裝配式陶粒生態(tài)圍擋的制備及工程應(yīng)用

尹新龍，王恒昌，林 東，趙可昕

(1.廣東省水利水電科學(xué)研究院，廣東 廣州 510635；2.華南理工大學(xué)，廣東 廣州 510641；3. 廣州華隧威預(yù)制件有限公司，廣東 廣州 511436)

1 概述

隨著城市的發(fā)展需求，市政工程建設(shè)及舊城區(qū)的改造，使得市區(qū)內(nèi)出現(xiàn)較多的施工工地，為不影響人們的生活，必須為施工工地進(jìn)行圍敝遮擋，一方面起來安全防護(hù)作用，另一方面對施工工地進(jìn)行保護(hù)[1-5]。常見的圍閉方式根據(jù)工期的長短及施工條件，主要有磚砌圍墻、PVC圍擋、彩鋼圍擋、泡沫夾心板圍檔等，但現(xiàn)有的施工圍墻往往只起到圍閉隔離的作用，而且存在外觀單調(diào)，施工時間長，易損壞，圍護(hù)功能差，難以重復(fù)利用，影響城市的整體容貌等[6-10]。

本文將圍墻結(jié)構(gòu)根據(jù)功能的不同，將生態(tài)圍墻設(shè)計由不同類型的構(gòu)件，采用拼裝的方式進(jìn)行組合，生態(tài)圍墻的各構(gòu)件主體由陶粒生態(tài)混凝土作而成，具有足夠的強(qiáng)度與耐久性，可長期使用，而且通過構(gòu)件的拆裝，可對生態(tài)圍墻實(shí)行整體移除、搬運(yùn)，實(shí)現(xiàn)生態(tài)圍墻的循環(huán)使用，一方面不會產(chǎn)生建筑垃圾，另一方面可節(jié)約成本。所制備的陶粒生態(tài)圍擋采用裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計，具有可拆裝重復(fù)利用的功能，而且其綠色植物的種植能力，同時具備圍擋功能與綠化功能，圍敝工地的同時還起來美化城市的作用，是一種真正的綠色環(huán)保結(jié)構(gòu)。

2 裝配式生陶粒生態(tài)圍擋設(shè)計

裝配式陶粒生態(tài)圍擋的設(shè)計高度為2.5 m(市區(qū)主要路段)，抗風(fēng)穩(wěn)定性不低于0.950 kPa。生態(tài)圍擋結(jié)構(gòu)由主體結(jié)構(gòu)、灌溉系統(tǒng)、(除塵系統(tǒng))、照明系統(tǒng)組成，主體結(jié)構(gòu)由墻體基座、種植墻體構(gòu)件、立柱、頂蓋拼裝組合而成。

墻體基座是由C30混凝土澆筑而成的棱柱體，上表面預(yù)埋有與立柱連接用的螺栓以及設(shè)有與種植墻體構(gòu)件嵌套的凹槽，如圖1所示。

種植墻體構(gòu)件是由生態(tài)混凝土澆筑而成的多孔板體，構(gòu)件兩側(cè)面各設(shè)有一列突起，突起長為50 mm，寬為50 mm，安裝時與立柱嵌套；種植墻體構(gòu)件的正面均布有植物種植孔，植物種植孔深入構(gòu)件；植物種植孔傾斜向下，與構(gòu)件正面呈約60°夾角，植物種植孔為直徑不小于30 mm的圓孔或面積相當(dāng)?shù)钠渌螤畹目锥?如圖2所示)。

圖1 基座結(jié)構(gòu)示意

圖2 種植墻體構(gòu)件結(jié)構(gòu)示意

立柱是由高強(qiáng)砂漿澆筑而成的棱柱體，截面為“H”型，立柱底部設(shè)用連接鋼板，連接鋼板設(shè)有螺栓孔，與墻體基座的預(yù)埋螺栓配套；連接鋼板上焊接有4根長度不小于20 mm的螺紋鋼，螺紋鋼埋入到立柱主體中，實(shí)現(xiàn)連接鋼板與立柱主體一體化。立柱頂部設(shè)計有連接孔，用于與頂蓋構(gòu)件連接；兩側(cè)中部各設(shè)計有一列深為55 mm、寬為55 mm的凹槽，凹槽用于與種植墻體構(gòu)件嵌套安裝(如圖3所示)。

