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1.1生態(tài)混凝土的概念

生態(tài)混凝土是一類特殊的混凝土,是通過材料研選、采用特殊工藝、制造出來的具有特殊結(jié)構(gòu)與表面特性的混凝土,是能夠適應(yīng)動、植物生長、對調(diào)節(jié)生態(tài)平衡、美化環(huán)境景觀、實現(xiàn)人類與自然的 協(xié)調(diào)具有積極作用的混凝土材料。生態(tài)混凝土的提出,標(biāo)志著人類在處理混凝土材料與環(huán)境的關(guān)系過程中采取了更加積極、主動的態(tài)度。

1.2生態(tài)混凝土的分類

生態(tài)混凝土可分為環(huán)境友好型生態(tài)混凝土和生物相容型生態(tài)混凝土兩大類。

1.2.1環(huán)境友好型生態(tài)混凝土

所謂環(huán)境友好型生態(tài)混凝土,是指在混凝土的生產(chǎn)、使用直至解體全過程中,能夠降低環(huán)境負(fù)荷的混凝土。目前,相關(guān)的技術(shù)途徑主要有以下3 條:

1)降低混凝土生產(chǎn)過程中的環(huán)境負(fù)擔(dān)。這種技術(shù)途徑主要通過固體廢棄物的再生利用來實現(xiàn)。

2)降低混凝土在使用過程中的環(huán)境負(fù)荷。這種途徑主要通過提高混凝土的耐久性來提高建筑物的壽命。

3)通過提高性能來改善混凝土的環(huán)境影響。這種技術(shù)途徑是通過改善混凝土的性能來降低其環(huán)境負(fù)擔(dān)。

1.2.2生物相容型生態(tài)混凝土

生物相容型生態(tài)混凝土是指能與動植物等生物和諧共存、對調(diào)解生態(tài)平衡、美化環(huán)境景觀、實現(xiàn)人類與自然協(xié)調(diào)具有積極作用的混凝土。根據(jù)用途,這類混凝土可分為植物相容型生態(tài)混凝土、海洋生物相容型生態(tài)混凝土、淡水生物相容型生態(tài)混凝土以及凈化水質(zhì)型生態(tài)混凝土等。

1)植物相容型生態(tài)混凝土利用多孔混凝土空隙部位的透氣、透水等性能,滲透植物所需營養(yǎng),生長植物根系這一特點來種植小草、低灌木等植物,用于河川護堤的綠化,美化環(huán)境。

2)海洋生物、淡水生物相容型混凝土是將多孔混凝土設(shè)置在河、湖和海濱等水域,讓陸生和水生小動物附著棲息在其凹凸不平的表面或連續(xù)空隙內(nèi),通過相互作用或共生作用,形成食物鏈,為海洋生物和淡水生物生長提供良好條件,保護生態(tài)環(huán)境。

3)凈化水質(zhì)用生態(tài)混凝土是利用多孔混凝土外表面對各種微生物的吸附,通過生物層的作用產(chǎn)生間接凈化功能,將其制成浮體結(jié)構(gòu)或浮島設(shè)置在富營養(yǎng)化的湖河內(nèi)凈化水質(zhì),使草類、藻類生長更加繁茂,通過定期采割,利用生物循環(huán)過程消耗污水的富營養(yǎng)成分,從而保護生態(tài)環(huán)境。

2 生態(tài)混凝土的研究現(xiàn)狀

2.1透水性混凝土

與普通的水泥混凝土路面相比,透水性道路能夠使雨水迅速地滲入地表,還原成地下水,使地下水資源得到及時補充,保持土壤濕度,改善城市地表植物和土壤微生物的生存條件;同時透水性路面具有較大的孔隙率,與土壤相通,能蓄積較多的熱量,有利于調(diào)節(jié)城市空間的溫度和濕度,消除熱島現(xiàn)象;當(dāng)集中降雨時,能夠減輕排水設(shè)施的負(fù)擔(dān),防止路面積水和夜間反光,提高車輛、行人的通行舒適性與安全性;大量的孔隙能夠吸收車輛行駛時產(chǎn)生的噪聲,創(chuàng)造安靜舒適的交通環(huán)境。

