淺談新型裝配式牛舍的施工方法

孟小麗

（新疆農業(yè)職業(yè)技術學院，新疆 昌吉 831100）

1 新型裝配式牛舍的背景

隨著人們生活水平的不斷提高，我國對牛奶、牛肉及奶制品的需求量與日俱增，但與世界平均水平相比，仍有較大差距。以2018年為例，我國牛奶的人均占有量為22.1 kg，僅相當于世界平均水平的二分之一，同發(fā)達國家相比更是僅為五分之一[1]。目前，我國豬肉、水果以及蔬菜等的人均占有量已經處于世界中上流水平，相較之下，乳業(yè)的發(fā)展相對滯后。

牛奶、牛肉及奶制品，對于提高我國全民的體質具有重要的作用，農業(yè)農村部在《2020年畜牧獸醫(yī)工作要點》中也提出要大力發(fā)展畜牧業(yè)。與此同時，住房和城鄉(xiāng)建設部、財政部也作出相應的政策傾斜，對于裝配式建筑的應用及推廣給予了一定財政獎勵、補貼政策。隨后，我國各地區(qū)發(fā)布了各種政策來推動畜牧業(yè)的發(fā)展。如：新疆地區(qū)推出的《新疆維吾爾自治區(qū)畜牧業(yè)現(xiàn)代化“十三五”發(fā)展規(guī)劃》，對于強化生產保障體系建設、大力推進畜牧業(yè)的發(fā)展作出了詳細規(guī)劃。但隨著“退牧還草”工程的實施，放養(yǎng)型畜牧業(yè)已經不適應當前的發(fā)展形勢，為牛建設一個優(yōu)質的“安居工程”成為重要研究內容。

傳統(tǒng)的牛舍建設仍是以落后的“紅磚青瓦”為主，即利用傳統(tǒng)的砌體結構、瓦屋頂現(xiàn)場搭建。傳統(tǒng)式牛舍建筑具有以下的缺點[2]：

1）施工效率低。傳統(tǒng)建造方法施工現(xiàn)場工作量大，機械化程度低，施工工期長，項目管理難度大。

2）施工質量影響因素較多。牛舍多建于偏遠郊區(qū)等遠離城市的位置，選址所在地交通不便利、施工環(huán)境較為復雜，勞務分包人員的專業(yè)施工技能普遍不高，施工質量難以控制。

3）施工過程污染大。大量的現(xiàn)場作業(yè)導致產生噪聲污染、泥漿污染、灰塵固體懸浮物污染、光污染及大量的建筑垃圾固體廢棄物，對周邊環(huán)境危害大。

4）冬季施工困難。我國大陸北方地區(qū)冬季施工期較長，一般持續(xù)3個月，東北北部地區(qū)則長達6個月。牛舍的冬季施工普遍存在混凝土凝結硬化難、養(yǎng)護困難等問題，且冬季施工措施費較高，相較之下，夏季施工較節(jié)省成本。

現(xiàn)有牛舍在養(yǎng)殖過程中還存在室內日照時間、通風換氣、保溫、衛(wèi)生不到位等問題。

2 新型裝配式牛舍的施工方法

2.1 選擇地址

本次新型裝配式牛舍的應用，以新疆塔城地區(qū)為主進行研究，該地區(qū)屬于中溫帶干旱和半干旱氣候，受到季風、北部寒流、地形等因素的影響，氣候變化大。但由于季風以及高原冰川水源的滋養(yǎng)，這里孕育了諸多優(yōu)質的天然牧場，是我國重要的畜牧業(yè)大區(qū)。同時，受到北部寒流以及沙漠的影響，尤其是在秋冬季節(jié)，會有較大的風甚至沙塵暴的出現(xiàn)。因此，牛舍的設計以及施工建造，必須充分地考慮上述因素，才能達到更好的效果。同時，夏季溫度最高可達42 ℃，冬季溫度較低，對于牛舍的通風以及防寒保溫功能提出了更高的要求。結合牛的生養(yǎng)規(guī)律，對牛舍功能的靈活性也有了新的需求，可裝配式牛舍的現(xiàn)實意義更為可觀。牛舍在新疆地區(qū)相對惡劣的氣候環(huán)境下實際應用效果優(yōu)越，對于后續(xù)向其他地區(qū)的推廣具有積極的作用。

