周博士考察拾零（六十三）合成木骨架塑料大棚

者曾在2013年第1期《農(nóng)業(yè)工程技術(shù)·溫室園藝》雜志上報(bào)道過(guò)一種利用回收的廢舊農(nóng)膜加工制造的日光溫室骨架[1]。那篇文章中的回收材料為地膜和塑料薄膜，加工成的骨架用作日光溫室的拱架。2015～2016年，筆者在陜西考察期間多次看到了另外一種利用硬質(zhì)廢舊塑料加工制作的塑料大棚骨架（俗稱(chēng)“合成木骨架”）。現(xiàn)介紹給大家，供大家在溫室大棚的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和廢舊材料的循環(huán)利用中參考和借鑒。

原料制備

合成木塑料大棚骨架的原料是回收的硬質(zhì)塑料，如電視機(jī)外殼、汽車(chē)用塑料件、塑料管件等，原材料來(lái)源豐富，但成分復(fù)雜（圖1a）。因此，用這些材料制成的骨架在力學(xué)、熱學(xué)等物理學(xué)性質(zhì)方面存在較大差異。但與地膜和塑料薄膜相比，硬質(zhì)塑料材料表面干潔、材質(zhì)薄脆，所以在原料制粒前沒(méi)有必要進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的清洗，可直接將硬質(zhì)塑料擠壓或錘擊成碎片后進(jìn)行研磨（圖1b），研磨成粉后再進(jìn)行原料配比，經(jīng)過(guò)配比的粉末原料進(jìn)入造粒機(jī)造粒，即成為后續(xù)加工的原料（圖1c）。

型材成型

制粒后的原料送入成型機(jī)，經(jīng)過(guò)熱熔、擠壓成型、冷卻定型等環(huán)節(jié)（圖2a）最終加工成“工”字形截面型材（圖2b）。

由于硬質(zhì)塑料抗壓性能優(yōu)于抗拉性能，為了增強(qiáng)材料的抗拉強(qiáng)度，材料成型過(guò)程中，在型材的受拉側(cè)下緣內(nèi)置了一根抗拉鋼板型材（圖2c，其結(jié)構(gòu)承力原理基本同鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的受拉鋼筋）。此外，由于型材為擠壓成型，成型過(guò)程中改變模具很容易形成各種形狀的截面。為滿(mǎn)足塑料大棚固膜的需要，在“工”字形型材的上下表面都直接擠壓出用于固膜的卡槽（圖2c、圖3），這樣不僅省去了安裝塑料薄膜的卡槽，而且為型材兩側(cè)安裝雙層塑料薄膜創(chuàng)造了條件，是一種經(jīng)濟(jì)有效的好方法。

成型后的型材可按照塑料大棚拱架的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度進(jìn)行截?cái)唷⒋a垛、貯存（圖2b），塑料大棚拱架制作過(guò)程中不再需要對(duì)接延長(zhǎng)或截?cái)嗫s短，有效節(jié)省了原材料和連接件用量，也節(jié)約了拱架制作加工和安裝的成本，是大棚拱架工廠(chǎng)化生產(chǎn)的理想模式。

拱桿成型

工廠(chǎng)加工成型的型材為直桿，便于貯藏（節(jié)約貯藏空間）和運(yùn)輸（較成形拱桿運(yùn)輸量大）。但直桿不能直接用作拱形大棚拱架，還需要在塑料大棚建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)直桿進(jìn)行彎曲成型。

彎曲成型的方法是將直桿型材放入內(nèi)置電熱絲的加熱爐內(nèi)（圖4a），在高溫作用下軟化型材。軟化后的直桿型材從加熱爐中拉出后快速移動(dòng)到拱架成形模具上按照模具形狀成形（圖4b），同時(shí)在其表面噴灑涼水使其快速冷卻并硬化。初步硬化后的拱架，從成形模具上脫模后就近碼垛（圖4c），同時(shí)騰出成形模具進(jìn)行下一根拱桿的成形。碼垛的拱桿應(yīng)在關(guān)鍵部位設(shè)置豎直擋桿，以保證成形拱桿在冷卻過(guò)程中不會(huì)發(fā)生二次變形。待拱桿完全冷卻后即可用于大棚結(jié)構(gòu)安裝。

