基于沿海工地的一种绿色可呼吸式围挡研究

2018-11-05薛凯仁陈柯宇沈心媛倪梁韬周陈超万云杰陈伟

江苏建材 2018年5期

薛凯仁，陈柯宇，沈心媛，倪梁韬，周陈超，万云杰，陈伟

（浙江大学宁波理工学院，浙江宁波 315100）

0 引言

施工围挡在旧城改造、城市发展建设的过程中应用较多，对施工规范化管理，道路车辆行人的保护起到了至关重要的作用。根据《建设工程施工现场环境与卫生标准》（JGJ 146-2013）中3.0.8条的强制规定：施工现场应实行封闭管理，并应采用硬制围挡。市区主要路段的施工现场，围挡高度不应低于1.8 m。国内多数省市还在使用砖砌围墙、彩钢围挡。以宁波为例，笔者通过走访宁波鄞州区的10个工地发现，多数工地中使用彩钢板围挡，工地扬尘严重。

强度低、难以周转，造成较大的资源浪费，围挡的稳定性与强度还有待加强。2017年3月初，中山市东升镇德政横街一在建工地前的一堵围墙突然倒塌，砸向一名正在施工的工作人员，导致其当场死亡。围墙倒塌的事故在江浙地区也频频发生，不可抗力引起施工围墙倒塌更是令居民损失惨重。国家在2017年就开始大力倡导预制装配全面进入工地，因此，预制装配的理念与施工围挡相结合也就成为一种可行的方案。

1 国内外研究背景

对于施工围挡的研究，国内外学者有着不同的着眼点。徐斌提出将施工围挡与地质环境相结合的观点：消除临时观念，根据所处环境的地质条件的不同及工程周期的长短，分别采取相应的技术措施进行施工。对于砖砌围挡，其基础开挖深度不应小于400 mm,并应采用分层铺设的方式。徐盈婷提出使用新材料实施围挡的观点：提出使用硬质PVC（聚氢乙烯）材料，其具有重量轻、强度高、阻燃性能好等特点，同时还具有使用年限长的优点。张睿介绍了一种拼装式围墙、围栏结构及其施工方法，拼装结构包括底托板、PVC砂箱基础、面层固定板、固定螺栓、围墙/围栏，多个底托板拼接成一个整体的基础底板，多个PVC砂箱基础拼接放置在底托板上。国外有学者提出采用预制装配的理念进行施工围挡的安装，提出采用类似于外墙的结构安装到工地外围。综上可以看出，对于工地实际应用的施工围挡，学者关注程度较少。同时围挡也是工地扬尘消除的一个重要途径。

宁波市位于沿海地区，对于扬尘的敏感程度很大，靠近沿海地区的建筑及围挡均受到一定程度的腐蚀，因此对周边建筑物耐久性十分不利。

现提出一种绿色可循环预制装配式施工围挡，能有效缓解当前问题，还城市一个更健康的环境。围挡由墙体与支座两部分构成，两者均于工厂内预先制作完成，运送至施工现场进行组装，花费少量人力，极大地缩短了工时，且可以重复利用，降低了经济成本。墙体由新型材料（主要以工业废料构成）制作而成。墙体因添加硅藻土、陶粒等配方，具有“呼吸作用”，能有效降低施工现场的尘埃，符合当前宁波市人民对环境保护的需求。

2 材料选取与结构性能分析研究

2.1 材料选取及制作

传统的墙体交接通常用钢筋、膨胀螺栓等套头的形式将两块墙体连接起来。这种连接方式的缺点在于墙体交接后太过于刚性，例如在受到沉降作用或风的不均匀力后，这样连接的墙体可变的角度太小，容易发生一个单元体倒塌后其他单元体都倒塌的连锁反应（图1～3）。

2.2 结构选型及优势

工地施工过程中产生大量扬尘与噪音，围挡作为工地与社会最直接的接触处，同时也基本环绕工地，占地面积广、距离短，围挡是作为解决扬尘、PM2.5、噪音的一个最优选择。陶粒、废弃砖再生集料(再生骨料和再生粉料)、十二烷基硫酸钠相互配合，相互协同，实现引入细小气泡的效果，从而使墙体和底座具有一定的降噪作用和调湿作用；硅藻土的强附着力与多孔结构具有良好的环境亲近性，因此产品中添加了特定用量的硅藻土作为组分，使得制备的墙体材料的吸尘和降噪作用大为提高。

