淺析增強(qiáng)型生土建筑材料

張曉航 秦亞茹

(鄭州大學(xué) 土木工程學(xué)院，河南 鄭州 450001）

生土房子在夏天非常涼爽，現(xiàn)在的磚房或是混凝土房，一到夏天沒(méi)有空調(diào)，根本就無(wú)法入睡。此外，生土建筑可以無(wú)限循環(huán)使用，符合綠色環(huán)保的概念，可以成為未來(lái)建筑材料的發(fā)展方向。

1 生土建筑的性能

1.1 生土建筑材料的概念

生土建筑材料是以生土為主要原料，經(jīng)過(guò)不同方法處理后制成的墻體材料。生土建筑有很多優(yōu)點(diǎn)，但是它也有一個(gè)致命的弱點(diǎn)，它的強(qiáng)度和耐久性限制了它的發(fā)展，導(dǎo)致生土建筑材料的使用年限都比較短。在現(xiàn)在這個(gè)高層高質(zhì)量建筑的社會(huì)，不免要被淘汰。我們可以運(yùn)用知識(shí)對(duì)其進(jìn)行處理，改進(jìn)它的缺點(diǎn)，使之在成本不至于太高的情況下?lián)碛行碌男阅埽鉀Q它的缺點(diǎn)。

1.2 夯土建筑的概念

夯土建筑的歷史非常悠久，古代的長(zhǎng)城，墓葬等都屬于夯土建筑。他們至今依舊屹立在這個(gè)世界上，供后人瞻仰，足以證明夯土建筑的強(qiáng)度還是比較高的。夯土就是用一種能夠固定在墻上的專用木制模具，用鍬往模具內(nèi)添土，人站在墻上，用一種特制的夯錘，把松軟的土夯實(shí)。福建土樓就是夯土建筑一個(gè)非常著名的代表，現(xiàn)在依然屹立在福建，供全世界的學(xué)者瞻仰學(xué)習(xí)。

1.3 土坯建筑的概念

土坯建筑是先把生土做成土坯，再用土坯來(lái)砌墻。土坯的制作也分很多種，比如夯制，碾壓，和泥等。夯制是把攪拌好的原料放進(jìn)模具內(nèi)夯實(shí)后脫模形成土坯；碾壓主要應(yīng)用于稻田居多的地區(qū)；和泥是直接將土加水調(diào)配到一定強(qiáng)度放入模具中成型。土坯建筑的整體性，強(qiáng)度等力學(xué)指標(biāo)不是很高。

1.4 草泥垛墻概念

草泥垛墻主要是以草和生土為原料，具有經(jīng)濟(jì)、可塑性強(qiáng)、粘附性好、密度小、可操作性強(qiáng)、保溫隔熱等優(yōu)點(diǎn)，在農(nóng)村的應(yīng)用也比較廣泛。相比于土坯建筑，草泥垛墻的強(qiáng)度相對(duì)提高，整體性也相對(duì)提高，不過(guò)它的抗震性能還是與規(guī)范相差較遠(yuǎn)。

2 生土建筑的現(xiàn)況

2.1 國(guó)外生土建筑的現(xiàn)況

由于生土建筑的環(huán)保性能，在外國(guó)的重視程度也比較高。像美國(guó)，新西蘭，德國(guó)，墨西哥等國(guó)家，都具有很多生土建筑。生土建筑的應(yīng)用范圍也比較廣泛。為了保證生土建筑的質(zhì)量，這些國(guó)家還專門為其量身定制了一套規(guī)范，使生土建筑的各項(xiàng)指標(biāo)以及計(jì)算都規(guī)范化，同時(shí)使生土建筑更加安全可靠。外國(guó)研究項(xiàng)目主要包括生土墻的夯實(shí)密度與導(dǎo)熱系數(shù)，生土墻的熱學(xué)性質(zhì)和節(jié)能以及生土改性材料。

