夯土材料的現代應用策略與實踐

吳晨雨, 陳宇飛, 王 心, 葛 洋, 韓 菁, 陳 琛

(西南民族大學, 四川成都 610225)

1 夯土材料的價值

1.1 夯土材料的生態價值

夯土是一種傳統建筑材料，具有很好的生態價值，取材來源于土壤，取材方便、節約開采和生產運輸能耗，可以循環再利用，最大限度減少對生態環境的影響；同時，夯土材料具有良好的蓄熱作用，有助于創造舒適的室內環境，冬暖夏涼，降低能耗， 并且夯土墻無毒無污染，不會危害身體健康。

1.2 夯土材料的文化價值

夯土建筑作為歷史悠久的建造技術，體現了我國古代天人合一的理念，現代建筑設計中應用為建筑的外立面及內飾材料，通過建筑飾面美學，繼承傳統，展現當地地域文化，最大程度上發揮出夯土材料的文化價值。

2 夯土材料的傳統應用方式

2.1 夯土材料在民居上的應用

2.2.1 利用夯土材料作墻體

(1)在四川省阿壩藏族羌族自治州就存在著大量的夯土民居，農區的居住建筑多用夯土建成。建筑內框架為木結構，外圍護結構以黏土為原料，加以模板夯筑而成。這種民居建筑基本為平頂，墻體厚實，有明顯的收分。一般樓下不開窗，樓上開小窗。部分高碉也由夯土筑成，土碉多為四角，高20 m以上。土碉是古代部落和村寨用于防御外敵的防御性建筑，直到清代還發揮著重要作用[1]。

(2)在西南大涼山彝族自治州地區，當地彝族人家仍在使用夯土建筑。彝族民居建筑多為庭院式，由正房、廂房、庭院、碉樓、禽畜圈組成。常常使用夯土作為外墻材料，墻體厚實門窗開洞較小，用木穿斗作為屋架。具有良好的抗震性能。涼山彝族地區解放前長期處于戰亂狀態，保留了大量碉堡，一般為三四層樓高的方形堡壘，并與住宅相連，多用夯土筑成，邊墻逐層收分，內里用竹條作筋，非常穩固，墻體不易開裂[2]。

2.2.2 利用夯土材料做飾面

傳統夯土墻防水性差，墻面容易走砂，在建筑中大規模使用比較困難。在現代應用中可在傳統夯土配方中加入添加劑等，提升夯土的強度，改善其性能，使夯土作為建筑飾面，在現代建筑中得以使用。以夯土為飾面，可以根據各地的泥土的色彩進行調配，最大程度保留夯土模板的裂紋手工夯實的痕跡，將建筑回歸自然本色，古樸自然。

2.2 傳統夯土建造過程

傳統夯土建造可以分為兩個部分，備土及夯筑。首先備土環節是要先進行材料準備、配料，然后進行夯筑。夯筑順序是：首先將備好的生土拌合物倒入模具內，然后用手動或氣動的夯錘一遍一遍的逐層夯實，一層夯實完，然后再進行下一層的錘實，反復進行循環，最后拆除模板[3]。

2.3 傳統夯土應用上的優缺點

傳統夯土材料具有良好的使用價值，在應用上具有相當的優點：譬如因地制宜、就地取材，大大降低了建筑成本，建筑拆除后，夯土可回歸土地，不會產生建筑垃圾，最大限度減少對生態環境的影響，此外夯土具有良好的物理性能，材料熱工性能好，具有一定的抗震性能，有利于創造舒適的室內環境。

但另一方面，傳統夯土在使用上也受到很多因素的限制，如傳統工藝施工較慢，而且耗費大量的人力，大量夯土建筑只是停留在可以遮風避雨的程度，施工較為簡易和粗糙，此外傳統夯土材料清潔困難，墻面容易走砂，強度和耐久性均有待提高和發展。

3 夯土材料的現代應用創新實踐案例

隨著時代和科學技術的發展，人們認識到傳統夯土的價值同時，通過結合現代技術對傳統夯土進行改良和創新運用，不僅解決了傳統夯土建造施工復雜、耗時耗力、精度不足等缺點，對其物理性能也有所改進，如抗震性能得以提高，提升了建造速度和建筑質量；同時，在完善和優化傳統夯土的美學價值上也有了各種實踐，進一步充分發揮了夯土材料的價值所在。

