現(xiàn)代生土材料及夯筑工藝研究

楊瑞龍

摘 要：“萬(wàn)物生于土，而終歸于土”恒古至今，建筑亦然。土是中國(guó)乃至世界上最古老，使用最廣泛的材料之一。迄今為止中國(guó)仍然有至少6000萬(wàn)人生活在不同形式的生土建筑中，大多數(shù)集中在貧困的農(nóng)村地區(qū)，傳統(tǒng)民居在抗震性和抗水性方面的相對(duì)不足難以滿足今天的人民。因此，尋求一種將傳統(tǒng)的建筑營(yíng)造形式和現(xiàn)代建筑工藝和需求相結(jié)合的建筑方式尤為重要。本文通過(guò)作者的實(shí)踐學(xué)習(xí)現(xiàn)代夯土工藝的實(shí)操，總結(jié)性的概括現(xiàn)代夯筑技術(shù)的特性以及施工工藝的方式。

關(guān)鍵詞：生土建筑;生土材料;夯筑工藝

1 生土建筑的概念

生土是指以土為主要原料的建筑材料，不需要焙燒和化學(xué)處理，僅通過(guò)簡(jiǎn)單的機(jī)械處理即可用于建造。它的傳統(tǒng)形式包括夯土，土坯，泥磚，草泥，屋頂覆蓋土地等。以生土為主要結(jié)構(gòu)材料的房屋通常稱為生土建筑。以生土為主要材料的建筑傳統(tǒng)在中國(guó)已有數(shù)千年的歷史，并且分布廣泛。根據(jù)考古發(fā)現(xiàn)，早在石器時(shí)代，中國(guó)先民便熟練掌握了以土為材的營(yíng)造技術(shù)。從距今8000多年前的新鄭裴李崗、京山屈家?guī)X等文化遺址，距今2000多年的交河故城、古長(zhǎng)城，以及數(shù)千年來(lái)眾多墓葬遺址中，可以看到大量以土為材的遺存。

生土不僅是中國(guó)歷史最悠久的最常用傳統(tǒng)建筑材料之一，而且在世界范圍內(nèi)也是。根據(jù)針對(duì)古巴比倫、古埃及、古印度、美索不達(dá)米亞等古代文明遺址的大量考古發(fā)現(xiàn)，以土為材的建造傳統(tǒng)起源于各主要古代文明，并作為重要的文明載體之一。從巴勒斯坦杰里科古城距今11000年的土坯房屋遺跡直至歐洲近代利用生土興建的大量多層住宅，生土在人類文明發(fā)展的歷程中扮演著至關(guān)重要的角色。

2 傳統(tǒng)生土材料的優(yōu)缺點(diǎn)

土壤的原材料具有出色的儲(chǔ)熱性能，可以使房屋的內(nèi)部在冬天變暖，在夏天變涼。它具有“呼吸”功能，可以有效地調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度和空氣質(zhì)量。材料可以重復(fù)使用，甚至可以作為肥料返回農(nóng)田，基于生土技術(shù)的施工簡(jiǎn)單，成本低。

根據(jù)原始土壤材料的應(yīng)用機(jī)理，生土必須包含充當(dāng)粘合劑的粘土成分。由于地區(qū)的氣候，資源，習(xí)俗和其他因素的差異，傳統(tǒng)生土材料具有多種應(yīng)用。根據(jù)國(guó)際生土建筑中心（CRATERRE-ENSAG）的研究統(tǒng)計(jì)，全世界對(duì)于生土材料的應(yīng)用可被歸納為夯筑、砌筑、擠壓、模制、填抹、壓制、切分、覆蓋、填充等十二類材料加工方式，土坯、夯土、壓制土磚、草泥球、竹骨泥墻等十八種生土材料應(yīng)用形式，可以滿足建筑物各部位的施工需要。

