現代土坯磚技術改良

劉時雨

摘 要：土是一種最古老的且還在一直廣泛使用著的建筑材料，世界上有相當一部分的人口居住在以土作為材料的建筑當中。因為土具有造價低廉、就地取材容易以及對環境污染低等優點，所以我國應用土的技術已有很長的歷史，而土坯磚就是其中應用最多的建筑材料之一。在我國城鎮化進程中，由于我國城鄉建筑能源的利用率不高，致使我國能源與生態環境都受到了建筑業耗能的嚴重影響，所以必須加強建筑材料的可持續研究。

關鍵詞：材料；土坯磚；技術改良

0引言

一般傳統的土坯磚技術在我國歷史上已經有很長一段時間了。尤其在我國西部農村地區，由于土坯建筑具有冬暖夏涼、就地取材容易、造價低廉以及對環境影響小等優點，現很多地區依然使用土坯磚建筑。但是，由于農戶自建土坯建筑隨意性大沒有科學指導依據，傳統土坯建筑的缺點也越來越明顯，例如：抗壓強度低、耐久性差以及施工難度大等。所以只有不斷完善已有的傳統土坯磚技術特點，才能保障建筑房屋的安全、耐久和舒適性。

1傳統土坯磚建造技術概述

在西部地區，一般情況下在傳統的土坯建筑技術中，主要是在模具中夯擊普通黏土形成的，模具的大小也會有所不同。在制作砌塊的時候，將半干半濕的土料放進模具中，期間加入稻草或麥秸等植物纖維并用木質夯錘夯擊形成。雖然傳統土坯建造技術具有就地取材容易、造價低廉節能環保等優點，但是其缺點也是不能夠忽視的影響因素：第一，材料強度低，耐久性差。傳統土坯磚抗壓強度較低，延性較差。潮濕狀態下可塑性好，但干縮時宜開裂。材料受環境影響大，雨蝕、風蝕、堿蝕嚴重，鼠洞、蟲蛀較多。遇水易軟化，防水、防潮性能較差。這些因素嚴重影響土坯墻體的耐久性能。第二，缺乏基本建筑結構設計且施工隨意。如土坯磚的預制過程中，對土的選取無規定標準，土中摻有石子，雜草等雜質，導致土的組成成分不規則。另外，對土壤的含水率也沒有規定。此外，傳統土坯磚的制作采用人工壓制方法，不同的施工人員施加的夯擊力度不同，土坯磚的抗壓強度也會有很大不同，從而單片墻體的承載能力也會有較大差異。第三，震害嚴重，總體安全性能差。土坯建筑在震害發生時容易在縱橫墻連接處產生豎向裂縫，失去整體性，承重山墻因山尖較高在地震時山尖部分傾斜或倒塌。

2當前土坯磚建筑現狀及存在的問題

2.1缺乏科學設計指導依據

我國西北地區大部分土坯建筑均是由當地村民根據自身經驗來進行施工的，由于在建造之前沒有充分考慮建筑用料和建筑選址以及結構構造等方面的因素，所以導致建筑的安全、耐久和抗震性能沒有保障。另外，在進行土坯磚建筑施工時，由于村民對于建筑結構構造認識不充分，比較注重建筑外觀裝飾，因此也就無法保證建筑的安全性能。

2.2土坯磚制作及材料選擇隨意

在進行建設時，由于大部分村民沒有科學指導依據，一般就會就地取材的現象。很多因素都會影響到土坯磚的力學性能，比如土壤中的顆粒級配、化學成分以及酸堿度，如果使用了不合格的材料土壤，也就無法保障土坯磚的質量。例如：村民在預制土坯磚時土壤中會摻有石子、雜草等雜質，導致土壤的配比不均勻，故土坯磚的密實度會產生較大不同，抗壓強度也會不同。

2.3房屋整體性差

一般農村傳統的土坯建筑無抗震構造措施，不設置構造柱、砂漿配筋帶以及圈梁，縱橫墻交接處不設置拉結措施，墻體內部也無連接措施，房屋的空間協調能力較差。傳統土坯建筑屋面構造有單坡屋頂和雙坡屋頂兩種，一般檁條直接搭在土坯墻上，檁條未與墻體間存在牢固的連接措施，檁條下部墻體因應力集中而容易出現局部破壞的現象，在地震作用下容易造成屋蓋的整體滑落或局部破壞。

