轻质绿化混凝土ph值影响因素的正交试验研究

轻质绿化混凝土ph值影响因素的正交试验研究

绿化混凝土是指能适应植物生长、植被管理、保持现有保护功能、环境保护、改善生态条件的混凝土及其产品。它是国内外研究的热点之一。已经进行了多次实验研究并取得了一些成果。然而，也存在一些问题。在文献中，我们总结了主要问题。轻绿化混凝土虽然符合植物生长、轻软度、一定强度和耐刮擦性，但也存在较大的ph值。绿化混凝土的不同组成因素的优化试验需要进行。在植物生长条件下，提出了绿色混凝土各组成部分的合理组合。采用正交试验设计方法研究了水泥、珍珠岩、外加剂、耕作土壤等原材料的用量对绿化混凝土的ph值的影响，为绿色混凝土的植物适应性优化方案提供了最佳ph值组合，以获得最佳植物生长环境条件。为系统优化绿色混凝土的物理和化学性质特征奠定基础。1材料和方法1.1实验材料1.1.1水泥试验采用的是上海生产的海螺牌425波特兰水泥,搅拌用水为自来水.1.1.2骨材本试验选用的混凝土骨料是珍珠岩,其主要理化性质参见文献.1.1.3生物有机肥的制备外加剂为生物有机肥料、保水剂等按固定配比组成的特种混合物.试验选用上海高绿生物有机肥有限公司研制、上海文高生物有机肥制造厂生产的生物有机肥.该有机肥的pH值为6.5左右,有机质40%～45%,含氮2.0%,含磷2.0%,含钾2.0%.保水剂选用丙烯酰胺型保水剂.1.1.4耕作土壤耕植土为花园土壤表层土,其容重为1.07g/mm3,其主要化学组成如表1所示.1.1.5试剂pH值为4.01标准缓冲溶液,pH值为6.86标准缓冲溶液,pH值为9.18标准缓冲溶液,0.01mol/L氯化钙溶液.1.1.6主要设备酸度计(SartorirusACPB-10),电子天平(BS224S),烧杯,量筒,玻璃棒等.1.2测试方法1.2.1绿化混凝土的ph值测定方法为获得绿化混凝土的植物相容性最优pH值环境条件,本试验利用正交试验设计方法来选择最优水平组合.根据前期研究结果初选的较优配比方案为基础,按10%的变幅确定各因素的3个不同水平,因素水平表见表2,选用L9(34)的正交表安排试验.本试验在选定水泥品种、外加剂配比和水用量的情况下,主要考查水泥(A)、耕植土(B)、外加剂(C)和珍珠岩(D)的用量(设因素之间没有交互作用)对轻质绿化混凝土24h、7d、28d、180d的pH值影响,考虑到一定强度要求,同时考查各因素对绿化混凝土28d的抗压强度的影响.需要指出,正交试验作方差分析时,要有误差列(即空列),本试验的正交试验数据没有空列.如果要作方差分析的话,通常可以做重复试验得到误差项的估计量.也可把因素离差平方和明显偏小的列作为误差列来处理;或是取较大些的正交表,如取L27(313),但这时试验次数成倍增加,计算量加大.因此,在实际问题中,应视情况而采取相应的数据分析方法.为减少实验量和试验块的成倍增加,本试验拟采取将变差平方和明显偏小的列作为误差列来分析处理.1.2.2测定项目的选择根据表3正交试验设计配合比做9×4块轻质绿化混凝土试块,9块用于测定pH值,9×3块按文献方法用于测定28d的抗压强度.9组试验的用水量均为8.5kg,尺寸为150mm×150mm×150mm的立方体.标准养护下,按实验要求取适量测定24h、7d、28d、180d的pH值和28d的抗压强度.1.2.3ph值的测定方法参照土壤pH值测定方法,考虑到轻质绿化混凝土为偏碱性材料,采用0.01mol/L氯化钙溶液用于浸提的盐溶液,其与土之比为2.5∶1.轻质绿化混凝土风干后通过2mm筛子,按比例称取适量,加入上述盐溶液,经充分搅匀,平衡30min后,用电位法测定pH值.2结果与分析2.1ph值的最优水平据表4中极差的直观分析可知,4个因素对绿化混凝土24hpH值影响的大小顺序为珍珠岩(D)>水泥(A)>外加剂(C)>耕植土(B),经方差分析,D、A的影响达到显著水平.说明D、A为主要影响因素.根据轻质绿化混凝土的植物相容性要求,pH值应尽量趋于中性为原则(后同),结合表中k值大小,对24hpH值的最优水平组合为A1B1C2D3.2.2最优条件下de据表5中极差的直观分析可知,4个因素对绿化混凝土7dpH值影响的大小顺序为水泥(A)>珍珠岩(D)>外加剂(C)>耕植土(B),经方差分析,A、D、C的影响达到显著水平.