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        裝配式陶粒生態(tài)圍擋的制備及工程應(yīng)用

        2021-03-26 09:13:06尹新龍王恒昌趙可昕
        廣東水利水電 2021年3期
        關(guān)鍵詞:植物混凝土生態(tài)

        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(shí)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(jì)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(jì),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(shí)具備圍擋功能與綠化功能,圍敝工地的同時(shí)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(jì)

        裝配式陶粒生態(tài)圍擋的設(shè)計(jì)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(shí)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(jì)有連接孔,用于與頂蓋構(gòu)件連接;兩側(cè)中部各設(shè)計(jì)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(gè)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(gè)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(jì)見圖5,由按制器、進(jìn)水管道、澆灌管道組成??刂破骶哂卸〞r(shí)控制功能,控制澆灌時(shí)間和時(shí)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(shí)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(jì)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(shí)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(shí)間的觀測,只需定時(shí)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(gè)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(jì)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(jì)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(gè)月的觀測,只需定時(shí)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)。

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