3土坯磚砌體技術改良

3.1土坯墻構造設計

在改進土坯建筑墻體性能的進程中，我們必須充分考西北地區當地村民的生活習慣和方式，在建筑中體現出對這些因素的考慮。在經過多次考察研究后，得出西北農村地區土坯墻體建筑施工的幾點要求：第一，生土磚砌體房屋的層數不應超過3層，建筑高度不應超過10.0m，其中底層層高不宜超過3.6m，二層以上層高不宜超過3.2m，房屋高度與寬度的比值不宜大于1.5。第二，在砌筑墻體時承重生土磚墻的最小厚度不宜小于240mm，非承重墻生土墻體的最小厚度不宜小于120mm，且在門窗洞口頂部應設置現澆或者預制鋼筋混凝土過梁。第三，西北大多數地區屬于冬天寒冷夏天炎熱地帶，所以墻體的保溫隔熱也要有規定要求。寒冷地區及夏熱冬冷地區農村居住建筑圍護結構的傳熱系數，不應大于以下標準，如表1所示：

3.2土坯磚生產制作方法改良

在農村地區木質模具制作起來相對容易簡便，所以在傳統土坯磚制造時通常使用的是木質模具，之后通過人工用夯錘將土夯實在模具中形成土坯砌塊。但是，在制作砌塊時，由于是人工夯擊所以就會導致夯擊力度不均勻最終使砌塊密實度受到影響。其次，木質模具制作隨意性較大，在較大的夯擊力下會出現模具擴張的現象，導致砌塊尺寸以及密實度受影響。因此就要對土坯砌塊的制作工藝進行改良。

首先，用自動攪拌機代替人工拌料。農村傳統土坯磚制作時對土的選擇通常是就地取材就地拌制，導致土中就會摻加有石塊、樹根等雜物，因此就需要使用更規范的土料拌制方法。在土料拌制前需要事先將土破碎并過篩，將石子等雜質去除，之后把過完篩的混合土料加入至自動攪拌機中攪拌直至攪拌均勻。其次，使用轉盤式自動壓磚機，見圖4。自動壓磚機在指定力作用下施加壓力，一次壓制成型，最后將土坯磚頂出轉盤表面。有效避免了人工夯制時壓實度不足以及尺寸上會出現的偏差等問題。

3.3土坯磚材料改良

土坯磚砌體的材料很大程度上影響了砌塊的力學性能，所以要對土坯磚的材料選擇進行改進。傳統土坯磚通常使用當地黏土作為主要生產材料，輔加稻草或麥秸等植物纖維。但從大多數土坯建筑上看傳統做法的土坯磚在耐久性等方面表現不理想，主要是因為生土在不添加任何添加劑時易堿性腐蝕，雨水也會對土坯磚產生不良影響。因此，為了提高砌塊的力學性能和耐久性，可以在原生土中添加少量水泥、熟石灰、水玻璃、氯化鈣以及聚丙烯纖維等添加劑，以提高土坯磚的抗壓強度、耐久度以及延性。

結束語：土坯建筑在我國西北部農村地區仍是常見的建筑類型，經過大量實驗研究與調查發現，想要保證土坯建筑的安全、舒適以及耐久性，就需要將傳統土坯建筑施工生產與現代相關技術結合，這樣才能讓土坯建筑擁有充分的安全性。

參考文獻

[1]王毅紅 梁楗 張項英 張又超 高耀飛.我國生土結構研究綜述[J].土木工程學報，2015，（5）：98-107

[2]宋樂帥.新型土坯磚砌體基本力學性能試驗研究[D].西安建筑科技大學，2015.

[3]黃金勝 陶忠 陸琨 潘文.云南農村居民生土建筑土坯砌體的力學性能試驗研究[J].工程抗震與加固改造，2008，（1）：94-98

[4]曹耿.土坯砌體墻抗震性能研究[D].新疆大學，2011.

[5]張劍輝.關中地區傳統民居生土建造技術研究[D].長安大學，2017.

（作者單位：西安建筑科技大學）