2.2 國(guó)內(nèi)生土建筑的概況

為了保證一定的耕種地，我國(guó)在一定程度上是限制粘土的開發(fā)的，因此也就限制了生土建筑的發(fā)展。不過(guò)我國(guó)對(duì)生土建筑的整體性抗震性研究具有較高的成就，此外我國(guó)學(xué)者還涉足生土墻體材料自身的改性研究，取得了不錯(cuò)的成績(jī)。

3 生土建筑材料未來(lái)的發(fā)展方向

3.1 在生土建筑材料中加筋

影響生土建筑的應(yīng)用范圍和使用壽命的主要原因是它的力學(xué)性能和耐久性。為了解決這個(gè)問(wèn)題我們的祖先選擇在土坯中加入草根，秸稈等富含纖維的干草，以此增加土坯的整體性和各種力學(xué)指標(biāo)。但是通過(guò)學(xué)者的研究，發(fā)現(xiàn)生土建筑對(duì)所加筋的種類，力學(xué)性能和特征具有一定的要求。一些學(xué)者通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虼_定出加筋材料種類、加筋長(zhǎng)度和加筋率對(duì)加筋生土墻體材料力學(xué)性能的影響規(guī)律，進(jìn)而確定出最適合的筋材料種類，加筋長(zhǎng)度和加筋率。實(shí)驗(yàn)表明加筋生土建筑材料的抗壓，抗剪和抗折強(qiáng)度都大大提高，其中就力學(xué)性能考慮，麥秸稈和狗尾草加筋生土墻體材料可以較高程度提升生土墻體材料的力學(xué)性能。

3.2 在生土建筑材料中加入固化劑

在處理基坑問(wèn)題時(shí)，常常需要對(duì)松散的地基土進(jìn)行加固，加固方式非常多樣。為了提高生土建筑的強(qiáng)度，也可以對(duì)其進(jìn)行加固。此處的加固一般是加入一些固化劑，從而提高生土墻體材料的抗壓強(qiáng)度，抗凍性，抗?jié)B性，水穩(wěn)定性差等。選擇的固化劑的種類以及固化劑的摻量，都將影響這些因素。此外，如果過(guò)多摻入固化劑將會(huì)提高成本，不利于生土建筑材料的繼續(xù)發(fā)展。

3.3 在生土建筑中加入防水組分

水泥改性會(huì)影響生土墻體的材料保溫，隔熱等問(wèn)題。為解決這個(gè)問(wèn)題，同時(shí)解決生土墻體材料強(qiáng)度低、耐水性差、抗凍性差等問(wèn)題，我國(guó)一些學(xué)者對(duì)我國(guó)的一些特殊地區(qū)的圖樣進(jìn)行了水泥全摻與面摻改性，以及不同改性方式與水泥摻量對(duì)生土墻體材料的抗壓強(qiáng)度，耐水性，抗凍融性的改善程度。此外，為了進(jìn)一步改善生土墻體材料的耐水性和抗凍性，通過(guò)防水劑以及防水劑與水泥復(fù)合面摻改性方式再次對(duì)幾個(gè)特殊地區(qū)取土樣進(jìn)行分析。通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，水泥面摻與防水劑和水泥復(fù)合面摻改性生土墻體材料的改性方式是有研究?jī)r(jià)值的。

4 結(jié)語(yǔ)

生土建筑的優(yōu)點(diǎn)不可忽視，尤其是其特有的環(huán)保、保溫，且能夠無(wú)限循環(huán)利用，使它成為未來(lái)發(fā)展的趨向。但是其需要占用農(nóng)田耕種地，以及它的強(qiáng)度和耐久性問(wèn)題成為制約它發(fā)展的主要原因。對(duì)于生土建筑材料我們既不能盲目發(fā)展，也不能忽視現(xiàn)在的環(huán)境問(wèn)題，因此就需要我們統(tǒng)籌利弊，找出最適合生土建筑材料發(fā)展的方向。

[1]陳嘉.改性土體材料及土坯砌體的受壓力學(xué)性能研究.新疆大學(xué)碩士學(xué)位論文，2009.

張曉航，女，河南南陽(yáng)人，鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院2011級(jí)本科生，土木工程專業(yè)。