迅速發展,對混凝土的需求也日益增大,2009年水泥用量達到16.5億t,用其制備的混凝土產量超過30億m3,消耗了大量的資源和能源。自2009年哥本哈根聯合國氣候變化會議召開以來,“低碳”一詞已成為人們關注的熱點。作為工程建設中不可或缺的建筑材料——混凝土,無論從選材方面,還是在生產、管理方面,仍處于高資源消耗、高排放的階段,混凝土資源的有效使用直接關系到能源、資源消耗和生態環境保護等國家重大戰略問題,是需要迫切研究的重大課題。如果能在混凝土的產量日益增加的發展過程中,通過技術、管理等手段發展“綠色生態混凝土”,將會給社會帶來巨大效益。
發展色生態混凝土能夠適應生物生長、對調節生態平衡、美化環境景觀、實現人類與自然的協調具有積極作用的混凝土材料。通過發展綠色生態混凝土,走循環經濟的這一途徑,將生態資源和能源減化利用、綠色生產、循環使用等融為一體,在循環經濟下構件綠色化、生態化的混凝土產業體系,推動可持續發展。為將來人們的家園,創造良好生活環境。
綠色生態混凝土的定義
1995 年,日本混凝土協會與生態混凝土研究委員會在環境協調性材料概念的基礎上,提出“生態混凝土(EcologicalConcrete)的概念,又稱環保型混凝土、生態環境友好型混凝土(Environmentally Friendly Concrete)。生態混凝土是能夠適應生物生長、對減輕地球環境負荷、調節生態平衡、美化環境景觀、實現人類與生態體系協調發展具有積極作用的混凝土材料。與生態混凝土相類似的一個概念是綠色混凝土(GreenConcrete)。綠色混凝土是具有環境協調性和自適應特性的混凝土。其中,環境協調性是指對資源和能源消耗少、對環境污染小和循環再利用率高;自適應特性是指具有滿意的使用性能,能夠改善環境,具有感知、調節和修復等機敏特性。“生態”混凝土與“綠色”混凝土概念類似,但是“綠色”的涵義可理解為:節約資源、能源;不破壞環境,更有利于環境;可持續發展,既滿足當代人的需求,又不危害子孫后代,且能滿足其需要。而“生態”更強調的是混凝土材料本身直接“有益”于生態環境。
所以,綠色生態混凝土可以定義為:這是一類特種混凝土,是通過材料研選、采用特殊工藝制造出來的具有特殊結構與表面特性的混凝土,對資源和能源消耗少;與自然生態系統相協調,對環境的負荷小,能夠主動改善環境;非再生資源的循環再利用率高;具有滿意的使用性能,包括力學性能、耐久性能和功能性。
綠色生態混凝土的經濟價值及社會效益
3.1 綠色生態混凝土的經濟價值
綠色生態混凝土的經濟價值主要體現在,我們以很少的能源和資源去生產混凝土,并且循環使用,形成一個良好的循環系統,實現 “生態化、綠色化”的概念,以此帶來經濟價值。并且綠色生態混凝土不僅能給推動礦產資源產業、建材生產產業和建筑產業的發展,還與燃料、電力及其他重要原料有著供應關系,以及煤炭、電力、冶金和化工等基礎工業也相互關聯。這樣一來,在這個循環系統中有著一個非常重要的地位,有著支撐和協同的作用,與其他產業共同發展。
綠色生態混凝土可以用很少的成本去創造很大的經濟價值。不僅節省成本,還可以節約有限的資源。在混凝土行業里,會制造出很多“廢品”,處理這些也需要花費相當一筆費用。綜上所述可知,綠色生態混凝土的發展能夠極大地促進可持續發展,是可持續發展的有效途徑。
3.2混凝土的社會效益
目前,混凝土的使用是世界上用途最廣、用量最大的建筑材料。它在建筑工程中、搭建橋梁、水利工程以及其他藝術性建筑的工程中起著不可替代的作用。在我們的社會中,帶來相當大的社會效益,因此,我們非常重視混凝土行業的發展?;炷翉难兄?---生產----使用,已經經歷了將近200的發展歷史。預拌混凝土的使用在于攪拌,是混凝土生產行業從粗放型的生產到集約型的生產的轉變,由此可以體現混凝土行業生產混凝土的專業化、商品化和社會化。這是混凝土行業依靠科技改變混凝土的生產方式,提高混凝土生產的效率,是混凝土行業工業化的一次重大改革,體現顯著的經濟效益和社會效益。
3.3綠色生態混凝土柳州竹鵝溪泵站工程的案例
