現(xiàn)代土坯磚技術(shù)改良

劉時(shí)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(dāng)一部分的人口居住在以土作為材料的建筑當(dāng)中。因?yàn)橥辆哂性靸r(jià)低廉、就地取材容易以及對(duì)環(huán)境污染低等優(yōu)點(diǎn)，所以我國(guó)應(yīng)用土的技術(shù)已有很長(zhǎng)的歷史，而土坯磚就是其中應(yīng)用最多的建筑材料之一。在我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，由于我國(guó)城鄉(xiāng)建筑能源的利用率不高，致使我國(guó)能源與生態(tài)環(huán)境都受到了建筑業(yè)耗能的嚴(yán)重影響，所以必須加強(qiáng)建筑材料的可持續(xù)研究。

關(guān)鍵詞：材料；土坯磚；技術(shù)改良

0引言

一般傳統(tǒng)的土坯磚技術(shù)在我國(guó)歷史上已經(jīng)有很長(zhǎng)一段時(shí)間了。尤其在我國(guó)西部農(nóng)村地區(qū)，由于土坯建筑具有冬暖夏涼、就地取材容易、造價(jià)低廉以及對(duì)環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)很多地區(qū)依然使用土坯磚建筑。但是，由于農(nóng)戶自建土坯建筑隨意性大沒(méi)有科學(xué)指導(dǎo)依據(jù)，傳統(tǒng)土坯建筑的缺點(diǎn)也越來(lái)越明顯，例如：抗壓強(qiáng)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(tǒng)土坯磚技術(shù)特點(diǎn)，才能保障建筑房屋的安全、耐久和舒適性。

1傳統(tǒng)土坯磚建造技術(shù)概述

在西部地區(qū)，一般情況下在傳統(tǒng)的土坯建筑技術(shù)中，主要是在模具中夯擊普通黏土形成的，模具的大小也會(huì)有所不同。在制作砌塊的時(shí)候，將半干半濕的土料放進(jìn)模具中，期間加入稻草或麥秸等植物纖維并用木質(zhì)夯錘夯擊形成。雖然傳統(tǒng)土坯建造技術(shù)具有就地取材容易、造價(jià)低廉節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，但是其缺點(diǎn)也是不能夠忽視的影響因素：第一，材料強(qiáng)度低，耐久性差。傳統(tǒng)土坯磚抗壓強(qiáng)度較低，延性較差。潮濕狀態(tài)下可塑性好，但干縮時(shí)宜開(kāi)裂。材料受環(huán)境影響大，雨蝕、風(fēng)蝕、堿蝕嚴(yán)重，鼠洞、蟲(chóng)蛀較多。遇水易軟化，防水、防潮性能較差。這些因素嚴(yán)重影響土坯墻體的耐久性能。第二，缺乏基本建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)且施工隨意。如土坯磚的預(yù)制過(guò)程中，對(duì)土的選取無(wú)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，土中摻有石子，雜草等雜質(zhì)，導(dǎo)致土的組成成分不規(guī)則。另外，對(duì)土壤的含水率也沒(méi)有規(guī)定。此外，傳統(tǒng)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(qiáng)度也會(huì)有很大不同，從而單片墻體的承載能力也會(huì)有較大差異。第三，震害嚴(yán)重，總體安全性能差。土坯建筑在震害發(fā)生時(shí)容易在縱橫墻連接處產(chǎn)生豎向裂縫，失去整體性，承重山墻因山尖較高在地震時(shí)山尖部分傾斜或倒塌。

2當(dāng)前土坯磚建筑現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

2.1缺乏科學(xué)設(shè)計(jì)指導(dǎo)依據(jù)

我國(guó)西北地區(qū)大部分土坯建筑均是由當(dāng)?shù)卮迕窀鶕?jù)自身經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行施工的，由于在建造之前沒(méi)有充分考慮建筑用料和建筑選址以及結(jié)構(gòu)構(gòu)造等方面的因素，所以導(dǎo)致建筑的安全、耐久和抗震性能沒(méi)有保障。另外，在進(jìn)行土坯磚建筑施工時(shí)，由于村民對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)造認(rèn)識(shí)不充分，比較注重建筑外觀裝飾，因此也就無(wú)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(jìn)行建設(shè)時(shí)，由于大部分村民沒(méi)有科學(xué)指導(dǎo)依據(jù)，一般就會(huì)就地取材的現(xiàn)象。很多因素都會(huì)影響到土坯磚的力學(xué)性能，比如土壤中的顆粒級(jí)配、化學(xué)成分以及酸堿度，如果使用了不合格的材料土壤，也就無(wú)法保障土坯磚的質(zhì)量。例如：村民在預(yù)制土坯磚時(shí)土壤中會(huì)摻有石子、雜草等雜質(zhì)，導(dǎo)致土壤的配比不均勻，故土坯磚的密實(shí)度會(huì)產(chǎn)生較大不同，抗壓強(qiáng)度也會(huì)不同。