2.2綠化混凝土

綠化混凝土是指能夠適應(yīng)綠色植物生長、進行綠色植被的混凝土及其制品。綠化混凝土用于城市的道路兩側(cè)及中央隔離帶、水邊護坡、樓頂、停車廠等部位,可以增加城市綠色空間,調(diào)節(jié)人們的生活情緒,同時能夠吸收噪音和粉塵,對城市的生態(tài)平衡也起到了積極作用,是與自然協(xié)調(diào)、具有環(huán)保意義的混凝土材料。

2.3吸音混凝土

吸音混凝土是針對所產(chǎn)生的噪音采取的隔音、吸音措施。吸音混凝土具有連續(xù)、多孔的內(nèi)部結(jié)構(gòu),具有較大的內(nèi)表面積,與普通的、密實混凝土組成復(fù)合構(gòu)造。多孔的吸音混凝土直接暴露面對噪音源,入射的聲波一部分被反射,大部分則通過連通孔隙被吸收到混凝土內(nèi)部。

2.4海洋及水域生物適應(yīng)型混凝土

所謂海洋生物適應(yīng)型混凝土,即能夠營造出適合生物生長生息的空間或空隙,能夠為海藻類生物提供合適的附著表面,并能在混凝土表面增殖,使混凝土周圍的水質(zhì)對生物生長沒有不良影響。目前開發(fā)并已經(jīng)實際應(yīng)用的海洋生物適應(yīng)型混凝土主要有人工礁石。

3生態(tài)混凝土的研究意義及發(fā)展趨勢

生態(tài)混凝土具有調(diào)節(jié)生態(tài)平衡、美化環(huán)境景觀、實現(xiàn)人類與自然的協(xié)調(diào)具有積極的作用,在解決地球環(huán)境問題、轉(zhuǎn)變?nèi)祟惏l(fā)展觀念,改善人居環(huán)境、凈化水污染以及廢物利用等方面,比普通混凝土具有非常優(yōu)越的條件,因此,研究和開發(fā)新型生態(tài)混凝土具有很大的現(xiàn)實意義。

混凝土材料的生態(tài)化是人類對混凝土這一傳統(tǒng)建筑材料的迫切需求,也是未來混凝土材料可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。生態(tài)混凝土是傳統(tǒng)混凝土材料走可持續(xù)發(fā)展之路,保護生態(tài)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展觀在建筑材料方面的具體體現(xiàn)和必然選擇。因此,生態(tài)混凝土正向著智能化、規(guī)模化、理論化、體系化和集成化方向發(fā)展。

1)生態(tài)混凝土智能化:生態(tài)混凝土智能化集生態(tài)混凝土和智能混凝土的雙重特性。

2)生態(tài)混凝土規(guī)模化:生態(tài)混凝土規(guī)模化產(chǎn)生的經(jīng)濟化是促進生態(tài)混凝土推廣的有效途徑。

3)生態(tài)混凝土理論化:生態(tài)混凝土不同于傳統(tǒng)混凝土,傳統(tǒng)混凝土的理論無法指導(dǎo)生態(tài)混凝土的研究,其理論尚待進一步研究。

4)生態(tài)混凝土體系化:生態(tài)型混凝土是集巖石工程力學(xué)、生物學(xué)、土壤學(xué)、肥料學(xué)、硅酸鹽化學(xué)、園藝學(xué)、環(huán)境生態(tài)和水土保持學(xué)等學(xué)科于一體的綜合交叉學(xué)科,體系化是生態(tài)混凝土發(fā)展的必然趨勢。

5)生態(tài)混凝土的集成化:生態(tài)混凝土研究的趨勢應(yīng)以集成化和多元化來達到復(fù)合多功能的效果,如研制一種凈水植被混凝土,集植被混凝土和凈水混凝土雙重功能,其目的是用凈水混凝土所吸附的菌類或富營養(yǎng)元素來滿足植被混凝土中植物的生長,而植被混凝土中所生長的植物是通過某種反應(yīng)來增加凈水混凝土的凈水效果。