3.1 赫爾佐格&德梅隆——利口樂草藥中心

3.1.1 項目簡介

利口樂草藥中心位于瑞士，周長100 m、高11 m，是目前歐洲最大的夯土建筑，由Martin Rauch 和 Herzog & deMeuron 共同合作完成。使用的主要材料為來自當地的泥土和泥灰巖，在附近的工廠將黏土、泥土、泥灰巖等混合加工成成品模塊，然后將預制模塊，層疊成墻。將夯土技術預制化，解決了手工建造過程費時費力的缺陷，更能滿足精度和建造效率的需求

3.1.2 項目創新方式

(1)預制夯土模塊：與傳統夯土的建造方式現場支模、手工建造不同，本項目中馬丁·勞奇開創性地把現代預制墻體施工體系與傳統夯土工藝進行結合，在基地附近設置臨時工廠，工廠用當地采集的泥土、泥灰巖等混合，夯實成砌塊，根據建筑中不同的位置需要，預埋構造并按需要切割,保證速度與夯筑質量。

(2)混凝土框架與夯土結合：主要承重結構為混凝土框架，放置在室內，立面的夯土墻作為表皮為自承重，與室內的框架相連，保證立面夯土墻的整體性，增加建筑整體強度與牢固程度(圖1)。

圖1 混凝土框架與夯土結合圖片來源：《建筑結構》

(3)機械與人工結合：自行研發制作夯土模塊的機具系統，并設計了一系列的生產流程，現場組裝夯土模塊時利用機械吊裝組合堆疊形成墻壁，不同的預制模塊之間會產生縫隙，利用土壤材料的可塑性，由人工將接縫處重新修整連接，使夯土墻呈現均勻統一的外觀。既節省了人工費用、減少運輸污染，同時建造精度更符合要求(圖2)[4]。

圖2 機械吊裝與人工粘合相結合圖片來源：《建筑結構》

3.2 馬鞍橋村災后重建項目

3.2.1 項目簡介

馬鞍橋村災后重建項目位于四川省攀枝花市，2008年8月，攀枝花地區發生了6.1級地震，馬鞍橋村受災嚴重，急需重建，村里交通閉塞，建筑材料有限，經費緊張，常規的城鎮重建模式并不適用，在此背景下開展了馬鞍橋村災后重建項目，由建筑師吳恩融、穆鈞、周鐵剛、萬麗、楊華、馬劼進行設計，繼續沿用震前使用的夯土材料，并對其性能進行優化，解決了災后重建的材料、經費等困難。

3.2.2 項目的創新之處

(1)木框架與夯土結合：傳統夯土抗震性能差，不夠牢固， 在夯土墻中設置木質框架，加入竹筋，并在墻體中設置混凝土圈梁，增強夯土墻的抗拉能力，防止產生豎向裂縫，有效地抵抗地震作用。這種將木結構框架與傳統夯土建造工藝結合起來的方式不但提高了建筑的抗震性能，同時材料方便取用，造價低廉，方便維護[5](圖3)。

圖3 木框架與夯土結合圖片來源： 《生態城市與綠色建筑》

(2)節約能源：建筑所用的土料、竹子、木材都來自對地震后建筑廢墟的材料回收和當地的自然材料，對環境的影響較小。夯土墻體經過計算設計，墻厚適宜，能調節室內熱環境，減少采暖、制冷設備的使用，減少建筑能耗。

(3)技術推廣：在技術人員帶領村民親身參與建造過程和學習抗震夯土農宅的建造技術，村民可以利用所學的技術修建自家的宅院，節省了大量的時間和經費。這種由專業人士指導，村民學習并自行建造的方式在中國其他農村地區同樣適用，可以進行推廣，解決農村住房質量差，能源不足等問題(圖4)。

3.3 三寶蓬藝術文化中心項目

3.3.1 項目簡介

三寶蓬藝術文化中心位于江西省景德鎮三寶村，基地位于西朝塢的山谷之中，是村中的重要節點，周圍有許多陶瓷工作室。建筑為傳統庭院形式，室內外空間順應地勢一字排開，交錯排布，形成長150 m、高度近4 m的單向夯土墻，是當代中國最長的夯土墻建筑。

3.3.2 項目的創新之處

(1)材料來源：夯土材料選自三寶村當地用于燒瓷的黏土，黏性較強，儲量較大，取用方便，用水泥做添加劑，增加夯土的強度，加入砂石、沙子可以防止墻體開裂，通過砂、泥土、碎石、水泥進行不同比例的配方，確定最終能在室外適應當地氣候的配方，優化了其物理性能。

