周博士考察拾零(六十三)合成木骨架塑料大棚

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者曾在2013年第1期《农业工程技术・温室园艺》杂志上报道过一种利用回收的废旧农膜加工制造的日光温室骨架[1]。那篇文章中的回收材料为地膜和塑料薄膜，加工成的骨架用作日光温室的拱架。2015～2016年，笔者在陕西考察期间多次看到了另外一种利用硬质废旧塑料加工制作的塑料大棚骨架（俗称“合成木骨架”）。现介绍给大家，供大家在温室大棚的结构创新和废旧材料的循环利用中参考和借鉴。

原料制备

合成木塑料大棚骨架的原料是回收的硬质塑料，如电视机外壳、汽车用塑料件、塑料管件等，原材料来源丰富，但成分复杂（图1a）。因此，用这些材料制成的骨架在力学、热学等物理学性质方面存在较大差异。但与地膜和塑料薄膜相比，硬质塑料材料表面干洁、材质薄脆，所以在原料制粒前没有必要进行专门的清洗，可直接将硬质塑料挤压或锤击成碎片后进行研磨（图1b），研磨成粉后再进行原料配比，经过配比的粉末原料进入造粒机造粒，即成为后续加工的原料（图1c）。

型材成型

制粒后的原料送入成型机，经过热熔、挤压成型、冷却定型等环节（图2a）最终加工成“工”字形截面型材（图2b）。

由于硬质塑料抗压性能优于抗拉性能，为了增强材料的抗拉强度，材料成型过程中，在型材的受拉侧下缘内置了一根抗拉钢板型材（图2c，其结构承力原理基本同钢筋混凝土结构中的受拉钢筋）。此外，由于型材为挤压成型，成型过程中改变模具很容易形成各种形状的截面。为满足塑料大棚固膜的需要，在“工”字形型材的上下表面都直接挤压出用于固膜的卡槽（图2c、图3），这样不仅省去了安装塑料薄膜的卡槽，而且为型材两侧安装双层塑料薄膜创造了条件，是一种经济有效的好方法。

成型后的型材可按照塑料大棚拱架的设计长度进行截断、码垛、贮存（图2b），塑料大棚拱架制作过程中不再需要对接延长或截断缩短，有效节省了原材料和连接件用量，也节约了拱架制作加工和安装的成本，是大棚拱架工厂化生产的理想模式。

拱杆成型

工厂加工成型的型材为直杆，便于贮藏（节约贮藏空间）和运输（较成形拱杆运输量大）。但直杆不能直接用作拱形大棚拱架，还需要在塑料大棚建设现场对直杆进行弯曲成型。

弯曲成型的方法是将直杆型材放入内置电热丝的加热炉内（图4a），在高温作用下软化型材。软化后的直杆型材从加热炉中拉出后快速移动到拱架成形模具上按照模具形状成形（图4b），同时在其表面喷洒凉水使其快速冷却并硬化。初步硬化后的拱架，从成形模具上脱模后就近码垛（图4c），同时腾出成形模具进行下一根拱杆的成形。码垛的拱杆应在关键部位设置竖直挡杆，以保证成形拱杆在冷却过程中不会发生二次变形。待拱杆完全冷却后即可用于大棚结构安装。

塑料大棚结构与安装

经过软化成形冷却固化的拱杆即是塑料大棚的拱杆或骨架。按照设计的拱杆间距，首先进行基础浇筑。

基础浇筑的方法是首先在拱杆基础所在位置的地基上用螺旋钻钻孔到设计深度以上20～30 cm（图5a），然后夯实地基到基础底面设计深度，在基坑内灌注设计配比的细石混凝土至拱杆基部设计高度以下5～10 cm，将所有基坑灌注混凝土浇筑完成后，应设置保湿设施以保持混凝土硬化，待基础混凝土硬化到设计强度的60%以上后将所有基础表面二次抄平到设计标高，并开始安装大棚拱架（图5b），同时用斜撑和纵向系杆（图5c）将所有安装拱架形成稳定安装单元，并最终完成全部骨架及两侧山墙的安装（图6）。

由于合成木拱架椤肮ぁ弊中谓孛妫且截面尺寸较大，传统的装配式镀锌钢管塑料大棚骨架的抱箍或卡具连接方式基本不能适用。为此设计者专门开发了一种两端配有车丝扣的钢管作为纵向系杆，用螺母通过中间连接件直接连接相邻两根纵向系杆（图5c）。这种连接方式可以使构件全部工厂化生产，加工精度和质量有可靠保障，提高了现场安装的速度和精确度，大幅度降低安装成本。

大棚保温与通风

成型拱杆由于上下表面均预制了固膜卡槽，所以，这种骨架可以在其上下表面分别安装塑料薄膜，形成双层保温膜结构塑料大棚，可增强塑料大棚的保温性能（图7a）。为了增强塑料大棚的通风降温性能，设计采用了在大棚两侧侧墙分别安装内外膜双层手动卷膜开窗机（图7b、图7c），同时在外膜位置安装固定的防虫网，用于通风期间大棚的防虫。

由于大棚通风只采用了两侧卷膜通风的模式，通风口的高度受到一定限制，室内屋脊处的热量难以快速排除，因此大棚内中上部空间的温度会较高，这对种植低矮叶菜作物影响可能较小，但对种植黄瓜、番茄、辣椒、茄子等高大吊蔓作物，顶部高温可能会直接影响作物的正常生长发育。对于长度较短的大棚，开启两端山墙大门，在大棚中形成穿堂风，可有效降低大棚内的高温，但在长度较长的大棚中，这种措施的降温效果十分有限，应设法在大棚的屋脊处开设通风口，以增强大棚的自然通风降温能力。

合成木骨架是一种新型材料骨架，是一种低碳、环保、生态的资源利用模式，很值得提倡和推广。但由于这种骨架的原料来源复杂，成分多样，可能会直接影响骨架材质的一致性，尤其是塑料材料的抗高温和耐低温性能会因为材料成分不同而有所变化，型材制造厂家应在配料过程中分析清楚材料的组成成分，并针对材料组分添加合适的添加剂，以提高或改良材料的性能，使其力学和热学等物理学性能得到同步提升，延长塑料大棚骨架的使用寿命，保障农业生产者的经济效益。

参考文献

[1] 周长吉. 周博士考察拾零（二十二）利用回收废旧农膜加工制造温室骨架[J]，农业工程技术（温室园艺），2013，33（1）：26～30.