日光溫室夯土墻耐久性試驗研究

摘要：日光溫室是我國北方重要的設(shè)施農(nóng)業(yè)類型之一，夯土墻是其常用的一種后墻。為了探究日光溫室夯土墻的耐久性及其影響因素，本試驗以日光溫室夯土墻為研究對象，取墻體土塊重塑進(jìn)行吸水試驗與無側(cè)限抗壓試驗。結(jié)果表明，試樣的質(zhì)量在吸水試驗0～10min內(nèi)增長最快，之后增長速率逐漸減小；試樣的吸水率在夯實度更高、養(yǎng)護(hù)齡期更長與養(yǎng)護(hù)方式為濕養(yǎng)時更低；試樣的抗壓強度隨著養(yǎng)護(hù)齡期與夯實度的增加而增大。本文對日光溫室夯土墻體的耐久性影響因素作出了分析，為日光溫室夯土墻體的建造與維護(hù)提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：日光溫室；夯土墻；耐久性

設(shè)施農(nóng)業(yè)是保證糧食供給和增長農(nóng)民收入的重要手段，經(jīng)過多年發(fā)展，我國設(shè)施農(nóng)業(yè)在規(guī)模和技術(shù)裝備水平等方面顯著提升，為推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化提供了有力支撐[1]。日光溫室是設(shè)施農(nóng)業(yè)其中一種，在我國北方特有的氣候條件下發(fā)揮著重要作用，近年來，日光溫室由于其建造便捷和造價低廉的特點呈現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢[2]。

日光溫室的墻體是其區(qū)別于其他類型溫室的主要標(biāo)志，包括位于日光溫室北側(cè)的后墻與兩側(cè)的山墻，其中后墻的材料使用和建造方式呈現(xiàn)出多種形式[3]，夯土墻是日光溫室墻體常見的類型之一，它的墻體使用材料可以在建造地點直接取得，且具有良好的保溫性能，為我國北方農(nóng)業(yè)實現(xiàn)反季節(jié)生產(chǎn)創(chuàng)造了有利條

件[4]。但由于土壤本身的性質(zhì)與日光溫室使用年限、建造和管理等條件的限制，存在種植效率低和溫室結(jié)構(gòu)老化嚴(yán)重等問題[5]。隨著《全國現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)建設(shè)規(guī)劃（2023—2030年）》[6]的發(fā)布，對老舊日光溫室的升級改造提出了新要求，日光溫室夯土墻體的維護(hù)與改造是關(guān)鍵之一。

夯土建筑在我國有著悠久的使用歷史，是我國主要民居建筑形式之一，但它在受到雨水侵蝕后會發(fā)生強度的變化，這使夯土建筑的應(yīng)用存在一定的局限

性[7]。日光溫室夯土墻的建造和使用與傳統(tǒng)民用建筑相似，極易受到水的干擾，尤其是長期處于溫室內(nèi)部濕度較高的環(huán)境下，對夯土墻的耐久能力要求更高，對日光溫室夯土墻耐久性的研究較為重要。

1 試驗方案

1.1 試驗材料選用

本試驗通過取日光溫室夯土墻土體進(jìn)行重塑的方式制樣，以楊凌地區(qū)廢棄溫室（圖1）墻體土塊作為試驗材料，將土塊碾碎后測其基本物理性質(zhì)，測得結(jié)果如表1所示，之后將土樣曬干準(zhǔn)備下一步制備。

1.2 試樣制備與試驗方案

試樣的制備參考日光溫室夯土墻的建造方法，夯土墻在建造時傳統(tǒng)的方法是使生土的含水率達(dá)到“手握成團(tuán)、落地開花”，試驗時通過使土樣達(dá)到最優(yōu)含水率來實現(xiàn)。使用夯土器將曬好的土樣夯實，分別按照夯實度93％、95％和97％制成試樣，通過配比不同體積的濕土來控制試樣的夯實度，試樣為直徑40 mm，高度75 mm的圓柱體，每組制成4個土模塊，共制成試樣

36個，試樣制成后分別在潮濕條件下和自然條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，將試樣養(yǎng)護(hù)7 d、14 d和28 d后進(jìn)行吸水試驗和無側(cè)限抗壓強度試驗，試驗部分使用儀器如圖2所示。

吸水試驗：目前對于土的吸水性試驗沒有具體的標(biāo)準(zhǔn)，各種試驗的共性是將土模塊直接放入水中一段時間后測量其質(zhì)量，之后評價其吸水性能。本試驗將養(yǎng)護(hù)好的夯土試樣取出后測其質(zhì)量，然后將試樣豎立于盛有水的容器中，液面高度為試樣高度的1/10，試驗過程如圖3所示。將試樣在水中放置60 min，每10min取出試樣擦干其表面后測量質(zhì)量，根據(jù)下式計算其吸水率R[8]：

