随着城镇化进程不断加快, 生态环境维持和城市生活环境改善成为城市发展的首要任务, 城市绿化也凭借其可有效改善城市空气、调节微气候、缓解城市“热岛效应”、降低噪声污染、改善“千城一面”窘境等优势成为保障城市生态安全的主要措施和城市现代化建设的重要标志^[1]。城市绿化方式也随着城市建设进程不断改变, 从二维平面绿化到三维立体绿化, 绿化面积逐步增加, 不同地域植物种类的差异也有助于改变“千城一面”的城市发展带来的窘境。随着城市绿化发展, 垂直绿化成为城市绿化的主流, 墙体立体绿化方式首当其冲。对此, 从墙体绿化方式及技术创新入手, 阐述现有墙体绿化方式工艺技术、技术特点和优劣势, 本文从建筑自身结构特点出发, 利用墙体不受结构承载力限制的优势, 将传统墙体砌块变为有机填充墙砌块, 为有机建筑发展提供思路。

墙体绿化分类主要有藤蔓式、模块式 (固定式、课拆卸式) 、铺贴式 (毡布墙体绿化、水培式墙体绿化、种植毯式墙体绿化) 、种植槽种植式、布袋式墙体绿化、板槽式墙体绿化等^[26]。

1) 蔓藤式 (攀爬或垂吊式) 绿化方式主要在粗糙或有利于植物攀爬的墙面、隔断或挡土墙架设龙骨支架、钢丝网等辅助植物攀爬构造, 借助植物的生长特性从而达到绿化墙体的目的。可使用的植物包括爬山虎、紫藤、常春藤、凌霄、络石及爬行卫茅等攀爬能力强的植物。蔓藤式 (攀爬或垂吊式) 绿化方式适应面广、绿化效果较佳、景观时间持续较长, 但在墙面需要安装附加构件辅助植物生长, 形成整体墙面绿化需要较长时间, 冬季落叶影响观赏, 植物根部对建筑基础会造成一定影响。

2) 模块式绿化方式是将种植容器固定在墙面上的绿化方式, 模块式绿化方式可分为固定式和可拆卸式2种。固定式安装后不再拆卸, 因此具有一定的局限性, 但在短时间内形成一定景观效果;可拆卸式批量流水生产便于更换植物, 但是需要制作特定固定结构骨架, 工艺复杂, 成本高。

3) 铺贴式绿化方式是将植物种植在与建筑主体相连的介质层上, 具有一定的荷载承受能力, 包括毡布墙体绿化、水培式墙体绿化、种植毯式墙体绿化3种形式。主要优势在于植物种类选择性较大, 绿化面积可调, 绿化图案灵活多变。

4) 种植槽种植式是利用固定于墙体上的龙骨将种植槽固定在墙面, 并安装灌溉系统。该形式常选择马齿笕科、景天科、蕨类等常绿植物进行种植。

5) 布袋式墙面绿化是将植物种植在装有植物生长基材的布袋固定在软性植物生长载体上, 适用于室内或室外景墙、低矮墙体或临时性植物装饰等, 布袋式需要在袋内铺设。室外可种植黄金榕、变叶木、彩叶草等;室内墙面可选用白掌、红掌、绿萝、万年青等植物。

6) 板槽式墙面绿化是将植物种植在墙面装有填充轻质种植材料的V形板槽内, 并在槽内安装灌溉系统, 或将规格相同的盆栽脱盆放置槽内的绿化形式。常选用蕨类、彩叶植物、炮仗竹等开花植物。

1) 种植植物群落认识不足我国墙体绿化虽然种类繁多, 但实际应用尚有不足, 大多数城市绿化工作仍处于初步阶段, 有待进一步推广。对于生态学的应用层次不深, 对垂直群落发育的生物过程和生态过程认识不够, 缺乏科学布置。