我國有一案例,成功地在柳州竹鵝溪泵站工程中使用了綠色生態混凝土,就是柳州竹鵝溪泵站工程。
柳州竹鵝溪泵站主體由防洪堤、涵閘、泵房三部份組成。其中防洪堤為重力式混凝土結構,長300m,底寬最大為17143m,堤高最大為29m,基底墊層為500mm厚C13混凝土,堤身為C8 混凝土。涵閘三孔凈尺寸寬×高為315m×710m,長89m,洞身為C18混凝土,基底墊層為C8混凝土。泵房長×寬為: 72m × 21m,高28m,下部為鋼筋混凝土墩墻結構,上部為鋼筋混凝土框架結構,底板墊層為C8,其他部位為C18混凝土?;炷量偭?萬m3。由于采用綠色混凝土進行泵送施工,確保了工期,也實現了文明施工。共制作混凝土抗壓試塊:C8,121組;C13,19組;C18,135組,平均強度分別為1413MPa、18MPa、2411MPa,強度保證率都大于98%,強度離差系數都是0108,各項指標都達到混凝土質量評定優良標準?;炷涟韬显u定,混凝土評定質量和外觀質量也達到了優良標準。
由于綠色生態混凝土摻入大量的粉煤灰,使水泥用量明顯降低,本項研究的綠色生態混凝土水泥用量與廣西97水工定額純混凝土泵送配合比水泥用量相比,水泥用量降低27 %~38 %。單方綠色生態混凝土水泥降低量分別為: C8, 103kg/ m3 ; C13, 73kg/ m3; C18,110kg/ m3。混凝土配合比單價因水泥及其他材料變化而比原定額混凝土配合比單價也明顯降低。其中,C8降低額為12110元/ m3,降低率為12176 %;C13降低額為14186元/m3,降低率14186 %;C18降低額為13112元/ m3,降低率為12115%??梢娊洕б骖H為顯著,同時有利于環境保護和粉煤灰的綜合利用。并且,由于采用綠色生態混凝土泵送施工,不僅確保了工期、質量和安全,而且實現了文明施工。竹鵝溪泵站工程被廣西水電廳評為1998 年度“文明工地”,社會效益顯著。
以上案例體現綠色生態混凝土的節能效益和環境保護效益。工程應用表明,綠色混凝土可以節約27%~38%的水泥用量,但其更大的價值在于環境保護效益。綠色混凝土可以節省能源并且減少污染排放,走可持續發展道路。不但可以推動我國其他各行業的發展,并且還能緩解一些重要行業緊張的局面。
結論
本文較完整的分析了當前混凝土行業所面臨的最大問題——環境問題,為了解決這個問題,提出了“綠色生態混凝土”這一概念。綠色生態水泥混凝土是今后水泥混凝土行業發展的大趨勢,這樣才能使水泥混凝土行業走向可持續發展的道路。研究綠色生態水泥混凝土材料和技術無疑是今后水泥混凝土行業發展的大趨勢。在我們已經付出了沉重的環境代價后的今天,讓水泥混凝土行業走向可持續發展的道路是我們行業發展的必然選擇。
參考文獻:
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[3] 王久立,艾紅梅.綠色生態混凝土技術與循環經濟發展[J].混凝土,2009,(1):6-11.
關鍵詞:水泥就地再生;二灰土;配合比設計;施工工藝
中圖分類號:U215.14 文獻標識碼:A 文章編號:
0概述
隨著使用期的延長,我國的高等級道路大量進入維修養護時期,維修養護、翻修重建的任務越來越重。因此,高等級公路因維修每年會產生大量的廢舊混合料。為了充分發揮舊瀝青混合料的“剩余價值”,促進舊路面材料的循環利用,保護生態環境,減少資源浪費,我們要大量推廣公路再生應用技術。水泥就地再生二灰土技術作為其中一種再生技術,通過摻加水泥對回收舊路面銑刨材料進行再生利用,形成半柔性基層,可以有效避免半剛性基層引起的結構病害,并且能有效解決廢舊材料的浪費和污染問題。
1水泥就地再生二灰土技術優勢
水泥就地再生二灰土技術具有良好的優勢和效益,具體體現如下:
(1)水泥就地再生二灰土技術充分利用回收銑刨材料,解決了瀝青路面翻修所產生的大量廢料的浪費和環境污染問題,符合我國可持續發展戰略中廢物資源化的要求。
(2)能及時使舊公路得以修復,從而改善道路狀況,提高公路運輸能力,保證行車舒適安全。
(3)百分比利用銑刨料,利用效率高。
