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施農業類型之一，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，取墻體土塊重塑進行吸水試驗與無側限抗壓試驗。結果表明，試樣的質量在吸水試驗0～10min內增長最快，之后增長速率逐漸減小；試樣的吸水率在夯實度更高、養護齡期更長與養護方式為濕養時更低；試樣的抗壓強度隨著養護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提供了參考依據。

關鍵詞：日光溫室；夯土墻；耐久性

設施農業是保證糧食供給和增長農民收入的重要手段，經過多年發展，我國設施農業在規模和技術裝備水平等方面顯著提升，為推進農業現代化提供了有力支撐[1]。日光溫室是設施農業其中一種，在我國北方特有的氣候條件下發揮著重要作用，近年來，日光溫室由于其建造便捷和造價低廉的特點呈現出良好的發展趨勢[2]。

日光溫室的墻體是其區別于其他類型溫室的主要標志，包括位于日光溫室北側的后墻與兩側的山墻，其中后墻的材料使用和建造方式呈現出多種形式[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，為我國北方農業實現反季節生產創造了有利條

件[4]。但由于土壤本身的性質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構老化嚴重等問題[5]。隨著《全國現代設施農業建設規劃（2023—2030年）》[6]的發布，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與改造是關鍵之一。

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生強度的變化，這使夯土建筑的應用存在一定的局限

性[7]。日光溫室夯土墻的建造和使用與傳統民用建筑相似，極易受到水的干擾，尤其是長期處于溫室內部濕度較高的環境下，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行重塑的方式制樣，以楊凌地區廢棄溫室（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，測得結果如表1所示，之后將土樣曬干準備下一步制備。

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的方法是使生土的含水率達到“手握成團、落地開花”，試驗時通過使土樣達到最優含水率來實現。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行養護，將試樣養護7 d、14 d和28 d后進行吸水試驗和無側限抗壓強度試驗，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準，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量，之后評價其吸水性能。本試驗將養護好的夯土試樣取出后測其質量，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量，根據下式計算其吸水率R[8]：

式中：為浸水后試樣的質量，g；為養護完成時試樣的質量，g。

無側限抗壓試驗：將養護好的試樣取出后迅速測量其尺寸，以減少因環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，將試樣放置于無側限抗壓儀上，以0.5%/min的加載率進行試驗，當應變達到10％時停止加載，儀器量力環系數為2.5725N/0.01 mm。

2 結果與分析

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，試樣的質量呈現增長的趨勢，且增長速率逐漸減小，在0～10 min內質量增長幅度最大，在20～60 min內質量增長幅度較小。導致這種現象的原因是土體本身的性質，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，由于土中孔隙已經趨于飽滿，試樣質量增長緩慢。

為了更加直觀地了解試樣質量增長速度，按照式（1）計算不同試樣的吸水率，計算結果如圖5所示。將干養與濕養兩種養護方式的試樣吸水率進行對比，總體而言干養試樣的吸水率普遍高于濕養試樣，這是由于干養的試樣在養護過程中與空氣直接接觸，土中水分流失較多，導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，無論試樣是干養還是濕養，當夯實度更大時，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。

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

2.2 無側限抗壓試驗

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

3 結論與討論

在吸水試驗中，不同試樣的質量均隨著吸水時間的增長而增加，在0～10 min內增長速率最大，之后逐漸減小；養護方式為濕養、養護時間更長和夯實度更大的試樣吸水性更低，無側限抗壓強度更高，耐久性更好。

水對夯土墻的干擾是日光溫室墻體發生破壞或變形的主要原因之一，而日光溫室內部高濕度環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行保護，在日光溫室建造過程中通過增大夯實度、增長養護時間和使用濕養方式進行養護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

[1] 袁為海.我國現代設施農業發展現狀與方向[J].中國農村科技，2023（6）：18-21.

[2] 王惠，孫園朝，劉天翔，等.西北地區不同園藝設施類型的發展現狀與趨勢[J].北方園藝，2024（8）：1-9.

[3] 王雪鵬，謝思萌，鄭建鴻，等.我國節能日光溫室結構選型和墻體研究進展[J].南方農機，2023，54（5）：5-8+29.

[4] 趙佰平.土墻日光溫室的研究發展及工程建議[J].農業工程技術，2023，43（18）：39-40.

[5] 吳加波，徐社德.關中老舊日光溫室結構功能優化與推廣——基于楊凌設施栽培情況調查[J].西北園藝，2022（11）：46-49.

[6] 農業農村部國家發展改革委財政部自然資源部關于印發《全國現代設施農業建設規劃（2023—2030年）》的通知[J].中華人民共和國農業農村部公報，2023（8）：6-33.

[7] 陳修遠.淺析夯土建筑材料的耐久性[J].江西建材，2017（9）：3-4.

[8] 郝傳文.改性方式對生土墻體材料耐久性影響的研究[D].沈陽：沈陽建筑大學，2011.