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植被材料是一种可对受损地表进行工程防护和生态绿化的新材料。目前,已有客土喷播、厚层基材和植被混凝土等技术成功用于多项生态修复工程。然而,这些植被材料仍面临一些问题,如客土喷播和厚层基材的强度和抗雨水冲刷性能差,植被混凝土碱度高,不利于植被生长,以及成本高等问题。 针对以上问题,本文采用磷石膏、粘土、腐殖土和粉煤灰等制备 PGFH(Phosphgypsum-Fly ash-Humus soil)植被材料,对其强度、收缩性、抗雨水冲刷性能、pH值、植物生长情况等进行研究,并采用水泥、硅灰以及保水剂对基材进行改性分析。采用不同的煅烧制度制备不同相磷石膏,对不同相磷石膏的水化硬化性能进行分析,获得适用于PGFH植被材料的胶结组分。通过正交实验结果分析,获得基材的基本配比,探讨了水泥、硅灰和保水剂最佳掺量。分别分析了复掺水泥、硅灰和掺入保水剂后PGFH植被材料硬化体的XRD图谱和SEM图,研究水泥、硅灰和保水剂对其矿物组分和微观形貌的影响。 对半水相、无水相和复相磷石膏的物理性能和水化硬化特性进行了分析。结果表明:无水磷石膏掺量为10%的复相磷石膏硬化体强度略高于半水磷石膏,而远高于无水磷石膏,半水相磷石膏可促进无水相水化,而无水相能延缓半水相水化。综合考虑胶结组分性能和生产成本,采用半水磷石膏作PGFH植被材料胶结组分较合适。 通过正交实验分析各组分对基材性能的影响,极差和方差分析结果表明:PGFH植被材料最佳基础配比为半水磷石膏含量25%、粉煤灰含量15%、腐殖土含量15%。针对PGFH植被材料特点,引入水泥和硅灰改善其抗雨水冲刷性能,引入保水剂改善其抗旱保水性能和团聚结构。 复掺水泥、硅灰后,PGFH植被材料硬化体中出现钙矾石和CH,改变了基材硬化体孔隙分布,硬化体致密度提高,可提高基材强度和抗雨水冲刷性能,降低基材收缩性,但会使基材的pH值提高,试验表明水泥、硅灰的适宜掺量分别为4%、4%,此时,基材可抵抗500mm/h强度的降雨冲刷。掺入保水剂,将会提高基材的标准稠度用水量,使其体积膨胀,改善了基材保水性,基材pH值略微下降,但会降低基材强度、抗雨水冲刷性能。保水剂仅会影响基材孔隙分布和微观形貌,并不会改变基材的矿物组分,试验表明保水剂的适宜掺量为0.5%,其连续抗旱天数提升了32%。