(4)減少施工中大量原材料的運輸,節省了投資,降低了工程造價。
2水泥就地再生二灰土配合比優化設計
二灰土再生混合料初期強度較低,壓實后空隙率較高,吸水率較大,穩定性是二灰土混合料的薄弱環節,但是二灰土再生層作為結構層,需要具有一定的強度和承載力,因此水泥再生二灰土的組成設計主要考慮其壓實度和強度。
2.1原材料性質分析
(1)回收料
舊路面回收料為二灰土銑刨料,其主要性質如表1所示。
表1 回收二灰土檢測結果
根據JTJ 034—2000《公路路面基層施工技術規范》中3.2.2的規定,水泥穩定土用作高速公路和意見公路底基層時,細粒土液限不應超過40,塑性指數不應超過17,實際工程中宜選用塑性指數小于12的土。由檢測結果可見,回收二灰土液限及塑性指數已超過規范要求。根據JTJ 034—2000《公路路面基層施工技術規范》中3.2.5的規定,有機質含量超過2%的土,必須先用石灰進行處理,悶料一夜后再用水泥穩定。
(2)水泥
水泥采用銀盾牌P·S·A 42.5水泥拌制混合料。試驗結果表明,該水泥的抗壓、抗折強度及凝結時間滿足規范要求。
(3)外加集料
對于再生混合料而言,在性能滿足要求的前提下,調整級配是加入的新集料越少越好,這樣舊料再生利用的優勢也就越明顯。本文研究中,新料的摻加規格為10~30mm,且新集料滿足相應規范要求。
2.2水泥再生二灰土配合比設計
根據設計,水泥再生二灰土配合比原材料比定為回收二灰土:碎石(10~30mm)=70:30?;旌狭霞壟湓O計結果見表3所示。
表3水泥再生二灰土混合料級配設計表
重型擊實和振動壓實方法確定的混合料最佳含水量、最大干密度結果見表4。
表4 水泥再生二灰土混合料重型擊實試驗結果
將不同水泥劑量混合料在重型擊實試驗方法確定的最佳含水量和最大干密度下,用靜壓成型圓柱形試件,結果如表5。
表5水泥再生二灰土混合料7d無側限抗壓強度
比較95%保證率的值Rc0.95和設計強度值Rd,水泥劑量取6.0%,7.0%時,靜壓壓實成型試件的95%保證率的值Rc0.95均大于底基層設計強度值Rd≥1.5MPa,從工程質量和經濟性考慮,依據無側限抗壓強度試驗結果,路面底基層水泥再生二灰土混合料的配比為水泥:(碎石:銑刨料)=6:(30:70)。
水泥再生二灰土的目標配合比結果見表6所示:
表6水泥再生二灰土混合料配合比設計結果
3水泥就地再生二灰土施工工藝
水泥就地再生二灰土技術的施工工序為銑刨準備下承層施工測量放樣、掛線清除雜物銑刨加入水泥就地再生平地機找平壓實養生。
再生前,先清除二灰層頂面雜物,并對彈軟處進行處理。根據再生深度、寬度、干密度等計算每平方米新集料、水泥等用量。
考慮摻加石灰巖碎石后,再生層厚度會有所增加,為保證再生后頂面高程符合要求,施工前需要對原二灰土層進行部分銑刨,銑刨深度根據石灰巖摻配比例及試驗段確定。
啟動再生設備,按照設定再生深度對二灰土層進行再生。再生機組必須緩慢、均勻、連續的進行再生作業,不得隨意變更速度或者中途停頓,再生施工速度宜為3~8m/min。
采用再生機進行拌和,拌合遍數不宜少于2遍。拌和后的再生混合料須滿足下列要求:①二灰土塊應盡可能粉碎,土塊最大尺寸不應大于15mm;②10mm~30mm碎石應分布均勻。
壓路機的起步和制動做到慢速起動,慢速剎車。嚴禁在剛完成或正在碾壓的路段上“調頭”或急剎車。對由于碾壓過程中出現的擁包,用人工或平地機刮平處理,再繼續碾壓,碾壓過程中,如有“彈簧”、松散、起皮等現象,及時翻開重新拌和(加適量的水泥)或用其他方法處理,使其達到質量要求。
4結論
水泥再生二灰土的組成設計考慮的關鍵指標為其壓實度和強度。
工程質量和經濟性考慮,依據無側限抗壓強度試驗結果,路面底基層水泥再生二灰土混合料的配比為水泥:(碎石:銑刨料)=6:(30:70)。
(3)水泥就地再生二灰土技術的施工工序為銑刨準備下承層施工測量放樣、掛線清除雜物銑刨加入水泥就地再生平地機找平壓實養生。
參考文獻:
[1]張海龍. 廢舊瀝青路面瀝青完全再生利用技術的研究與展望[G ]. 第一屆全國公路科技創新高層論壇論文集, 20021.