2.2 牛舍建造

本研究充分結合新疆塔城地區(qū)氣候條件，設計了適合該地區(qū)廣泛推介的新型裝配式牛舍，該牛舍施工搭建便捷，部分材料可反復利用，便于通風、采光、飼養(yǎng)、清糞，溫度可控，有利于牛的生長。其包括了底座和牛舍主體兩部分，其中最首要的工作就是混凝土基礎底座的澆筑，底座的質量直接關系到牛舍的質量。而對于牛舍本體來說，最重要的則為兩大集成系統(tǒng)——通風系統(tǒng)和自流系統(tǒng)。

2.2.1 牛舍混凝土底座的澆筑

為了在提高混凝土底座質量的同時，兼顧到成本的控制，針對牛舍混凝土底座的施工采用二次成型澆筑方法。在進行底座的鋼筋排列施工過程時，無需考慮混凝土底座單獨預制模板，而是采用隔板的方式將鋼筋隔斷，待主體和底座連接部位的混凝土澆筑完成之后，再拆掉隔板，將澆筑完成處的毛刺進行清理后，對周邊位置進行二次澆筑。這種方法可以保證主體和預制柱固定柱的連接整體性。同時，通過分開澆筑，也可以加快工程的進度。

2.2.2 牛舍通風系統(tǒng)

由于牛的汗腺較不發(fā)達，而且新陳代謝旺盛，腺體分泌的代謝物的量也較多。當溫度較高、空氣流動性不好時，容易引起呼吸急促、食欲減退的現(xiàn)象，尤其針對奶牛，會降低其產奶量。因此，牛舍通風系統(tǒng)的施工，在新型裝配式牛舍的整個功能中占據重要的地位。

通風系統(tǒng)由帶進風機的柵欄型進風口和帶排風機的條形排風口組合而成，通過提高牛舍內部的空氣流通速度，來達到通風、循環(huán)、降溫的目的。在進行組裝前，將進風口和排風口在主體墻的頂部進行切割，將風機嵌入牛舍的主體墻上，并在四周粘涂聚甲基丙烯酸類的膠水，提高風機的穩(wěn)固程度。進風口和排風口的材質選用環(huán)保的可降解材料——聚碳酸酯，同時，為了保證進風口始終位于牛舍建設區(qū)域主風的迎風面上，其與牛舍主體墻采用合頁的形式連接，隨時可以根據主風向的改變而調節(jié)進風口角度，保證牛舍內部污濁空氣能夠被有效排出[3]。

2.2.3 牛舍自流系統(tǒng)

牛舍的自流系統(tǒng)也是新型裝配式牛舍的重要組成部分，主要用于喂食、處理殘留食物以及牛的排泄物。對于排糞系統(tǒng)，采用漏糞溝的結構形式來實現(xiàn)自流。漏糞溝通過插銷結構固定在側面的隔板上，并選擇PVC材質的導糞管，將其連接到化糞池，連接處使用緊固螺絲固定。

為了提高牛舍地面的干燥性、舒適度，使其不易返潮，還會在漏糞溝上方嵌入若干隔板，形成一個避空的情況，在噴灑式清糞器工作的同時，利用材料找坡對排泄物進行及時處理。與傳統(tǒng)牛舍相同，裝配式牛舍在建設漏糞溝時，越遠離化糞池端的坡度越低，便于牛的排泄物順利排走。而對于喂食系統(tǒng)，則采用在牛舍側邊加裝引流板的形式，引流板借助牛舍內部隔板上預制的掛鉤進行固定。整個喂食系統(tǒng)流道也是呈現(xiàn)微微傾斜的角度，便于喂食后的清理，有效提高牛舍室內環(huán)境和空氣清潔度。