塑料大棚結(jié)構(gòu)與安裝

經(jīng)過(guò)軟化成形冷卻固化的拱桿即是塑料大棚的拱桿或骨架。按照設(shè)計(jì)的拱桿間距，首先進(jìn)行基礎(chǔ)澆筑。

基礎(chǔ)澆筑的方法是首先在拱桿基礎(chǔ)所在位置的地基上用螺旋鉆鉆孔到設(shè)計(jì)深度以上20～30 cm（圖5a），然后夯實(shí)地基到基礎(chǔ)底面設(shè)計(jì)深度，在基坑內(nèi)灌注設(shè)計(jì)配比的細(xì)石混凝土至拱桿基部設(shè)計(jì)高度以下5～10 cm，將所有基坑灌注混凝土澆筑完成后，應(yīng)設(shè)置保濕設(shè)施以保持混凝土硬化，待基礎(chǔ)混凝土硬化到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的60%以上后將所有基礎(chǔ)表面二次抄平到設(shè)計(jì)標(biāo)高，并開(kāi)始安裝大棚拱架（圖5b），同時(shí)用斜撐和縱向系桿（圖5c）將所有安裝拱架形成穩(wěn)定安裝單元，并最終完成全部骨架及兩側(cè)山墻的安裝（圖6）。

由于合成木拱架為“工”字形截面，且截面尺寸較大，傳統(tǒng)的裝配式鍍鋅鋼管塑料大棚骨架的抱箍或卡具連接方式基本不能適用。為此設(shè)計(jì)者專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了一種兩端配有車(chē)絲扣的鋼管作為縱向系桿，用螺母通過(guò)中間連接件直接連接相鄰兩根縱向系桿（圖5c）。這種連接方式可以使構(gòu)件全部工廠(chǎng)化生產(chǎn)，加工精度和質(zhì)量有可靠保障，提高了現(xiàn)場(chǎng)安裝的速度和精確度，大幅度降低安裝成本。

大棚保溫與通風(fēng)

成型拱桿由于上下表面均預(yù)制了固膜卡槽，所以，這種骨架可以在其上下表面分別安裝塑料薄膜，形成雙層保溫膜結(jié)構(gòu)塑料大棚，可增強(qiáng)塑料大棚的保溫性能（圖7a）。為了增強(qiáng)塑料大棚的通風(fēng)降溫性能，設(shè)計(jì)采用了在大棚兩側(cè)側(cè)墻分別安裝內(nèi)外膜雙層手動(dòng)卷膜開(kāi)窗機(jī)（圖7b、圖7c），同時(shí)在外膜位置安裝固定的防蟲(chóng)網(wǎng)，用于通風(fēng)期間大棚的防蟲(chóng)。

由于大棚通風(fēng)只采用了兩側(cè)卷膜通風(fēng)的模式，通風(fēng)口的高度受到一定限制，室內(nèi)屋脊處的熱量難以快速排除，因此大棚內(nèi)中上部空間的溫度會(huì)較高，這對(duì)種植低矮葉菜作物影響可能較小，但對(duì)種植黃瓜、番茄、辣椒、茄子等高大吊蔓作物，頂部高溫可能會(huì)直接影響作物的正常生長(zhǎng)發(fā)育。對(duì)于長(zhǎng)度較短的大棚，開(kāi)啟兩端山墻大門(mén)，在大棚中形成穿堂風(fēng)，可有效降低大棚內(nèi)的高溫，但在長(zhǎng)度較長(zhǎng)的大棚中，這種措施的降溫效果十分有限，應(yīng)設(shè)法在大棚的屋脊處開(kāi)設(shè)通風(fēng)口，以增強(qiáng)大棚的自然通風(fēng)降溫能力。

合成木骨架是一種新型材料骨架，是一種低碳、環(huán)保、生態(tài)的資源利用模式，很值得提倡和推廣。但由于這種骨架的原料來(lái)源復(fù)雜，成分多樣，可能會(huì)直接影響骨架材質(zhì)的一致性，尤其是塑料材料的抗高溫和耐低溫性能會(huì)因?yàn)椴牧铣煞植煌兴兓筒闹圃鞆S(chǎng)家應(yīng)在配料過(guò)程中分析清楚材料的組成成分，并針對(duì)材料組分添加合適的添加劑，以提高或改良材料的性能，使其力學(xué)和熱學(xué)等物理學(xué)性能得到同步提升，延長(zhǎng)塑料大棚骨架的使用壽命，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 周長(zhǎng)吉. 周博士考察拾零（二十二）利用回收廢舊農(nóng)膜加工制造溫室骨架[J]，農(nóng)業(yè)工程技術(shù)（溫室園藝），2013，33（1）：26～30.