裂縫不是一開始就出現,最常見的情況是在第一個冬季。水泥砼受溫降影響,變形縫張開,并帶動上層瀝青砼受拉而開裂。例如,如果公路路面面層為多層瀝青砼,總厚度達26CM,基層為雙層水泥砼(15CM+18CM),開放交通后第一年,面層裂縫間距為30~40M,第二年由變成了15~20M一道裂縫。為了排除這種反射裂縫,人們做了很多有益的嘗試:鋪設各種形式的隔離層、薄膜;加厚瀝青厚度;設置鋼筋網片等。然而,正如實踐中指出的那樣,上述那些方法都不敢保證不再出現反射裂縫,往往在1~3年間,就又出現這種裂縫。不僅如此,即使采用鋼筋砼或加筋砼路面,也難逃裂縫厄運,只不過裂縫可能少些、窄些,時間延遲些。
2破碎水泥砼板
目前,這種技術已成為解決的主要手段。然而事實證明,這種辦法仍不能保證瀝青砼表層不出現溫度裂縫,盡管寬度較窄。還有一種做法:在碾壓過的舊水泥砼板上再加鋪一層20CM厚的碎石層,作為阻斷反射裂縫的隔離層。盡管還有各種各樣的間斷反射裂縫的隔離層。盡管還有各種各樣的問題存在,但用瀝青砼覆蓋修復水泥砼路面的辦法仍在進行。試圖完全消除下臥的水泥砼板的溫度縫、縫的影響,人們采用了把水泥板粉碎成小塊的辦法,甚至擊碎成碎石那么大的尺寸,這樣就可以消除砼板的影響。借助現代化錘擊設備和振動機械可以實現對砼板的破碎。目前已廣泛采用的高頻低幅破碎車就可以把水泥砼板破碎成要求的大小。軋碎的砼塊仍記得自己的“出生地”,它們原地不動的排列成各種抽象的圖案。
3水泥砼路面的優勢
【關鍵詞】市政道路設計;路面設計;路基排水;路面結構
1、 引言
對于道路的路面及其路基設計應當根據道路使用要求及沿線氣候、水文、地質等自然條件、施工條件、材料來源,密切結合當地實踐經驗進行路面技術經濟綜合設計。本著技術先進、合理選材、方便施工、利于養護、安全適用、經濟合理的原則進行路面設計。
2、 路面結構設計
2.1設計標準
根據《公路自然區劃標準》(JTJ003-86),設計市政道路位于Ⅳ7(華南沿海臺風區)。路面設計采用雙圓垂直均布荷載作用下的多層彈性連續體系理論,以設計彎沉值和瀝青層底拉應力為設計指標,計算路面結構厚度。路面設計采用以雙輪組單軸軸載100kN為標準軸載。瀝青混凝土路面設計使用年限15年,水泥混凝土路面設計使用年限30年。
2.2路面類型比選論證
市政道路常用的路面結構類型有兩種,即水泥混凝土路面和瀝青混凝土路面。選擇何種路面類型,應從使用要求、交通量大小及組成、當地的氣候和自然環境、路基條件、材料供應、施工及維修養護水平、資金籌措、節約能源、環境保護等方面進行綜合分析比較后作出抉擇。
(1)從路面的技術適應性(結構功能)進行比較。瀝青混凝土路面顯著特點是抗變形能力強,荷載應力大部分由基層承擔,路面結構對土基性狀(土基模量)的改變極其敏感,對集料的要求很嚴格。水泥混凝土路面最顯著的特點是剛性大,有良好的抗疲勞性、較高的抗壓強度、抗彎拉強度及抗磨耗能力,其承載力大,穩定性好;但板體對于超載所引起的反映特別敏感,一旦載重超過極限,則路面板發生斷裂,同時在板角會產生應力集中,極容易產生斷板現象;水泥混凝土路面在使用中后期,路面防滲水能力差,降水通過板縫下滲到基層、土基,使基層發生唧泥,使土基軟化失去承載力,最終導致結構層提前破壞。
本路段沿線土(巖)性主要為白云巖、砂巖、灰巖,這種巖石風化后多為砂性土(或土質砂),其滲透性強,壓實性好,不存在大范圍的不良土質,這對兩種路面結構均有利。由于氣候條件的原因,瀝青混凝土路面可能出現高溫車轍、低溫縮裂、坑槽水損害等病害,而水泥混凝土路面則容易出現板底脫空、唧泥、沖刷基層、面板彎曲等病害;同時本路段交通量中、大貨及大客車型所占比例較大,在這類重軸載車長期作用下而水泥混凝土路面則容易出現裂縫、斷板等病害。