说明A、D、C为主要影响因素.根据轻质绿化混凝土的植物相容性要求,结合表中k值大小,对7dpH值的最优水平组合为A1B1C2D3.2.3最优条件选择据表6中极差的直观分析可知,4个因素对绿化混凝土28dpH值影响的大小顺序为水泥(A)>外加剂(C)>珍珠岩(D)>耕植土(B),经方差分析,A的影响达到显著水平.说明A为主要影响因素.根据轻质绿化混凝土的植物相容性要求,结合表中k值大小,对28dpH值的最优水平组合为A1B1C2D3.2.4各影响因子的配比据表7中极差的直观分析可知,4个因素对绿化混凝土180dpH值影响的大小顺序为水泥(A)>外加剂(C)>珍珠岩(D)>耕植土(B),经方差分析,A的影响达到显著水平.说明A为主要影响因素,C、D也有一定影响.根据轻质绿化混凝土的植物相容性要求,结合表中k值大小,对180dpH值的最优水平组合为A1B3C2D3,因B在4个因素中影响因子最小,故B取B1还是B2、B3影响都不大,故此处最优组合仍可为A1B1C2D3.根据本节研究,各因素对轻质绿化混凝土(24h、7d、28d和180d)pH值的最佳组合是一致的,为A1B1C2D3,即水泥用量为4.5kg,耕植土的用量为17.3kg,外加剂用量为2.9kg,珍珠岩用量为7.2kg,相应的质量配比为A∶B∶C∶D∶水为11.14%∶42.82%∶7.18%∶17.82%∶21.04%.2.5对抗压强度的影响因子的确定据表8中极差的直观分析可知,4个因素对绿化混凝土28d抗压强度影响的大小顺序为水泥(A)>耕植土(B)>外加剂(C)>珍珠岩(D),经方差分析,A的影响达到显著水平,说明A为主要影响因素,B的影响也较为明显,C、D的影响可不考虑.从表中k值大小分析,对28d抗压强度的最优水平组合为A3B1C1D2,因C、D的影响因子都很小,所以C取C2,D取D3亦可,因此,最优组合也可为A3B1C2D3,即水泥用量为5.5kg,耕植土的用量为17.3kg,外加剂用量为2.9kg,珍珠岩用量为7.2kg,相应的质量配比为A∶B∶C∶D∶水为13.29%∶41.79%∶7.00%∶17.39%∶20.53%.2.6配合比的确定综合上述讨论结果,各因素对pH值和抗压强度的最优组合分别为A1B1C2D3和A3B1C2D3,主要矛盾集中在A(水泥用量)的水平.本试验综合考虑pH值优先和兼顾强度的要求,综合最优水平组合为A1B1C2D3,即水泥用量为4.5kg,耕植土的用量为17.3kg,外加剂用量为2.9kg,珍珠岩用量为7.2kg,相应的质量配比为A∶B∶C∶D∶水为11.14%∶42.82%∶7.18%∶17.82%∶21.04%.2.7土壤ph值及28d抗压强度为进一步证实各因素优化配比的可靠性和合理性,对综合最优水平组合A1B1C2D3的条件作28dpH值及28d抗压强度验证,试验重复3次,28dpH值分别为8.35、8.45、8.37,平均pH值为8.39,28d抗压强度分别为0.47、0.49、0.51MPa,平均抗压强度为0.49MPa,并在其上播种黑麦草,植物生长较好,说明其具有较好的植物相容性和一定强度要求.3绿化混凝土ph值的变化情况下土(1)本研究说明水泥、珍珠岩、外加剂和耕植土的水平变动是影响绿化混凝土pH值波动的主要因素,且具有明显的时间效应.7d前水泥、珍珠岩、外加剂的影响较为显著,其中水泥、珍珠岩和外加剂达到显著水平,而28d后只有水泥是轻质绿化混凝土pH值和28d抗压强度的主要影响因素,基本上随着水泥用量的增加呈线性变化,且达到显著水平.珍珠岩用量的增加有进一步降低pH值的趋势,但需进一步试验验证.(2)试验结果表明,对24h、7d、28d、180d的pH值最优水平组合基本相同,28d后的轻质绿化混凝土的pH值趋于稳定,并具有代表性,最适于在28d后进行种植试验,但测定试验周期相对较长.28d抗压强度最优水平组合为A3B1C2D3,综合考虑pH值优先和兼顾强度的要求,最优水平组合为A1B1C2D3.在实际应用中还可根据实际条件灵活选择各因素的用量.(3)对轻质绿化混凝土24h、7d、28d、180d的pH值的T值分析表明,以24hpH值为起点的各阶段的pH值降幅分别为2.9%、11.8%、7.0%,7～28d的pH值降幅最大.(4)耕植土的理化性质不同、外加剂配比调整