圖3 立柱結(jié)構(gòu)示意

如圖4所示，封頂塊是由高強(qiáng)混凝土或高強(qiáng)砂漿澆筑而成的棱臺，封頂塊內(nèi)部設(shè)有沿墻體方向左右貫通的管線孔道，并在中間部位設(shè)有上下貫穿頂蓋的澆灌孔道；封頂塊的左右兩側(cè)。頂蓋兩端下方設(shè)用兩個安裝突起，突起中部有一前后貫通的連接孔，用于與立柱的連接；封頂塊的兩側(cè)有兩個半圓的凹陷，連通頂部與管線安裝孔，用于照明系統(tǒng)的走線。

圖4 壓頂塊結(jié)構(gòu)示意

澆灌系統(tǒng)設(shè)計見圖5，由按制器、進(jìn)水管道、澆灌管道組成。控制器具有定時控制功能，控制澆灌時間和時長。進(jìn)水管道用于連接水源；澆灌管道鋪設(shè)于頂蓋的管線孔道內(nèi)，并安裝有滴灌噴頭，滴灌噴頭設(shè)于頂蓋的澆灌孔內(nèi)，用于對植物進(jìn)行澆灌。

圖5 澆灌系統(tǒng)示意

照明系統(tǒng)由電燈、電源線、控制器組成，安裝于生態(tài)圍墻上。電燈安裝于頂蓋上，電源線鋪設(shè)于頂蓋的管線孔道內(nèi)；控制器用于電源的連接，具有定時控制電源開關(guān)的功能，具體如圖6所示。

圖6 照明系統(tǒng)示意

裝配式陶粒生態(tài)圍擋結(jié)構(gòu)由主體結(jié)構(gòu)、灌溉系統(tǒng)、(除塵系統(tǒng))、照明系統(tǒng)組成，主體結(jié)構(gòu)由墻體基座、種植墻體構(gòu)件、立柱、頂蓋拼裝組合而成，組合后的設(shè)計如圖7所示。

圖7 裝配式生陶粒生態(tài)圍整體結(jié)構(gòu)示意

3 生態(tài)圍擋的種植試驗(yàn)

生態(tài)圍擋上植物的種植，由于其豎直結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，植物只能在構(gòu)件內(nèi)和多孔生態(tài)混凝土?xí)r扎根生長，為此，植物所需的營養(yǎng)物質(zhì)來源只有來自澆灌的水份，并利用陶粒自身的吸水性能，保持植物根系所處環(huán)境的濕潤，從而保證植物的存活與生長。

3.1 植物的選擇

生態(tài)圍擋上植物生長環(huán)境相對較為來劣，在植物的選擇方面，需要選取具有一定耐堿性能并且生命力較強(qiáng)的植物，為此在常用的市政綠化植物中，選取了鵝掌柴，金葉女貞和繁星花(如圖8所示)。

圖8 種植試驗(yàn)用苗示意

3.2 種植試驗(yàn)

將植物苗種植在墻體構(gòu)件上，并與其他構(gòu)件組裝成整體，安裝澆灌系統(tǒng)，每天定時對墻體進(jìn)行澆灌，并每月使用營養(yǎng)液進(jìn)行澆灌1 d，觀察植物的生長情況。具體如圖9所示。

通過長時間的觀測，只需定時進(jìn)行澆灌及補(bǔ)充營養(yǎng)，植物均能夠正常生長發(fā)育，而且由于根系的限制，植物生長到一定大小后，不會過快生長，變成大型植株，從而影響外觀質(zhì)量，只需定期對其修剪即可。