(2)從路面使用性能(表面功能)進行比較。路面平整度對路面的使用性能影響最大,它直接影響車輛運行的平穩性和駕駛人員的舒適性;路面平整度不良還會增加車輛的運行費用,加速路面損壞。瀝青路面剛度低,有較好的減振和吸收能量效果,因此瀝青路面具有很好的平整度(即使路面破壞后平整度易于修復),行車平穩、舒適,噪音小,但路面泛油和石料磨光后易造成抗滑性能下降。水泥混凝土路面夜間行車誘導視線良好,但剛性大,減振性能差,行車舒適性差,噪音污染大,路面磨損后抗滑性能大大降低而影響行車安全,恢復路面的抗滑性能困難。且水泥混凝土路面修復較瀝青路面困難。
(3)從施工技術與質量控制水平對路面結構的影響進行比較。瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面都要求建設單位配置先進的施工設備,達到較高的施工技術水平和質量控制水平,兩類路面的優點都必須在高質量控制的基礎上才能發揮。
(4)從生態平衡與環保效應進行比較。在相同的技術標準條件下,汽車行駛在水泥混凝土路面和瀝青混凝土路面上的排氣污染情況無大的差別,但是水泥混凝土路面的噪聲污染明顯高于瀝青混凝土路面。
(5)從經濟效益進行比較。根據市政道路建設經驗和資料研究表明,單純從建設和使用養護來比較,水泥混凝土路面總費用現值略優于瀝青混凝土路面總費用現值。但考慮到整個社會效益,瀝青混凝土路面的社會效應要優于水泥混凝土路面的社會效應。
綜合以上的比較分析,并結合當地實踐經驗等方面綜合分析,全線除收費站采用水泥混凝土路面外,其它采用瀝青混凝土路面結構。
2.3路面結構層方案比選論證
(1)采用瀝青瑪蹄脂碎石混合料(SMA)和細粒式改性瀝青混凝土(AC-13C)上面層的比較論證。SMA路面較改性瀝青混凝土路面在抗壓強度、耐高溫穩定性、水穩性、抗滑能力、平整度和抵抗收縮變形的能力等路用性能上要好,但SMA路面對原材料質量技術要求高,對施工工藝要求也高,價格相對要高,對應本路段交通量不大的情況下性價比不高。通過多條市政道路的經驗總結,新的瀝青路面設計規范對細粒式改性瀝青混凝土的級配作了改進,對防止瀝青混凝土早期破損起到了很好的作用。如果對瀝青進行改性,改性瀝青混凝土路面的路用性能會有較大的提高,造價也要稍高。綜上所述,推薦4cm細粒式改性瀝青混凝土(AC-13C)作為上面層。
(2)6cm中粒式瀝青混凝土(AC-20C)中面層。中面層應具有高溫抗車轍、抗剪切、密實、基本不透水的性能??偨Y廣東地區多條市政道路建設經驗,使用中粒式瀝青混凝土(AC-20C)完全能滿足中面層的功能要求。
(3)8cm粗粒式瀝青混凝土(AC-25C)下面層。下面層應具有高溫抗車轍、抗剪切、密實、基本不透水、耐疲勞開裂的性能??偨Y廣東地區多條市政道路建設經驗,使用粗粒式瀝青混凝土(AC-25C)完全能滿足下面層的功能要求。
3、市政工程中路基與路面中排水系統的設計與防護措施
市政道路路基與路面中的排水系統,在設計時要考慮到工程的實用性和經濟性,除了一些必要路段以外,其它路段的排水系統基本都采用自然的漫流,在設計的時候,要讓排水系統不僅可以滿足工程本身對排水的要求,同時,還要考慮到能否與整個市政工程的排水系統組成一個完整的體系。在對道路的路基排水系統進行規劃時,要縱觀全局考慮工程的施工特點,對排水系統進行一個合理的整體布局,盡量少占用農田,不占用經濟用田。另外,還要結合道路建設當地的氣象條件,地質、地貌以及水文特點等,使排灌系統與道路建設的周圍環境相適宜,重視對自然環境和生態環境的保護,防止因為工程施工而引起的水源污染和水土流失等現象的發生。對于本工程來說,由于道路的路線處于平原地區,在地形方面,它的自然坡度比較平緩,結合道路沿線的一些河流、溝渠可以將一些水盡量就近排到溝渠中,針對一些排水不暢的地段,設置一些蒸發池來幫助排水工作有效的實施。市政道路建設中的路面排水工程,應該結合當地的氣候特點,降水量以及地形地貌的特殊性,來對路面的排水設施進行合理、科學的布置,進而確保路基、路面的穩定,使車輛可以在路面上安全的行駛,同時,也最大限度上保障排水的暢通。
綜上所述,要想提升市政道路基及其路面建設的整體質量,就需要建設單位的建設工作要做到深入、有效,工程設計的時效性要得以保證、施工企業的管理工作要到位。除此之外,還需要相關的政府部門要確立路基及其路面設計的合理化和工程施工的標準化,只有各方共同努力,才能使市政道路的建設取得良好的效果。