图1 底座立体图结构示意

图2 墙体连接的结构示意

图3 Unigraphics NX(UG)三维建模

给两块单元预制墙体适当的可变空间，可以产生一定的转角，对于增加其稳定性，具有十分重要的意义。

（2）在靠人行道一侧有两个开口，用于插入长为1 050 mm的螺栓，螺帽处与支座相齐。整个螺栓贯通支座用于将支座固定在地面基础上，各转角处作圆弧状处理。

同时，根据模型分析也可以看出，收入变量的系数为1.567。这说明在其他条件不变的情况下，收入每增加1%，则将引起乳制品需求量增长1.567%。说明随着中国消费者收入水平的不断增加，居民购买力水平增长速度较快，对乳制品的需求较为旺盛，进而带动了乳制品进口量的增长。由此可见，中国乳制品短期实行进口替代是可行的，由此可以使乳制品的进口依赖度有所下降。

此外，传统的连接方式需要钢筋螺栓等结构，有着受力后容易弯曲、暴露在空气中易被腐蚀等不良特征。因此，设计了连接方式不需要外加的连接设施，只需要将两片单元墙体贴合即可，若有需要可在贴合处进行修正加强。该做法加快了施工的进度，降低了拼装的难度，节约了成本，可实现多次循环利用。

传统镀锌铁皮围挡的抗剪能力较差，在台风频发的江浙沪等地，多有围挡坍塌造成人员伤亡的事故发生。因此，支座结构的抗弯性能与墙体强度是影响其能否应用的重要指标。因此可采取下述多种方式进行优化。

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（1）支座上半部分有一个长度为 750 mm、宽度为60 mm的凹槽用于放置预制墙体，墙体总高度为2 000 mm，其下部750 mm位于凹槽内可以有效加强其强度。

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权责不匹配不仅会导致地方基层财政困难，而且还容易导致整个公共服务保障水平超出整个财政能力，导致财政风险不断积累。比如，现在仍然有高速公路等基建项目需要地方配套，贫困地区配套困难，但是如果不要这些项目就会使差距更大，无奈之下地方只得通过变通渠道进行配套，导致超出财政能力，另外一些民生被动提标问题也是如此。

取C组配合比的试件，采用直径12 mm的膨胀螺栓，进行吊挂试验，其试验结果如下：配合比为C，吊挂荷载与锚栓位移值见表3，荷载-位移曲线（图 4）。

2.3 试块性能分析

砌块立方体抗压强度是砌块的重要力学性能指标，同时受到砌块干体积密度的限制，由表1所示配合比加上适量的外加剂，按照规定的试制工艺和养护条件，试制砌块的抗压强度值见表2。

在配合比设计基础上，确定主要的配合比参数，通过调整气泡率及胶凝材料用量，优化砌块的配合比设计，以满足强度和体积干密度的要求。经过大量实验室试制，得到以下三组不同等级的砌块配合比，如表1所示。

表1 砌块的配合比（kg/m3）

表2中数据表明，A和C两个配合比砌块的28 d强度均在5.0 MPa以上，干体积密度约为780 kg/m3；B配合比砌块的28 d强度为3.5 MPa，干体积密度约为700 kg/m3；表明干体积密度大时其抗压强度亦高，干体积密度稍有降低时，其抗压强度则降低较多。造成密度低的原因主要在于B组使用陶粒、硅藻土较多，这两类材料均为多孔材料，导致B组强度较低。相比A、C两组，A组使用的硅藻土较多，致使在同样成本条件下，C组作为优选。

表2 抗压强度

（3）在支座下部连接一个高300 mm、宽560 mm的底座，底座是整体的承重抗剪抗弯部分。除了靠近人行道外有两个螺栓外，在靠近工地内部处距离支座部分和底部150 mm处开一个宽度为30 mm的口子，内置一个长度为300 mm的螺栓，此处螺栓与另两处螺栓功能相同。这三根螺栓呈品字型结构，构成三角形，可有效提高支座整体的强度与抗弯性能，提高抗风能力。

