装配式陶粒生态围挡的制备及工程应用

2021-03-26尹新龙王恒昌赵可昕

广东水利水电 2021年3期

尹新龙，王恒昌，林东，赵可昕

(1.广东省水利水电科学研究院，广东广州 510635；2.华南理工大学，广东广州 510641；3. 广州华隧威预制件有限公司，广东广州 511436)

1 概述

随着城市的发展需求，市政工程建设及旧城区的改造，使得市区内出现较多的施工工地，为不影响人们的生活，必须为施工工地进行围敝遮挡，一方面起来安全防护作用，另一方面对施工工地进行保护[1-5]。常见的围闭方式根据工期的长短及施工条件，主要有砖砌围墙、PVC围挡、彩钢围挡、泡沫夹心板围档等，但现有的施工围墙往往只起到围闭隔离的作用，而且存在外观单调，施工时间长，易损坏，围护功能差，难以重复利用，影响城市的整体容貌等[6-10]。

本文将围墙结构根据功能的不同，将生态围墙设计由不同类型的构件，采用拼装的方式进行组合，生态围墙的各构件主体由陶粒生态混凝土作而成，具有足够的强度与耐久性，可长期使用，而且通过构件的拆装，可对生态围墙实行整体移除、搬运，实现生态围墙的循环使用，一方面不会产生建筑垃圾，另一方面可节约成本。所制备的陶粒生态围挡采用装配式结构设计，具有可拆装重复利用的功能，而且其绿色植物的种植能力，同时具备围挡功能与绿化功能，围敝工地的同时还起来美化城市的作用，是一种真正的绿色环保结构。

2 装配式生陶粒生态围挡设计

装配式陶粒生态围挡的设计高度为2.5 m(市区主要路段)，抗风稳定性不低于0.950 kPa。生态围挡结构由主体结构、灌溉系统、(除尘系统)、照明系统组成，主体结构由墙体基座、种植墙体构件、立柱、顶盖拼装组合而成。

墙体基座是由C30混凝土浇筑而成的棱柱体，上表面预埋有与立柱连接用的螺栓以及设有与种植墙体构件嵌套的凹槽，如图1所示。

种植墙体构件是由生态混凝土浇筑而成的多孔板体，构件两侧面各设有一列突起，突起长为50 mm，宽为50 mm，安装时与立柱嵌套；种植墙体构件的正面均布有植物种植孔，植物种植孔深入构件；植物种植孔倾斜向下，与构件正面呈约60°夹角，植物种植孔为直径不小于30 mm的圆孔或面积相当的其他形状的孔洞(如图2所示)。

图1 基座结构示意

图2 种植墙体构件结构示意

立柱是由高强砂浆浇筑而成的棱柱体，截面为“H”型，立柱底部设用连接钢板，连接钢板设有螺栓孔，与墙体基座的预埋螺栓配套；连接钢板上焊接有4根长度不小于20 mm的螺纹钢，螺纹钢埋入到立柱主体中，实现连接钢板与立柱主体一体化。立柱顶部设计有连接孔，用于与顶盖构件连接；两侧中部各设计有一列深为55 mm、宽为55 mm的凹槽，凹槽用于与种植墙体构件嵌套安装(如图3所示)。

图3 立柱结构示意

如图4所示，封顶块是由高强混凝土或高强砂浆浇筑而成的棱台，封顶块内部设有沿墙体方向左右贯通的管线孔道，并在中间部位设有上下贯穿顶盖的浇灌孔道；封顶块的左右两侧。顶盖两端下方设用两个安装突起，突起中部有一前后贯通的连接孔，用于与立柱的连接；封顶块的两侧有两个半圆的凹陷，连通顶部与管线安装孔，用于照明系统的走线。