參考文獻:
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關鍵詞:園林景觀;生態園林;生態修復
中圖分類號:TU986.2文獻標識碼:A文章編號:16749944(2013)04009802
1引言
簡單的園林綠化不能算生態修復,但以生態學理論和生態修復技術為指導的綠化可使受損城市生態系統向著良性化的方向發展,達到最終修復城市子生態系統結構和功能的目的,因此該類園林綠化則屬于生態修復的范疇。在方案設計階段,設計師需要重點考慮生態修復的可行性,使設計出的方案在符合美學原理的前提下力爭達到生態修復的目標。
2生態修復的內涵與外延
生態修復是指利用生態系統的自我恢復能力,輔以人工措施,使遭到破壞的生態系統逐步恢復原貌或向良性方向發展的技術集成。其目標是實現生態系統功能的恢復和合理結構的構建,內容包括:實現生態系統的地表基底穩定性,保證生態系統的進展演替與發展;恢復植被和土壤,保證一定的植被覆蓋率和土壤肥力;增加生物多樣性,提高生態系統的生產力和自我維持能力;減少或控制環境污染;增加視覺和美學享受等。生態修復屬于恢復生態學應用技術的范疇,該范疇內容包括退化生態系統的修復與重建;生態系統結構與功能的優化配置與重構及其調控;物種與生物多樣性的恢復與維持;生態工程設計與實施;環境規劃與景觀生態規劃;典型退化生態系統恢復的優化等(彭少麟,2007)。涉及的相關概念如生態恢復、生態重建、生態改建、生態改良等,雖然在命名上有所區別,但都具有“恢復和發展”的內涵,即讓受到干擾或者損害的系統恢復后能實現可持續發展。
3生態修復的基本原理
園林綠化人工再建了第二自然,需要用生態恢復的理念做設計,用生態學修復的技術去實施。恢復生態學的基本原理包括限制因子原理、生態系統的結構理論、生態適宜性原理、生態位理論、群落演替理論、生物多樣性原理和斑塊-廊道-基底理論等(任海等,2001),它們對園林設計及施工具有指導作用。限制因子原理要求在設計中需要找出生態系統恢復的關鍵因子;生態系統的結構理論要求設計的物種結構能充分利用時空資源,并具備自我維持能力或降低人工維護頻度;生態適宜性原理表明多使用鄉土植物,并在充分了解植物生態學特性的前提下做種植設計;生態位理論指導植物的搭配,合理安排其在生態系統中的位置與尺度;群落演替理論表明園林綠化可縮短生態恢復時間,但對極端退化的生態系統恢復時,演替理論不適用,只具有指導意義;生物多樣性原理要求適當增大物種多樣性可使恢復的生態系統穩定性更高;斑塊-廊道-基底理論指導景觀層次的規劃,考慮在生境破碎化的場地中,合理利用空間。
4生態修復與風景園林
城市生態系統是個規模大、關系復雜的動態生態系統,它既有自然的組成要素,又有高度人工化的組成要素。城市綠地在改善環境質量、維護城市生態平衡、保持水土、美化景觀等方面起著十分重要的作用,喬灌木藤草植物合理地配置在一個群落中,形成復合層次和優美季相景觀,具有不同生態特性的植物各得其所,構成一個穩定的群落。由于城市建設造成的人工棄土、土地,改變了地表徑流,導致水土流失加劇,大量泥沙及生活垃圾淤積河道,阻塞排水管道,使水土資源遭到破壞。因此,生態修復集成技術可以在方案設計時重點考慮并在園林工程中實施,最終使得城市生態系統向良性方向發展。
4.1園林種植設計
在特定的城市生態環境條件下,應將保持水土、抗污吸塵、耐貧瘠、抗病蟲害、耐粗放管理、根系發達等作為植物選擇的標準。植物的合理配置不但可增加城市建筑藝術效果,豐富城市景觀,更能減輕暴雨沖蝕和水土流失,從而改善城市人居環境。在城市園林綠化中,應充分考慮植物的生態位特征,利用不同植物在空間、時間和營養生態位上的分異來配置植物,避免種間直接競爭,形成結構合理、種群穩定的復層群結構,以利種間互相補充,既充分利用水土資源,又能形成優美的景觀。
4.2園林工程與生態修復
在土方工程、給排水工程、水景工程、園路工程中應結合種植工程,利用園林植物的防護作用實現生態修復。