3 新型裝配式牛舍的效果

3.1 施工周期短、難度低

對于裝配式牛舍來說，由于大部分組件都是經過預處理后運輸到施工現(xiàn)場，再進行組裝，其施工速度快，有效縮短了項目施工工期。同時，在現(xiàn)場裝配時無需砌筑基礎，也無需進行現(xiàn)場鋼筋綁扎及支模工作，有效地減少了現(xiàn)場施工作業(yè)流程和施工時間，特別是極大地縮短了等待現(xiàn)澆混凝土達到要求強度所需的凝結硬化的時間。所需的預制構件出廠時都已達到材料要求的早期強度，能有效克服目前冬季施工時混凝土凝結硬化難、養(yǎng)護困難等問題，季節(jié)適應性強。

3.2 施工質量高

裝配式牛舍組件的生產可在工廠進行整體預制，制作過程全機械化，標準化程度高，形狀和尺寸的精確度高，且在工廠進行蒸汽養(yǎng)護等處理后不容易產生收縮裂縫等后續(xù)問題。在進行組裝時，預制構件的吊裝、裝配均通過構件上預制的連接件控制其定位，避免了因人為因素而造成的施工質量的隨機性波動，質量穩(wěn)定可控，使用壽命更長[4]。

3.3 環(huán)保性能強

采用裝配式構件的牛舍可以大幅減少施工現(xiàn)場澆筑混凝土的濕作業(yè)過程，減少現(xiàn)澆混凝土施工污染，減少多個工序產生的施工噪聲，減少現(xiàn)場揚塵，改善漿水到處流淌的狀況，節(jié)省現(xiàn)場用水量，也減少人體接觸濕混凝土對肌膚傷害的機會，提高對施工人員的健康保障。

3.4 通風性強

通過避免對流式風口設計，通過上部進風、下部排風的方式，滿足了牛舍內部的通風需求，上部送入的新風將舍內舊風擠壓出去，通風徹底，確保牛舍內部的空氣順利流動。牛舍內干燥，冬暖夏涼，地面應保溫，不透水，不打滑，且污水、糞尿易于排出舍外。舍內清潔衛(wèi)生，空氣新鮮。做到有效降低牛舍成本。

4 新型裝配式牛舍的設計

新型裝配式牛舍的設計還要根據當地的氣溫變化和牛場實際生產的情況、用途等因素來確定，就地取材，經濟實用。同時，要符合獸醫(yī)衛(wèi)生要求，建設科學合理、有條件、質量好、經久耐用的牛舍。

4.1 新型節(jié)能材料的研究

對于奶牛來說，夏季溫度必須低于30 ℃，冬季則要高于10 ℃，在此條件下才能正常產奶。大量的研究表明，在15 ℃的環(huán)境下，每頭牛的顯熱量為2 004.74 kJ/h，此時，牛舍的覆蓋材料的傳熱系數必須低于0.9 W/(m2·℃)。在這個條件下，選擇厚度為60 mm的改性聚碳酸酯板作為主體材料，其具有保溫、隔熱、通風效果好、耐候性強以及安裝方便的特點。對于側開窗來說，依舊選擇改性聚碳酸酯材質，厚度選擇8 mm。傳統(tǒng)牛舍主要使用玻璃材質，兩者性能比較如表1所示。對于新疆塔城地區(qū)來說，受風沙侵擾較大，因此，抗沖擊性能也是必須考量的因素之一，PC板與玻璃的抗撞擊性能比較如表2所示。測試原理為采用一定質量的鋼球，在不同下落高度條件下觀察試樣是否有裂紋出現(xiàn)，取產生裂紋前一個高度作為抗沖擊強度的極限值，由數據可以發(fā)現(xiàn)PC板相較玻璃具有更高的抗沖擊性能，更具備應用價值[5]。