2.3房屋整體性差

一般農(nóng)村傳統(tǒng)的土坯建筑無(wú)抗震構(gòu)造措施，不設(shè)置構(gòu)造柱、砂漿配筋帶以及圈梁，縱橫墻交接處不設(shè)置拉結(jié)措施，墻體內(nèi)部也無(wú)連接措施，房屋的空間協(xié)調(diào)能力較差。傳統(tǒng)土坯建筑屋面構(gòu)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(yīng)力集中而容易出現(xiàn)局部破壞的現(xiàn)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(shù)改良

3.1土坯墻構(gòu)造設(shè)計(jì)

在改進(jìn)土坯建筑墻體性能的進(jìn)程中，我們必須充分考西北地區(qū)當(dāng)?shù)卮迕竦纳盍?xí)慣和方式，在建筑中體現(xiàn)出對(duì)這些因素的考慮。在經(jīng)過(guò)多次考察研究后，得出西北農(nóng)村地區(qū)土坯墻體建筑施工的幾點(diǎn)要求：第一，生土磚砌體房屋的層數(shù)不應(yīng)超過(guò)3層，建筑高度不應(yīng)超過(guò)10.0m，其中底層層高不宜超過(guò)3.6m，二層以上層高不宜超過(guò)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(shí)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(mén)窗洞口頂部應(yīng)設(shè)置現(xiàn)澆或者預(yù)制鋼筋混凝土過(guò)梁。第三，西北大多數(shù)地區(qū)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(guī)定要求。寒冷地區(qū)及夏熱冬冷地區(qū)農(nóng)村居住建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，不應(yīng)大于以下標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示：

3.2土坯磚生產(chǎn)制作方法改良

在農(nóng)村地區(qū)木質(zhì)模具制作起來(lái)相對(duì)容易簡(jiǎn)便，所以在傳統(tǒng)土坯磚制造時(shí)通常使用的是木質(zhì)模具，之后通過(guò)人工用夯錘將土夯實(shí)在模具中形成土坯砌塊。但是，在制作砌塊時(shí)，由于是人工夯擊所以就會(huì)導(dǎo)致夯擊力度不均勻最終使砌塊密實(shí)度受到影響。其次，木質(zhì)模具制作隨意性較大，在較大的夯擊力下會(huì)出現(xiàn)模具擴(kuò)張的現(xiàn)象，導(dǎo)致砌塊尺寸以及密實(shí)度受影響。因此就要對(duì)土坯砌塊的制作工藝進(jìn)行改良。

首先，用自動(dòng)攪拌機(jī)代替人工拌料。農(nóng)村傳統(tǒng)土坯磚制作時(shí)對(duì)土的選擇通常是就地取材就地拌制，導(dǎo)致土中就會(huì)摻加有石塊、樹(shù)根等雜物，因此就需要使用更規(guī)范的土料拌制方法。在土料拌制前需要事先將土破碎并過(guò)篩，將石子等雜質(zhì)去除，之后把過(guò)完篩的混合土料加入至自動(dòng)攪拌機(jī)中攪拌直至攪拌均勻。其次，使用轉(zhuǎn)盤(pán)式自動(dòng)壓磚機(jī)，見(jiàn)圖4。自動(dòng)壓磚機(jī)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(zhuǎn)盤(pán)表面。有效避免了人工夯制時(shí)壓實(shí)度不足以及尺寸上會(huì)出現(xiàn)的偏差等問(wèn)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(xué)性能，所以要對(duì)土坯磚的材料選擇進(jìn)行改進(jìn)。傳統(tǒng)土坯磚通常使用當(dāng)?shù)仞ね磷鳛橹饕a(chǎn)材料，輔加稻草或麥秸等植物纖維。但從大多數(shù)土坯建筑上看傳統(tǒng)做法的土坯磚在耐久性等方面表現(xiàn)不理想，主要是因?yàn)樯猎诓惶砑尤魏翁砑觿r(shí)易堿性腐蝕，雨水也會(huì)對(duì)土坯磚產(chǎn)生不良影響。因此，為了提高砌塊的力學(xué)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(qiáng)度、耐久度以及延性。

結(jié)束語(yǔ)：土坯建筑在我國(guó)西北部農(nóng)村地區(qū)仍是常見(jiàn)的建筑類(lèi)型，經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)研究與調(diào)查發(fā)現(xiàn)，想要保證土坯建筑的安全、舒適以及耐久性，就需要將傳統(tǒng)土坯建筑施工生產(chǎn)與現(xiàn)代相關(guān)技術(shù)結(jié)合，這樣才能讓土坯建筑擁有充分的安全性。

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（作者單位：西安建筑科技大學(xué)）