園林排水:園林綠地的排水,一般主要靠地面及明渠排水,結合道路、地形可做成淺溝式排水渠,溝內生長植物,起到減緩徑流速度及防止水流沖刷的作用。解決由地表沖蝕措施有:①從豎向設計角度考慮。種植采用鋪地植物護坡;②使用工程措施。設置谷坊和擋水石,并與植物搭配消減沖刷力(孟兆禎,2003)。
水景護坡:園林中開辟水面要求有穩定的湖岸,在水體邊緣必須建造駁岸和護坡,其中植物護坡措施包括防護林、植草和生物-工程綜合措施,通常采用深根性和淺根性樹種結合的喬灌木混交林。坡面植草可提高坡面抗蝕能力,減小徑流速度,增加入滲,防止面蝕和細溝侵蝕,也有助于防止塊體運動。生物-工程綜合措施,即在工程措施間隙或表面種植植被,以增強其強度,如混凝土構件間隙空格種草,與土工材料配合植草及綠色混凝土模塊等。
園路鋪裝:園路按路面材料不同分為:整體路面、塊料路面、碎料路面、簡易路面等。園路的設計在滿足造園藝術要求的前提下盡量利用原地形,以保證路基的穩定,減少土方量及水土流失量;路面應有3%~8%的縱坡和1.5%~3%的橫坡。采用生態鋪裝路面可提高水土流失防治效果,常見種類有透水瀝青、透水水泥混凝土、生態透水磚和其他特殊透水材料。新建的居住區中,使用最多的鋪裝材料是石材,占使用頻率的44%,礫石及磚的比例分別占使用頻率的18%、20%(黃玲,2009)。
5園林生態修復發展趨勢
城市的擴張與人口的激增致使城市居住環境面臨很大壓力,建設宜居城市、宜居社區勢在必行。城市園林綠化屬于植被恢復的范疇,而植被恢復又是生態修復的常用技術,因此,依據生態修復的理念和生態學的理論指導建設城市園林成為當下宜居城市環境建設的首選之路。國內外的生態修復多針對土壤修復、污染水體修復、防護邊坡綠化、小流域水土保持修復等方面的研究,針對園林綠化的生態修復技術研究、園林生態工程設計研究等相對薄弱。以生態修復的理念和基本原理指引設計方案的形成,并以修復城市生態系統要素為導向,園林施工必將成為增加園林企業技術含量的重要砝碼。未來園林生態修復技術重點發展方向有:特殊生境條件下的園林植物景觀的構建、人與自然和諧相處的功能性景觀的營造、植物景觀設計的中遠期預測與養護細則和住區小環境的尺度化營造方法等。參考文獻:
[1]黃玲.城市居住區鋪裝藝術調查與研究[J].山東林業科技,2009(4):67~69.
[2]彭少麟.恢復生態學[M].北京:氣象出版社,2007,10.
關鍵詞: 中小河流 工程施工 環境保護 管理措施
前言
隨著經濟社會的快速發展和城建規模的日益擴張,我國城市河流環境保護面臨著嚴峻的生態安全形式,中小河流域治理工作迫在眉睫。而河流治理是一項復雜的綜合性工程,其治理過程中通常會對周邊環境造成一定的影響。在全社會越來越關注生態文明的今天,如何搞好小流域治理工程實施過程中的環境保護工作,通過綜合考慮統籌安排,切實降低對周邊環境的有損破壞,最大程度的發揮其生態效益成為工程管理者重要的工作方向之一。
一、諫壁閘內引河整治工程基本概況
諫壁閘內引河整治工程位于鎮江市諫壁鎮鎮區,全長約990米,整治內容包括河道清淤、原駁岸砌體等建筑物拆除、鋼筋砼直立式擋墻護坡、部分擋墻地基采用水泥深層攪拌樁處理和擋墻回填土后綠化。緊臨河道兩側分布著企業和居民區,同時有一條車流量比較大的過境公路橫穿河道,所以對引河整治施工工地的環境保護管理要求很高。
二、施工對環境的影響分析
1、施工對水質的影響
(1)河道清淤時,施工船只上面生產生活用水、生活垃圾和油污的隨意排放;(2)原駁岸砌體等建筑物拆除時,部分拆除物落入水中;(3)鋼筋砼直立式擋墻施工時,基坑中排水直接排入河道中;(4)水泥深攪樁施中時,水泥漿直接排入河道中;(5)雨天時,雨水流入河道中夾帶松動的泥土,使得河水的含泥砂量增加。
2、施工噪聲對環境的影響分析
(1)河道清淤時,施工船只作業時的機器噪聲、泥駁運輸的機器噪聲;(2)原駁岸砌體等建筑物拆除時,各種機械(破碎機、挖掘機、裝載機等)噪聲、運輸建筑垃圾的載重汽車的噪聲;(3)鋼筋砼直立式擋墻施工時,鋼筋制作機械、模板制作機械、砼動輸車輛、振搗機械等發出的不同程度的噪聲;(4)水泥深攪樁施中時,深攪樁機、防堵管時敲打管身產生的噪聲。
