一种改良型秸秆砌块日光温室后墙的制作方法

本发明涉及日光温室后墙，具体为一种改良型秸秆砌块日光温室后墙。

背景技术：

温室后墙对于维持室内夜间较高温度具有重要的作用，其白天储存热量，夜间向室内释放热量，是日光温室必不可少的组成部分。当前日光温室后墙结构多采用夯实土墙和粘土砖墙，夯实土墙墙体厚度为5-8m，土地利用率低；粘土砖在取土和烧制过程会破坏粘土资源，且二氧化碳排放量高。同时，我国是一个农业大国，每年秸秆产量在8亿吨左右。秸秆材料导热系数低，吸湿能力强，可用作建筑物的墙体材料。但由于缺乏利用秸秆材料的有效途径，农村地区经常发生田间焚烧秸秆的情况，造成秸秆资源浪费、大气污染和破坏土壤理化性质。

日光温室后墙内外两侧采用镀锌钢管立柱，拉筋连接，易形成热桥作用，增加室内热量流失至室外环境。申请人申请了秸秆砌块日光温室后墙(公开号cn105297947a)，如图1、图2所示，包括蓄热层1、隔热层2、保温层3，其中保温层由ii型秸秆砌块砌筑而成，ii型秸秆砌块采用20mm筛孔秸秆纤维制作，砌块抗折强度高，但秸秆纤维流动性和粘聚性差，影响砌块和易性。秸秆纤维具有一定弹性，在砌块制作过程中膨大砌块体积，增加砌块制作难度。此外，沿着后墙长度方向在后墙的两侧等间距设置立柱5，内外两侧对称设置的立柱5通过纵梁6和拉筋8连接，从而在后墙内、外侧立柱和拉筋形成热桥作用，增加温室室内热量流失。

技术实现要素：

本发明的目的在于资源化利用农村废弃秸秆材料，替代日光温室后墙的粘土砌块，提升温室保温隔热性能；同时优化日光温室后墙结构，除去蓄热层侧立柱，并优化用于砌筑保温层的ii型秸秆砌块，减少温室室内热量流失，增加ii型秸秆砌块和易性，提高砌块制作效率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种改良型秸秆砌块日光温室后墙，去除后墙内侧立柱和连接内外两侧立柱的拉筋，外侧立柱通过纵梁和固定支座与后墙内侧相连，支座固定在i型秸秆砌块内。

一种改良型秸秆砌块日光温室后墙，由内向外包括由i型秸秆砌块砌筑而成的蓄热层、隔热层、保温层，蓄热层和保温层由隔热层隔开，隔热层由聚苯板填充而成；沿着后墙长度方向在后墙外侧等间距设置立柱，立柱通过纵梁和固定支座与后墙内侧相连，支座固定在i型秸秆砌块内；所述的保温层由改良ii型秸秆砌块砌筑而成；在所述的保温层外侧依次设置铁丝网、卡槽和塑料薄膜，卡槽水平设置并由立柱固定，所述的塑料薄膜由温室卡簧固定在卡槽上。

所述的i型秸秆砌块由i型秸秆纤维、水泥和沙按照质量比1：6～9：15～24制得；所述的i型秸秆纤维由筛孔直径为20mm的秸秆粉碎机粉碎制得。

优选的，所述的i型秸秆砌块由i型秸秆纤维、水泥和沙按照质量比1：9：24制得。

所述的改良ii型秸秆砌块由ii型秸秆纤维和水泥按照质量比1：1.5～2.5制得；所述的ii型秸秆纤维为由20mm筛孔粉碎的秸秆纤维和由2mm筛孔粉碎的秸秆纤维按照质量比0.2～2：1混合而成。

优选的，所述的改良ii型秸秆砌块由ii型秸秆纤维和水泥按照质量比1：1.5制得。

优选的，所述的ii型秸秆纤维为由20mm筛孔粉碎的秸秆纤维和由2mm筛孔粉碎的秸秆纤维按照质量比1：1～5混合而成。进一步优选的，所述的改良ii型秸秆砌块秸秆纤维由20mm筛孔粉碎的秸秆纤维和由2mm筛孔粉碎的秸秆纤维按照质量比1：2混合而成。

相邻两个立柱间隔1.2m。优选的，所述的立柱为镀锌钢管。

所述的固定支座由一钢板和分别垂直焊接在钢板四角的钢筋构成。所述的固定支座对应后墙外侧的立柱等间距设置，固定支座的钢板与纵梁焊接固定，通过固定支座的钢筋将纵梁与后墙内侧的蓄热层固定。