表1 玻璃與PC板的對比

表2 落球沖擊試驗

此外，四面墻體可由活動卷簾代替，活動卷簾采用塔城地區(qū)常見的鴨茅等植物制成，具備良好的環(huán)保性和節(jié)能性。在夏季時可將卷簾拉起，使封閉式牛舍變成棚式牛舍，自然通風效果好，減少進風機和排風機的使用，同時可以增加牛舍的采光程度。而到冬季時，將卷簾放下，達到保溫的效果[6]。

4.2 加固材料的研發(fā)使用

為了應對塔城地區(qū)的大風沙環(huán)境，裝配式牛舍必須有相當高的緊固度。一般底座采用鋼筋混凝土的形式，牛舍的主體為鋼材結構，側板則使用輕質隔墻材料。該材料為一種空心樓板，兩邊設置公母榫槽，在進行現(xiàn)場安裝時，只需要將板材垂直擺放，在榫槽的位置涂敷少量的嵌縫砂漿即可進行拼接。通過嵌縫砂漿的黏附作用，可以將隔墻材料緊緊貼敷在鋼筋以及底部的混凝土底座之上，提高裝配式牛舍的牢固性。同時，在施工過程中，可以輕松地對其進行切割、鉆孔、倒角等操作，使得安裝過程的便捷性大大提高。

該裝配式牛舍著力改革傳統(tǒng)農業(yè)分散、低效、易污染的養(yǎng)殖方式，打造循環(huán)經濟下肉牛養(yǎng)殖大生態(tài)圈的項目模式，根據新疆的地域特點及資源優(yōu)勢，利用農村的秸稈資源就地就近直接加工轉化成秸稈膨化“罐頭”飼料，就地發(fā)展規(guī)模化肉牛、羊生態(tài)養(yǎng)殖，糞便再利用（蚯蚓養(yǎng)殖），形成以自主的飼料技術為核心、肉牛養(yǎng)殖為重點、融合發(fā)展為目標的循環(huán)經濟全產業(yè)鏈新模式。其中，這種裝配式牛舍從根本上徹底解決農村規(guī)模化托管式集中養(yǎng)殖的場地材料重復使用問題，結合秸稈膨化“罐頭”飼料飼喂后經過腹還田，改良了土壤，是發(fā)展現(xiàn)代農業(yè)和循環(huán)經濟的重要舉措。

施工理念以循環(huán)經濟理念為出發(fā)點，在牛舍施工過程中，提倡材料的反復利用，注重材料環(huán)保節(jié)能性能的體現(xiàn)，用可移動、可拼裝、可調節(jié)式防風抗沙的綠色環(huán)保屋面板及墻體構件，改善牛舍居住環(huán)境，提高建筑整體的通風、采光性能。降低牛舍建造成本，增加其主要構件使用的次數，有效提高牛舍的經濟效益。

5 結束語

新型裝配式牛舍由混凝土底座和牛舍主體兩部分組成，相較于傳統(tǒng)的牛舍結構，由于其可以通過預制后再組裝，可以顯著地縮短施工的周期；同時，通過構件標準化的預制，可以避免因人為的偶然因素疏忽造成不良影響。工業(yè)化施工有效地保證了拼裝組件質量的穩(wěn)定性、可靠性、安全性，為高質量牛舍的建筑打下堅實的基礎。通過榫卯結構、粘接結構可以快速實現(xiàn)拼裝的定位和固定，保證牛舍的成品質量。除此以外，這種新型牛舍結構的可拆裝性使其具有足夠的靈活性，還可以適用于移動式的畜牧方式，對于移動集成化養(yǎng)殖的推進具有重要的現(xiàn)實意義。

該設計為打造新疆特色的有機肉品牌，實現(xiàn)農業(yè)現(xiàn)代化和農民持續(xù)增收提供支撐。設計過程中變廢為寶是發(fā)展農業(yè)循環(huán)經濟的有效措施，很大程度上提高了當地秸稈使用率，減少大氣污染，保護生態(tài)環(huán)境。裝配式建筑的應用大大降低了建設成本，有機肥修復了多年形成的鹽堿板結土地，是實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的新舉措。