式中：為浸水后試樣的質(zhì)量，g；為養(yǎng)護(hù)完成時試樣的質(zhì)量，g。

無側(cè)限抗壓試驗：將養(yǎng)護(hù)好的試樣取出后迅速測量其尺寸，以減少因環(huán)境變化對試樣性能的影響，在儀器與試樣接觸部位涂抹適量潤滑劑，將試樣放置于無側(cè)限抗壓儀上，以0.5%/min的加載率進(jìn)行試驗，當(dāng)應(yīng)變達(dá)到10％時停止加載，儀器量力環(huán)系數(shù)為2.5725N/0.01 mm。

2 結(jié)果與分析

2.1 吸水試驗

試驗測得不同試樣在10～60 min浸水后的質(zhì)量如圖4所示。從圖中可以看出，隨著試樣浸水時間的增加，試樣的質(zhì)量呈現(xiàn)增長的趨勢，且增長速率逐漸減小，在0～10 min內(nèi)質(zhì)量增長幅度最大，在20～60 min內(nèi)質(zhì)量增長幅度較小。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因是土體本身的性質(zhì)，土中存在一定的孔隙，剛放入水中時水迅速涌入土中孔隙，而在靠后的時間里，由于土中孔隙已經(jīng)趨于飽滿，試樣質(zhì)量增長緩慢。

為了更加直觀地了解試樣質(zhì)量增長速度，按照式（1）計算不同試樣的吸水率，計算結(jié)果如圖5所示。將干養(yǎng)與濕養(yǎng)兩種養(yǎng)護(hù)方式的試樣吸水率進(jìn)行對比，總體而言干養(yǎng)試樣的吸水率普遍高于濕養(yǎng)試樣，這是由于干養(yǎng)的試樣在養(yǎng)護(hù)過程中與空氣直接接觸，土中水分流失較多，導(dǎo)致試樣含水率相對較低，在試驗過程中吸收水分更多。

從圖5中可以看出，無論試樣是干養(yǎng)還是濕養(yǎng)，當(dāng)夯實度更大時，試樣的吸水率更低。試驗時試樣的體積是一定的，夯實度越大，也就意味著試樣中土顆粒的含量就越多，相對而言土中孔隙的含量就越少，吸水過程中提供的空間有限。

試驗時試樣的養(yǎng)護(hù)時間分別為7 d、14 d和28 d，由實驗結(jié)果可以得出，在0～28 d，試樣的養(yǎng)護(hù)時間越長，試樣的吸水率越低，這種趨勢在干養(yǎng)方式的試樣中表現(xiàn)更為突出。試樣為干養(yǎng)時，隨著養(yǎng)護(hù)時間增加，土中水分與自然環(huán)境趨于飽和，導(dǎo)致其吸水率相對減幅更大，而濕養(yǎng)下的試樣不直接與空氣接觸，這種趨勢更不明顯。

2.2 無側(cè)限抗壓試驗

不同養(yǎng)護(hù)方式與夯實度的試樣無側(cè)限抗壓試驗結(jié)果如圖6所示。從圖中可以看出，隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增加，試樣的無側(cè)限抗壓強度呈現(xiàn)增長的趨勢，在28 d時試樣的無側(cè)限抗壓強度最高。同等條件下濕養(yǎng)試樣的抗壓強度高于干養(yǎng)試樣，試樣的夯實度越大，試樣的無側(cè)限抗壓強度越高。

3 結(jié)論與討論

在吸水試驗中，不同試樣的質(zhì)量均隨著吸水時間的增長而增加，在0～10 min內(nèi)增長速率最大，之后逐漸減?。火B(yǎng)護(hù)方式為濕養(yǎng)、養(yǎng)護(hù)時間更長和夯實度更大的試樣吸水性更低，無側(cè)限抗壓強度更高，耐久性更好。

水對夯土墻的干擾是日光溫室墻體發(fā)生破壞或變形的主要原因之一，而日光溫室內(nèi)部高濕度環(huán)境與外部降雨都會造成夯土墻含水率的增高。除了在日光溫室使用過程中使用防水措施進(jìn)行保護(hù)，在日光溫室建造過程中通過增大夯實度、增長養(yǎng)護(hù)時間和使用濕養(yǎng)方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的方法可以有效降低夯土墻的吸水率，從而降低夯土墻在使用過程中的含水率，提高夯土墻的耐久能力，保證日光溫室在使用過程中的安全。

參考文獻(xiàn)

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