本发明的有益效果：

本发明去除后墙内侧镀锌钢管立柱和拉筋，外侧镀锌钢管立柱通过纵梁和固定支座与后墙内侧相连，不仅增加外侧立柱的稳定性，同时避免内外镀锌钢管立柱和拉筋形成热桥作用，减少温室室内热量流失。同时，在秸秆砌块后墙蓄热层砌筑过程中，由于没有内侧立柱的阻碍作用，使得后墙蓄热层施工过程效率更高，并且减少使用内侧立柱的建造成本。对保温层ii型秸秆砌块秸秆纤维组成进行优化，减少砌块体积膨胀，增加砌块和易性，提升砌块制作效率。

本发明去除后墙内侧镀锌钢管立柱和拉筋，减少使用内侧立柱的建造成本以及降低因内侧立柱使用对内侧蓄热层(i型秸秆砌块)的砌筑难度，加快施工工期，降低施工成本。

附图说明

图1为原秸秆砌块后墙结构示意图；

图2为图1秸秆砌块后墙的纵向剖面图；

图1-图2中，1-蓄热层，2-隔热层，3-保温层，4-铁丝网，5-立柱，6-纵梁，7-塑料薄膜，8-拉筋。

图3为本发明改良型秸秆砌块后墙结构示意图；

图3中，1-蓄热层，2-隔热层，3-保温层，5-立柱，6-纵梁，9-固定支座。

图4为图3改良型秸秆砌块后墙外侧示意图；

图4中，3-保温层，4-铁丝网，5-立柱，7-塑料薄膜。

图5为后墙外表面和外侧立柱热流密度变化图。

图6为后墙外表面和外侧立柱向室外传递总热流密度图。

具体实施方案

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步描述。

如图3和图4所示，一种改良型秸秆砌块日光温室后墙，由内向外包括蓄热层1、隔热层2、保温层3，蓄热层1和保温层3由隔热层2隔开，隔热层2由聚苯板填充而成；沿着后墙长度方向在后墙外侧等间距设置立柱5；立柱5通过纵梁6和固定支座9与后墙内侧相连，其中纵梁6和固定支座9采用焊接的方式连接在一起，固定支座9通过其四角的钢筋固定在i型秸秆砌块内，使得温室外侧立柱5经纵梁6与后墙内侧的蓄热层1实现固定，增加外侧立柱的稳定性；在所述的保温层3外侧依次设置铁丝网4、卡槽和塑料薄膜7，卡槽水平设置并由立柱5固定，所述的塑料薄膜7由温室卡簧固定在卡槽上。

其中，所述的立柱5为镀锌钢管，相邻两个立柱间隔1.2m；所述的固定支座9由一钢板和分别垂直焊接在钢板四角的钢筋构成，固定支座9对应后墙外侧的立柱5等间距设置。

所述的蓄热层1由i型秸秆砌块砌筑而成，i型秸秆砌块按m(i型秸秆纤维)：m(水泥)：m(沙)：m(水)＝1：9：24：4比例混合均匀制作，i型秸秆纤维由筛孔直径为20mm的秸秆粉碎机粉碎制得。i型秸秆砌块抗压强度采用万能力学试验机测量，其抗压强度为0.1nmm^-2。所述的保温层3由改良ii型秸秆砌块砌筑而成；改良ii型秸秆砌块按m(ii型秸秆纤维)：m(水泥)：m(水)＝1：1.5：2.5比例混合均匀制作，ii型秸秆纤维是由20mm筛孔与2mm筛孔粉碎的秸秆纤维按质量比1：2组成。其中水泥为普通硅酸盐水泥32.5，水为中碱性地表水，沙为建筑黄沙。

后墙的高为2.8m，厚度为0.5m；蓄热层0.24m，隔热层0.1m，保温层0.16m；长度为45m。

温室结构自重和墙体承重能力考察

日光温室前后屋面由几字钢拱架、保温被和后墙墙体组成。几字钢拱架、保温被和后墙墙体自重计算，如公式(1)、(2)、(3)所示。

几字钢拱架自重(wj；kn)：

wj＝ρ×v×g(1)

其中，ρ为几字钢密度，7850kg·m^-3(几字钢为热浸镀锌钢材质)；v为体积，1.539m³；g为重力系数，9.8n·kg^-1，计算结果为：wj为118.4kn。

保温被自重(wb；kn)：

wb＝ρ×v×g(2)