图4 压顶块结构示意

浇灌系统设计见图5，由按制器、进水管道、浇灌管道组成。控制器具有定时控制功能，控制浇灌时间和时长。进水管道用于连接水源；浇灌管道铺设于顶盖的管线孔道内，并安装有滴灌喷头，滴灌喷头设于顶盖的浇灌孔内，用于对植物进行浇灌。

图5 浇灌系统示意

照明系统由电灯、电源线、控制器组成，安装于生态围墙上。电灯安装于顶盖上，电源线铺设于顶盖的管线孔道内；控制器用于电源的连接，具有定时控制电源开关的功能，具体如图6所示。

图6 照明系统示意

装配式陶粒生态围挡结构由主体结构、灌溉系统、(除尘系统)、照明系统组成，主体结构由墙体基座、种植墙体构件、立柱、顶盖拼装组合而成，组合后的设计如图7所示。

图7 装配式生陶粒生态围整体结构示意

3 生态围挡的种植试验

生态围挡上植物的种植，由于其竖直结构的特点，植物只能在构件内和多孔生态混凝土时扎根生长，为此，植物所需的营养物质来源只有来自浇灌的水份，并利用陶粒自身的吸水性能，保持植物根系所处环境的湿润，从而保证植物的存活与生长。

3.1 植物的选择

生态围挡上植物生长环境相对较为来劣，在植物的选择方面，需要选取具有一定耐碱性能并且生命力较强的植物，为此在常用的市政绿化植物中，选取了鹅掌柴，金叶女贞和繁星花(如图8所示)。

图8 种植试验用苗示意

3.2 种植试验

将植物苗种植在墙体构件上，并与其他构件组装成整体，安装浇灌系统，每天定时对墙体进行浇灌，并每月使用营养液进行浇灌1 d，观察植物的生长情况。具体如图9所示。

通过长时间的观测，只需定时进行浇灌及补充营养，植物均能够正常生长发育，而且由于根系的限制，植物生长到一定大小后，不会过快生长，变成大型植株，从而影响外观质量，只需定期对其修剪即可。

(a)1个月

4 装配式生陶粒生态围挡的工程应用

工程应用于广州市某地铁盾构始发点及车站建筑工地，工地占地面积约2 900 m2，围敝周长约380 m，其中临街围墙约50 m采用生态围墙进行围挡。

4.1 生态围挡的制备

4.1.1植生墙体的制作

水泥采用 PO42.5R级水泥，骨料采用粒径为10～16 mm的单粒级陶粒，表观密度为0.51 g/cm3，以矿粉、硅灰混合而成的生态混凝土专用掺合料; 水采用普通的自来水。采用水胶比[ (W+WA) /C]=0.28，设计孔隙率20%。

具体的制备工艺如图10所示，采用自落式搅拌机进行生态混凝土的制作，往搅拌机中加料，其加料的顺序为陶粒+水泥+掺合料，空搅拌30 s，然后徐徐加入水，搅拌180 s，卸料，人工稍加拌和，分层装入模具中，每层入料后，用捣棒压实，最后用抹子将多余的混凝土刮去，并对端部进行精加工，自然养护24 h后脱模后，用抹灰砂浆对生态围挡板前后两表面进行抹面，浇水养护7 d后，进行植物的栽种。

(a)拆模后陶粒生态混凝土墙板

4.1.2其他制件的制作

底座采用C30混凝土浇筑制作，封顶块和立柱采用高强砂浆浇筑制作，浇水养护7 d后上漆，并可用于安装。

4.2 工程应用效果

本工程生态围挡各构件在工厂进行预制，完成植物种植后，运输至现场进行拼装施工。拼装施工前，要对安装区域做好地基的稳固及地面的平整工作，并做好水源与电源的连接准备。各构件运输到场后，利用小型吊具或叉车车辅助即可完成安装，安装完成后，安装上浇灌系统后照明系统后，即可使用。工程应用过程中的效果如图11所示，由图11可见，围挡墙体长满各类植物，植物生长茂密，绿色生态。