2) 绿化方式应用受阻在墙体绿化方式推广过程中, 人们往往由于担心房屋结构受植物根系破坏、室内阴暗潮湿、夏天蚊虫太多、维护成本高等原因对墙体绿化不关注。

3) 种植种类选择空间不大在墙体绿化中攀爬植物通常是首选, 在课题研究中也集中于植物的选择搭配, 而施工技术创新往往被忽视, 从而限制了墙体绿化中种植植物种类的选择。

4) 后期养护管理力度不够对植物生长缺乏维护, 从而导致植物失去原有的设计效果, 甚至死亡。

5) 使用维护成本高绿化造价高、墙体绿化稳定性和持久性较差等阻碍墙体绿化的发展和应用进程。

针对墙体绿化发展过程中存在的问题, 结合建筑结构体系发展现状, 本文从墙体绿化方式及技术创新入手, 基于建筑自身结构特点, 利用墙体不受结构承载力限制的优势, 将传统墙体砌块变为有机填充墙砌块, 为有机建筑的发展提供思路。

本文基于内填充农作物秸秆的粉煤灰砌块的优良特性^[7], 结合相应的连接工艺, 用新型内填充农作物秸秆的粉煤灰砌块替代传统墙体砌块, 生产绿色环保、节能降耗的有机填充墙墙体砌块, 砌体的使用将会是绿化措施一种新的创新与突破, 其打破了常规的立体绿化, 使建筑物能够长出植物, 成为会呼吸的建筑, 同时实现建筑整体的三维立体绿化, 从而提高建筑绿化率, 降低能耗, 缓解城市热岛效应, 改善城市生活环境, 同时对未来紧缩的城市形态提供更多的绿色空间, 使城市生活更舒适。

本文提出采用尺寸为600mm×600mm×200mm (长×宽×厚) 的内填充农作物秸秆的粉煤灰砌块作为植物种植载体, 将内填充的农作物秸秆加工处理成植物培养基, 在不改变优良特性的同时又能提供植物生长所需要的养分, 内填充农作物秸秆空间尺寸为400mm×400mm×120mm (长×宽×厚) , 填充空间下部呈V字形, 向内下延伸15°。采用SBS耐根穿刺防水卷材作为根组防水材料, 解决植物根系对砌块的破坏以及由于潮湿带来的水分渗透对内墙面造成发霉等影响。利用以蜈蚣绳为主要导水材料形成灌溉网, 作为种植植物的水分输送系统。

该墙体绿化方式主要以填充墙粉煤灰砌块为主要载体形成墙体立体绿化, 其施工工艺可分为2种技术路线: ₍₁₎ 以传统填充墙砌筑工艺为主导配有灌溉网系统施工技术; ₍₂₎ 在建筑结构中的填充墙洞口安装相应砌块尺寸的槽钢竖梃网格, 并在槽钢竖梃预留螺栓孔, 便于砌块后期安装。在砌块上下连接缝中架设利用蜈蚣绳导水管形成墙体绿化种植灌溉系统。

传统砌筑工艺是选用内填充农作物秸秆粉煤灰砌块作为填充墙砌块, 采用砂浆砌筑工艺砌筑填充墙。砌块外侧装钢丝或纤维网格用于固定内填充植物生长基, 墙体内侧铺设直径40mmPVC给水管道, 管道内部贯穿蜈蚣绳导水纤维, 给水管道通过砌块内侧预留孔进入植物培养基内部, 满足植物成长需求。每块填充墙外部安装1个集水箱, 集水箱与建筑雨水集水箱相连, 集中为墙体绿化植物提供水源。填充墙内侧选用泡沫保温材料进行铺面, 使用防水砂浆抹面。

该工艺施工速度慢, 但给水管道方便安装, 成本低, 不足之处在于砌块为一次性固定, 后期无法进行相应更换, 同时给水系统维护困难, 这就对给水系统的PVC管道质量提出更高要求。由于给水管道在室内, 因此对砂浆的防水性能要求较高, 还要考虑室内墙面的防水隔潮。