3、施工對空氣質量的影響
(1)各種車輛和施工機械在行駛和作業過程中排放的大量尾氣;(2)水泥、砂石、土粒等材料在運輸時產生的揚塵灰;(3)地面干燥時,風引起的風揚灰塵。
4、施工固體廢棄物、懸浮物及生活垃圾的影響
(1)施工場地上面的砂石料、水泥、舊模板、鋼筋頭、鋼管扣件、土工布等各種施工物資,因為種種原因會造成廢棄浪費,這些固體材料有相當一部分散落在工地周圍,造成土壤污染;(2)一些粉狀的建筑材料如水泥、石灰等,施工期間會隨著地表水的沖刷而流失到河流中去,對河水造成污染;(3)施工工地有大量的施工人員,每天要產生一定量的廢水、生活垃圾等,這些不及時處理也會造成土壤及環境污染。
5、施工對人群健康的影響
參與施工的人員來之各地,人員比較復雜,流動性也比較大,易傳播流行性傳染病、地方病等,這些會直接影響到人群的健康。
三、施工工地環境保護管理措施
1、確定環境保護目標,建立環境保護體系
在投標階段,公司投標班子就對整個工地現場進行了詳細的勘查,分析施工會出現的污染源,結合具體的施工,編寫了環境保護管理措施,確定了環境保護目標,建立環境保護體系。中標后,項目經理部對投標時的環境保護管理措施進行了優化,并上報給監理部,得到批準后,立即組建了以項目經理為組長的環境保護管理小組,對小組人員進行了職責分工,確定了環境保護目標,建立了項目經理領導,技術負責人具體管理,各職能部門參與管理的環境保護體系,并將該體系與工程建設單位、監理單位相結合起來。主動與當地居民和企業溝通,可能造成污染的,事前通知,隨時通報施工進展,對施工活動產生的污染,采取有效措施加以控制。
2、保護水質措施
(1)各類生產廢水、機修含油廢水、生活用水不得隨意排入河流中,廢水經二次沉淀后,充分處理后可作灑臨時道路用;(2)經常檢查機械船只設備用油,防止有漏油現象發生,及時修理,對于含油廢水,集中后經油水分離器處理;(3)做好雨天排水,在施工圍堰內挖好排水溝和集水坑,經沉淀后再用水泵抽取排入河中;(4)生活污水全部排入鎮區排水管道中去。
3、加強噪聲控制
(1)進入現場的施工機械設備等,必須符合國家環保標準,施工安排中盡可能選用低噪設備;(2)對運輸車輛、打樁機、振搗棒等施工機械提前進行噪聲監測,對噪聲不合標準的進行修理或調換,加強日常的維護和保養,降低影響;(3)針對居民作息時間,合理安排施工時間,限制車速,禁鳴,將對居民的影響控制到最??;(4)合理布置施工場地,鋼筋、模板加工區遠離居民區。
4、保護空氣質量
(1)減少拆除、開挖施工中產生大氣污染,盡量用預裂法進行拆除,濕法作業,減少粉塵;(2)在粉粒施工材料運輸過程中,保持密封狀態;(3)機械設備加強維修和保養,防止汽油、柴油、機油的泄露,保證進出氣系統暢通;(4)防止拋灑滴漏,安排專人清掃,場內施工道路保持路面平整,排水暢通,并經常維護保養。晴天經常灑水,保持濕潤;(5)不得在施工區焚燒任何物品。
5、加強施工固體廢棄物、懸浮物及生活垃圾的處理
(1)每天做到工完料清,專人清理現場,減少浪費;(2)生活區設置臨時垃圾貯存設施,定期請環衛部門清理;(3)所有生活用水排放,全部進入鎮區污水管道;(4)受污染的土壤,進行機械清理剝離,汽車運至棄渣場。
6、做好水土保持
(1)按施工組織設計合理利用土地,臨時設施在施工結束后,恢復原來地表面貌或用好土覆蓋平整;(2)施工區域中,做好排水溝和完善排水系統的設計,防止水土流失,防止破壞植被;(3)合理砍伐樹木,按圖紙要求清除地表;(4)做好工程措施,防止邊坡失穩、滑坡、坍塌或水土流失。
結束語
通過施工單位有力的環境保護措施,在工程建設單位、監理單位的指導下,同時接受當地環保部門和老百姓的監督,中小河流治理工程實施能在取得經濟效益和社會效益的同時,減少環境污染和生態破環,最終將實現河流健康,人與自然的和諧共處。
參考文獻
[1]臧加倫《嫩江縣中小河流治理工程中生態環境保護措施分析》[J].黑龍江水利科技 2012(02).