其中，ρ为密度，100kg·m^-3；v为体积，21.6m³；g为重力系数，9.8n·kg^-1，计算结果为：wb为21.2kn。

后墙墙体自重(wq；kn)：

wq＝ρ×v×g(3)

其中，ρ为密度，1526kg·m^-3，密度由砌块制作完成后通过测量体积和质量计算得到；v为体积，30.24m³；g为重力系数，9.8n·kg^-1，计算结果为：wq为452.2kn。

后墙采用m2.5混合砂浆砌筑，后墙承载能力计算方式如下。墙体高厚比(β)：

β＝h0/h(4)

其中；h0为墙体高度，为2.8m；h为蓄热层墙体厚度，为0.24m。β＝11.7<[β]＝15，e/h＝0时，其中e为在截面厚度方向的偏心距，参考赵传华所著《砌体结构》(2016年，哈尔滨工业大学出版社)，查表可知影响系数

i型秸秆砌块抗压强度f＝0.1n·mm^-2。

蓄热层横截面面积：a＝0.24×45＝10.8m²＞0.3m²，其中0.24m为蓄热层厚度，45m为温室长度。

后墙墙体承重(wc；kn)计算公式如(3.5)所示：

其中，为影响系数，0.79；f为抗压强度，0.1n·mm^-2；a为横截面面积，10.8m²。可知后墙墙体承重wc为853.2kn。

后墙墙体承重wc远大于(wj+wb+wq)，同时，温室山墙与前屋面地基能承担部分几字钢和保温被的自重。因此，秸秆砌块后墙蓄热层能支撑温室结构自重，将后墙内侧镀锌钢管立柱去除的后墙结构改良设计方案可行。

ii型秸秆砌块中秸秆纤维组成改良考察

在ii型秸秆砌块中秸秆纤维组成改良过程中，ii型秸秆纤维与普通硅酸盐水泥质量比为1：1.5，在150mm×150mm×150mm的立方体模具中制作ii型秸秆砌块，ii型秸秆纤维由筛孔直径为20mm粉碎的秸秆纤维与筛孔直径为2mm粉碎的秸秆纤维组成，筛孔直径为20mm粉碎的秸秆纤维与筛孔直径为2mm粉碎的秸秆纤维的质量比分别为6：0、5：1、4：2、3：3、2：4、1：5和0：6，秸秆纤维总量为0.4kg。由表1可知：随着筛孔直径为20mm粉碎的秸秆纤维用量的减少，砌块高度逐渐降低，砌块膨胀性降低，砌块和易性增加；但由于ii型秸秆纤维中长径比较大的秸秆纤维所占比例降低，砌块抗折强度降低，易出现裂缝。不同配比秸秆纤维砌块导热系数和导温系数无显著差异，表明纤维组成的改变对于砌块保温性能无显著影响。因此，综合改良ii型秸秆砌块制作过程中和易性和抗折强度，将筛孔直径为20mm粉碎的秸秆纤维和筛孔直径为2mm粉碎的秸秆纤维质量比为1：1～5作为较优配比，2：4(是否要将2:4改为1:2)作为最优配比。

表1不同配比秸秆纤维对ii型秸秆砌块高度、导热系数和导温系数的影响

注：同列不同小写字母表示显著性差异。

对秸秆砌块日光温室后墙(公开号cn105297947a)外表面(ii型秸秆砌块)和后墙外侧立柱在夜间(17:00-次日8:00)向外传热的热流密度变化情况进行考察。试验采用热流密度传感器(hukseflux公司，荷兰)对夜间热流密度进行测量，使用cr3000数据采集器每隔10min记录一次数据。立柱测量点为距离地面1.4m处，秸秆后墙外表面测量点为距离地面1.4m且在两立柱中点处。测量时间为3月19-3月25日。试验数据采用excel2013软件处理，数据曲线采用origin软件绘制。

图5为其中一天17：00至次日8:00的热流密度，由图5可知，外侧立柱热流密度最大值为34.8wm^-2，而后墙外表面热流密度最大值为19.1wm^-2，在相同时刻，外侧立柱夜间热流密度均显著高于后墙外表面。图6为试验期间秸秆砌块后墙外表面和外侧镀锌管(立柱)向室外传递总热流密度图，可知，外侧立柱向室外传热比后墙外表面高5774w·m^-2，热量流失增加了76.6％。可知，如果在温室内侧设置立柱，由于热桥作用，内侧立柱通过纵梁和拉筋向外侧镀锌钢管传热，会显著增加温室室内热量流失，影响温室保温隔热性能。