表3 吊挂荷载与锚栓位移

由图4可以看出，在破坏荷载之前的加载过程中，试件中螺栓处混凝土一直处于弹性变形阶段，直至达到破坏荷载时，混凝土进入塑性变形阶段，且在荷载不变的情况下，变形仍在持续增加，故取该级荷载的前一级荷载（363.8 kg）为极限荷载。根据规范可知，吊挂力与抗压强度均满足围挡要求。

入室常规监测心电图,血压,脉搏和血氧饱和度,并建立静脉通路。两组均接受气管插管并连接呼吸机进行机械通气。

图4 荷载-位移曲线

后续将C组试块入实验舱，在1 m3的实验舱内制造一定浓度(mg/m3)气体污染物（PM2.5扬尘为主），在不放入空气净化材料和放入空气净化材料的情况下，分别测定污染物浓度的变化趋势。经观察，经过一段时间后，仓内CO2的浓度有明显下降，呈现先下降快后续下降慢的趋势（图5）。

图5 试块吸收污染物的能力

3 新式围挡优势分析

（1）高耐久度。产品原料中的钢渣渗入会对水泥等胶凝材料的水化过程和原材料的微观结构产生影响，从而提高材料整体的凝固和耐久性。

此外，投资余额宝在享受高收益的同时并不影响自己的流动性，资金转出即时到账，同时又能够随时进行购物、缴费等增值服务，兼具了资金的流动性和使用的便利性。

Discussion on the Development and Construction Management for Wind Farms in Mountainous Area WANG Kai(67)

（2）高降噪，调湿性。粉煤灰在调配时可形成多孔型蜂窝状组织结构，具有高强吸附活性，对于粉尘、噪音、水气具有高吸收性。硅藻土化学成分以Si02为主，密度较小，仅2.0 g/cm3左右，堆积密度为0.5 g/cm3，具有神奇的特殊多孔构造，硅藻土的加入，较粉煤灰有更强的降噪、减尘、调湿性。

（3）减尘。墙体中硅藻土的掺入，使得墙体的吸尘和降噪作用大为提高，硅藻土壁材，可以有效去除空气中的游离甲醛、苯、氨、VOC等有害物质以及生活垃圾、吸烟产生的气味，明显改善施工工地附近的环境。

（4）耐腐蚀性。机制砂和普通砂作为细集料掺入，利用机制砂与普通砂的组合，可以有效调整集料级配。级配连续分布的集料颗粒使集料堆积密度增大，从而可以提高混凝土的密实度和抗渗性能，进而提高混凝土耐腐蚀性能。

与试点工作开展前一年度相比，该市年均停电时长下降57.816分钟，直接增加供电收入600万，扣除其他因素带来的增长，年直接经济效益可达360万，后续随着预测模型精度的不断提升，通过主动运维降低设备停电时长的作用将愈加明显，经济效益将益加显著。

（5）环保性。砂石是混凝土形成强度的主要骨架材料。为了更好地符合节约、绿色和环保的设计理念，再生骨料的应用将成为一种趋势，可节省大量的垃圾清运费用和处理费用，解决大量混凝土废弃物处理困难和由其引发的对环境的负面影响，减少对天然砂石的开采,从根本上解决天然骨料的日益匮乏和大量的砂石开采对生态环境的破坏,符合可持续发展的要求。

（6）便于运输。陶粒作为该新型环保围挡轻质的主要影响材料，其自身堆积密度小于1 100 kg/m3,最终原材容重为1 550 kg/m3。拥有密度小和轻质的优点，轻质性是陶粒诸多优良性能中最重要的一点，亦是它能够取代重质砂石的原因。

（7）广泛性。原料来源广泛，产品不仅能够运用在施工工地周围，也能够满足开放式小区的日常需求。

（8）使用性能好。由于高强度，低密度，在安装的过程中，仅需要两名工人，就可完成装卸，大大降低人力成本。