(a)1個月

4 裝配式生陶粒生態(tài)圍擋的工程應(yīng)用

工程應(yīng)用于廣州市某地鐵盾構(gòu)始發(fā)點(diǎn)及車站建筑工地，工地占地面積約2 900 m2，圍敝周長約380 m，其中臨街圍墻約50 m采用生態(tài)圍墻進(jìn)行圍擋。

4.1 生態(tài)圍擋的制備

4.1.1植生墻體的制作

水泥采用 PO42.5R級水泥，骨料采用粒徑為10～16 mm的單粒級陶粒， 表觀密度為0.51 g/cm3，以礦粉、硅灰混合而成的生態(tài)混凝土專用摻合料; 水采用普通的自來水。采用水膠比[ (W+WA) /C]=0.28，設(shè)計孔隙率20%。

具體的制備工藝如圖10所示，采用自落式攪拌機(jī)進(jìn)行生態(tài)混凝土的制作，往攪拌機(jī)中加料，其加料的順序?yàn)樘樟?水泥+摻合料，空攪拌30 s，然后徐徐加入水，攪拌180 s，卸料，人工稍加拌和，分層裝入模具中，每層入料后，用搗棒壓實(shí)，最后用抹子將多余的混凝土刮去，并對端部進(jìn)行精加工，自然養(yǎng)護(hù)24 h后脫模后，用抹灰砂漿對生態(tài)圍擋板前后兩表面進(jìn)行抹面，澆水養(yǎng)護(hù)7 d后，進(jìn)行植物的栽種。

(a)拆模后陶粒生態(tài)混凝土墻板

4.1.2其他制件的制作

底座采用C30混凝土澆筑制作，封頂塊和立柱采用高強(qiáng)砂漿澆筑制作，澆水養(yǎng)護(hù)7 d后上漆，并可用于安裝。

4.2 工程應(yīng)用效果

本工程生態(tài)圍擋各構(gòu)件在工廠進(jìn)行預(yù)制，完成植物種植后，運(yùn)輸至現(xiàn)場進(jìn)行拼裝施工。拼裝施工前，要對安裝區(qū)域做好地基的穩(wěn)固及地面的平整工作，并做好水源與電源的連接準(zhǔn)備。各構(gòu)件運(yùn)輸?shù)綀龊?，利用小型吊具或叉車車輔助即可完成安裝，安裝完成后，安裝上澆灌系統(tǒng)后照明系統(tǒng)后，即可使用。工程應(yīng)用過程中的效果如圖11所示，由圖11可見，圍擋墻體長滿各類植物，植物生長茂密，綠色生態(tài)。

圖11 裝配式陶粒生態(tài)圍擋的工程應(yīng)用效果

5 結(jié)語

1) 設(shè)計了一種以陶粒生態(tài)混凝土為種植墻體構(gòu)件的生態(tài)圍擋，生態(tài)圍擋結(jié)構(gòu)由主體結(jié)構(gòu)、灌溉系統(tǒng)、(除塵系統(tǒng))、照明系統(tǒng)組成，主體結(jié)構(gòu)由墻體基座、種植墻體構(gòu)件、立柱、頂蓋拼裝組合而成。

2) 通過選擇鵝掌柴，金葉女貞和繁星花三類具有一定耐堿性能并且生命力較強(qiáng)的植物進(jìn)行種植試驗(yàn)，通過6個月的觀測，只需定時進(jìn)行澆灌及補(bǔ)充營養(yǎng)，植物均能夠正常生長發(fā)育，且植物不會過快生長，變成大型植株，從而影響外觀質(zhì)量，只需定期對其修剪即可。

3) 在工廠預(yù)制了生態(tài)圍擋各構(gòu)件并完成了植物種植后，運(yùn)輸至現(xiàn)聲進(jìn)行拼裝的形式進(jìn)行施工。工程應(yīng)用效果表明圍擋墻體長滿各類植物，植物生長茂密，綠色生態(tài)。