但是傳統(tǒng)的生土在力學(xué)和耐久性方面的固有缺陷是限制其現(xiàn)代應(yīng)用的主要因素。耐用性差的問題主要表現(xiàn)在未加工的夯土墻的性能上，該材料在耐水性，耐濕性方面遠(yuǎn)低于常規(guī)建筑材料。多年以來(lái)，在許多村民乃至地方政府的心目中，土建筑也是貧窮和落后的象征。這也是近年來(lái)中國(guó)農(nóng)村建筑發(fā)展中的共同困境。

3 現(xiàn)代生土材料的優(yōu)化及夯筑工藝

3.1 材料的優(yōu)化

現(xiàn)代西方夯土技術(shù)中，土石混合是指粘土，碎石和沙子按一定比例與水混合而成的混合物。土石混合料作為中國(guó)過(guò)去的填充料，被廣泛用于路基和路堤的施工。現(xiàn)代夯土優(yōu)化機(jī)制與中國(guó)傳統(tǒng)夯土的最大區(qū)別在于將夯實(shí)土和礫石分類為夯土的原材料，并引入了基于機(jī)械夯土的現(xiàn)代機(jī)械。

未改變的土壤可以根據(jù)粒徑分為巖石，石頭，礫石，細(xì)沙，粉砂和粘土。顯微觀察表明，不同區(qū)域原狀土壤中粘土顆粒的形狀和排列不同。除了某些類型的土壤質(zhì)量外，大多數(shù)粘土顆粒均為“板狀”，這與現(xiàn)代壓實(shí)相一致。技術(shù)要求粘土的“板狀”決定了如果僅使用粘土進(jìn)行壓實(shí)，則顆粒很難緊密結(jié)合。這也是中國(guó)，特別是西部地區(qū)傳統(tǒng)壓實(shí)土壤（超過(guò)80%的土壤是粘土和塵土）的作用機(jī)理。這也是耐用性差的主要原因之一。

3.2 夯筑工藝

主要的工具是：氣動(dòng)夯錘，輔助工具主要包括：空氣壓縮機(jī)，皮管，壓力控制閥，機(jī)油控制閥，喉管卡等。氣動(dòng)夯錘以壓縮空氣為動(dòng)力，輥筒底部焊接有100MM×100MM×20MM的鋼板，具有沖擊力大頻率快的特點(diǎn)。通常，拉伸壓力被控制在約0.5MPA。

夯筑方法：

（1）使用夯錘快速夯實(shí)一次，然后緩慢緩慢壓實(shí)兩次，尤其要注意要夯實(shí)的墻角。夯實(shí)順序?yàn)椋合群粚?shí)外部，然后在內(nèi)部，然后在中心進(jìn)行回字形夯擊。在夯實(shí)過(guò)程中，可確保夯實(shí)點(diǎn)之間連續(xù)且無(wú)泄漏的夯實(shí)。一旦完成第一夯實(shí)層，夯實(shí)機(jī)傾斜，并利用夯錘的尖角在夯實(shí)的地面上形成一個(gè)孔，以確保夯實(shí)地面的上層和下層之間的粘結(jié)。（2）夯實(shí)的土墻應(yīng)分層夯實(shí)，以防止垂直裂縫;拐角處應(yīng)粘貼L形或T形模板，以加強(qiáng)拐角的連接。（3）拆卸模板時(shí)，首先松開并卸下拉力螺釘，然后將模板推向夯實(shí)的土墻，然后將其推向側(cè)面，以確保模板沒有黏土或部分損壞。（4）拆卸模板后，須將墻體周圍棱角切成斜面，以便每一層緊密結(jié)合。

4 結(jié)語(yǔ)

從發(fā)達(dá)國(guó)家的多年開發(fā)經(jīng)驗(yàn)可以看出，任何技術(shù)創(chuàng)新都基于該地區(qū)的傳統(tǒng)，發(fā)展?fàn)顩r和資源條件。在中國(guó)，相關(guān)研究?jī)A向于集中在歷史和文化的研究上，而關(guān)于建筑技術(shù)的研究則很少。因此，應(yīng)盡快改善中國(guó)相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)信息，為未來(lái)的傳統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。

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