裝配式陶粒生態圍擋的制備及工程應用

尹新龍，王恒昌，林 東，趙可昕

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

1 概述

隨著城市的發展需求，市政工程建設及舊城區的改造，使得市區內出現較多的施工工地，為不影響人們的生活，必須為施工工地進行圍敝遮擋，一方面起來安全防護作用，另一方面對施工工地進行保護[1-5]。常見的圍閉方式根據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，施工時間長，易損壞，圍護功能差，難以重復利用，影響城市的整體容貌等[6-10]。

本文將圍墻結構根據功能的不同，將生態圍墻設計由不同類型的構件，采用拼裝的方式進行組合，生態圍墻的各構件主體由陶粒生態混凝土作而成，具有足夠的強度與耐久性，可長期使用，而且通過構件的拆裝，可對生態圍墻實行整體移除、搬運，實現生態圍墻的循環使用，一方面不會產生建筑垃圾，另一方面可節約成本。所制備的陶粒生態圍擋采用裝配式結構設計，具有可拆裝重復利用的功能，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保結構。

2 裝配式生陶粒生態圍擋設計

裝配式陶粒生態圍擋的設計高度為2.5 m(市區主要路段)，抗風穩定性不低于0.950 kPa。生態圍擋結構由主體結構、灌溉系統、(除塵系統)、照明系統組成，主體結構由墻體基座、種植墻體構件、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，上表面預埋有與立柱連接用的螺栓以及設有與種植墻體構件嵌套的凹槽，如圖1所示。

種植墻體構件是由生態混凝土澆筑而成的多孔板體，構件兩側面各設有一列突起，突起長為50 mm，寬為50 mm，安裝時與立柱嵌套；種植墻體構件的正面均布有植物種植孔，植物種植孔深入構件；植物種植孔傾斜向下，與構件正面呈約60°夾角，植物種植孔為直徑不小于30 mm的圓孔或面積相當的其他形狀的孔洞(如圖2所示)。

圖1 基座結構示意

圖2 種植墻體構件結構示意

立柱是由高強砂漿澆筑而成的棱柱體，截面為“H”型，立柱底部設用連接鋼板，連接鋼板設有螺栓孔，與墻體基座的預埋螺栓配套；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，實現連接鋼板與立柱主體一體化。立柱頂部設計有連接孔，用于與頂蓋構件連接；兩側中部各設計有一列深為55 mm、寬為55 mm的凹槽，凹槽用于與種植墻體構件嵌套安裝(如圖3所示)。

圖3 立柱結構示意

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

圖4 壓頂塊結構示意

澆灌系統設計見圖5，由按制器、進水管道、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。進水管道用于連接水源；澆灌管道鋪設于頂蓋的管線孔道內，并安裝有滴灌噴頭，滴灌噴頭設于頂蓋的澆灌孔內，用于對植物進行澆灌。

圖5 澆灌系統示意

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

圖6 照明系統示意

裝配式陶粒生態圍擋結構由主體結構、灌溉系統、(除塵系統)、照明系統組成，主體結構由墻體基座、種植墻體構件、立柱、頂蓋拼裝組合而成，組合后的設計如圖7所示。

圖7 裝配式生陶粒生態圍整體結構示意

3 生態圍擋的種植試驗

生態圍擋上植物的種植，由于其豎直結構的特點，植物只能在構件內和多孔生態混凝土時扎根生長，為此，植物所需的營養物質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

生態圍擋上植物生長環境相對較為來劣，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 種植試驗用苗示意

3.2 種植試驗

將植物苗種植在墻體構件上，并與其他構件組裝成整體，安裝澆灌系統，每天定時對墻體進行澆灌，并每月使用營養液進行澆灌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，只需定時進行澆灌及補充營養，植物均能夠正常生長發育，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，從而影響外觀質量，只需定期對其修剪即可。

(a)1個月

4 裝配式生陶粒生態圍擋的工程應用

工程應用于廣州市某地鐵盾構始發點及車站建筑工地，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采用生態圍墻進行圍擋。

4.1 生態圍擋的制備

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，采用自落式攪拌機進行生態混凝土的制作，往攪拌機中加料，其加料的順序為陶粒+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，最后用抹子將多余的混凝土刮去，并對端部進行精加工，自然養護24 h后脫模后，用抹灰砂漿對生態圍擋板前后兩表面進行抹面，澆水養護7 d后，進行植物的栽種。

(a)拆模后陶粒生態混凝土墻板

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砂漿澆筑制作，澆水養護7 d后上漆，并可用于安裝。

4.2 工程應用效果

本工程生態圍擋各構件在工廠進行預制，完成植物種植后，運輸至現場進行拼裝施工。拼裝施工前，要對安裝區域做好地基的穩固及地面的平整工作，并做好水源與電源的連接準備。各構件運輸到場后，利用小型吊具或叉車車輔助即可完成安裝，安裝完成后，安裝上澆灌系統后照明系統后，即可使用。工程應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。

圖11 裝配式陶粒生態圍擋的工程應用效果

5 結語

1) 設計了一種以陶粒生態混凝土為種植墻體構件的生態圍擋，生態圍擋結構由主體結構、灌溉系統、(除塵系統)、照明系統組成，主體結構由墻體基座、種植墻體構件、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的植物進行種植試驗，通過6個月的觀測，只需定時進行澆灌及補充營養，植物均能夠正常生長發育，且植物不會過快生長，變成大型植株，從而影響外觀質量，只需定期對其修剪即可。

3) 在工廠預制了生態圍擋各構件并完成了植物種植后，運輸至現聲進行拼裝的形式進行施工。工程應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。