(2)對傳統建造技術的改良：將傳統建造中“干打壘”技術改良為現代夯土工藝，在上料過程中，每次上料只加15～20 cm，隨后進行打夯，打夯過程中要先夯模板邊緣的土再夯中間，以得到更為結實的夯土墻，并克服了長度問題，將夯土墻做到了150 m長(圖5)。

(3)反映當地傳統文化：在試驗好的配方中加入鐵紅、鐵黃，實現不同的墻體肌理效果，建造時又在夯土墻的材料中摻入了碎瓷片，進一步展現了景德鎮三寶村的歷史文化與氣質(圖6)。

圖5 夯土墻建造過程(圖片來源：archdaily 建筑網站: www.archdaily.cn)

圖6 夯土中摻入瓷器(圖片來源：archdaily 建筑網站： www.archdaily.cn)

4 總結

4.1 夯土的現代應用

從以上實踐中可以看到，夯土材料的運用已不僅僅局限于傳統民居當中，通過與現代技術相結合，夯土越來越廣泛運用于多種實踐的層面中，不僅其傳統價值得以保留，在未來將會賦予其更多的意義。

4.1.1 用于民族地區傳統民居

夯土材料仍然在彝族、藏族、羌族等民族地區中大量使用，夯土可就地取材，成為這些地區既經濟、又生態的建筑材料。雖然由于傳統夯土在建造過程中因技術、施工等多方面因素影響，使傳統夯土民居在適應現代生活中也顯現其局限性。但通過將傳統夯土進行現代工藝技術的改良，將現代工業方式與傳統方式相結合，一方面可以提升民族地區的居住和生活質量，更好地適應現代生活需求，另一方面依然能很好地傳承和保護當地民族傳統文化。

4.1.2 用于特殊地區災后重建項目

通過現代改良的夯土技術還將廣泛應用于災后重建項目中，利用夯土就地取材、施工便利的優點，建筑師一方面研究并提升夯土材料的抗震性能，另一方面帶領村民親身參與建造過程和學習抗震夯土農宅的建造技術，村民可以利用所學的技術修建自家宅院，節省了大量的時間和經費，并可以快速建成并投入使用。

4.1.3 用于公共性建筑

現代夯土也越來越多運用在各種公共建筑中，不僅在新建筑中利用夯土與當地文化相結合，也運用在一些文化遺產保護的實踐里。如山西省芮城縣的五龍廟修繕改造中使用了夯土作為建筑材料。山西晉南與黃土有分脫不清的淵源，黃河水的哺育、黃土窯洞的庇護成為晉南地域文化里不可或缺的精魂。因此使用夯土材料進行修繕顯得恰到好處。在國外，位于德國柏林的和解教堂，因為冷戰被炸毀，冷戰結束后重建的新教堂采用夯土進行修建，7 m高厚實的夯土墻不僅營造出了教堂內部遠離塵世的氣氛，且夯土墻骨料中加入了大量老教堂的殘磚剩瓦。通過夯土將新老建筑聯系在一起，用老教堂的殘骸搭建起新的教堂，既解決了建筑廢料的處理問題，又可以用以紀念被炸毀的老教堂以及追憶兩德分治的冷戰歷史，這為文化遺產的保護賦予了更多的意義。

4.2 夯土材料現代運用的優勢

4.2.1 經濟施工優勢

從大量實踐可以看出，夯土在今后的運用中仍然體現出諸多優勢。首先就地取材，節省了材料購買以及材料運輸的的成本，降低了建筑造價，適用于經濟落后交通不便的地區。同時施工技術簡單易學，施工可由當地人員完成，降低了人工成本。利用模板技術可以進行類似于混凝土的大規模施工，相比于混凝土建筑又無需養護，施工周期更短。夯土材料的物理性能優勢減少了使用中的能量損失，即更加節能環保，降低了使用成本。

4.2.2 文化優勢

夯土作為建筑材料使用具有悠久的歷史，同時取之于本土，用于建筑，起到了對本土文化的保護與本土文化相融合的作用。在今后的實踐中，通過夯土建筑傳承本土文化、傳遞文化情感，并能通過現代技術的改良和創新為傳統賦予更多的價值和文化內涵。

4.3 未來的發展與展望

隨著生活水平的提高，對于建筑材料綠色環保的追求也會越來越高，夯土有著其他建筑材料不可替代的優越性。傳統工藝結合現代技術也會使夯土的使用與施工更加便捷高效。夯土這一傳統的建筑材料勢必會越來越廣泛地運用到各種建筑領域，在當代重新煥發活力。