槽钢竖梃螺栓连接工艺同样选用内填充农作物秸秆粉煤灰砌块作为填充墙砌块, 砌块内部填充物采用钢丝或纤维网格固定, 防止时间长后脱落。预先在填充墙洞口利用三角钢焊接制作而成的符合砌块尺寸大小的竖梃网格, 砌块在生产过程中经过设计预留螺栓孔, 在现场使用螺栓将砌块与竖梃相连固定。砌块之间固定后由于三角钢的构造原因, 砌块之间会产生缝隙, 这样就可利用缝隙作为给排水管道路径。因此, 选用相应尺寸的PVC给排水管, 内部贯穿蜈蚣绳导水纤维将给水管道架设在墙体外侧, 排水管道从砌块上部的预留孔进入植物培养基内部, 每一填充墙配有集水箱收集储存雨水, 满足植物生长所需水分, 给水系统随砌块安装依次从下至上同步进行, 方便管道架设。填充墙内侧选用泡沫保温材料进行铺面, 使用防水砂浆抹面。

该工艺在结构上对槽钢竖梃承载力要求高, 由于要使用槽钢竖梃作为砌块的安装骨架, 所以施工成本高。但其安装方便, 施工速度快, 并且给水系统在墙体外侧, 对室内影响相对较小, 相比较砌筑工艺来说对室内的防水隔潮要求较低, 给排水管道便于维护。同时砌块由螺栓连接, 因此在使用过程中可对其进行更换。

通过对内填充农作物秸秆的粉煤灰砌块保温墙体热工性能进行试验研究, 试验结果表明:内填充玉米秸秆粉料的粉煤灰砌块保温墙体的传热系数相比较于普通粉煤灰空心砌块墙体减小55.8%, 与加气混凝土砌块墙体的传热系数相近, 前者0.988W/ (m²·K) , 后者0.985W/ (m²·K) , 能大幅提高墙体的保温性能, 达到自保温要求。

刘艳峰等^[8]在夏季连晴高温期间对有无垂直绿化墙体的内外表面温度进行连续测试, 通过分析得出:墙体垂直绿化能够明显降低墙体外表面的温度峰值, 并能有效缓解西北地区“西晒”现象;同时对室内空气温度有“削峰填谷”作用, 避免室内空气温度大幅变化, 能够改善夏季室内热环境, 从而达到建筑节能目的。

通过上述研究成果可得出使用内填充农作物秸秆粉煤灰砌块作为墙体绿化的种植载体, 以此形成的墙体绿化对室内外温度具有明显的良好影响, 并能增加建筑的保温性能。

内填充农作物秸秆粉煤灰砌块利用农作物秸秆作为植物生长基, 利用粉煤灰作为填充墙主要材料, 既可提高建筑绿化面积, 实现三维立体绿化, 又可增加农作物秸秆和粉煤灰的利用率, 解决农村农作物秸秆问题及火力电厂粉煤灰的处理问题, 实现转废为宝, 扩大生态环境的改善效果。

本文对墙体绿化方式进行研究, 同时提出新型墙体绿化方式, 并对墙体绿化的施工工艺、优缺点及使用效果进行阐述, 分析该绿化方式的优势所在, 同时由于时间和经费有限, 文中所提的诸多问题有待进一步解决, 如:本文以由粉煤灰空心砌块孔洞内填充经防腐处理后的玉米秸秆填充材料按照掺配比例为玉米秸秆∶石膏∶水=1∶2.5∶2.5制作的内填充玉米秸秆粉料的粉煤灰砌块为技术参考。首先, 本文所提出的内填充农作物秸秆粉煤灰砌块需进行科学试验验证其力学性能、保温性能及对植物生长过程的影响;其次, 农作物秸秆转化为种植植物培养基目前缺乏技术支持, 加工技术需深入研究解决;三是槽钢竖梃网架的承载力需要试验进行验证能否满足墙体的要求;四是新型墙体绿化方式在应用中的实际效果需要试验数据进行统计分析, 方能为该方式的推广提供参考。