现代夯土墙体施工技术研究与实践
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［1］
其对生土建筑材料 及 结 构 的 科 学 机 理 、 建造工具和 方法进行了深入研 究， 形成了一系列具有广泛应用 价值的现 代 夯 土 建 造 技 术 体 系
［3］
。在国家住房和
城乡建设部村镇建 设 司 、 国际生土建筑研究和应用 中心以及香港无止 桥 慈 善 基 金 会 的 支 持 与 资 助 下， 西安建筑 科 技 大 学 与 香 港 中 文 大 学 联 合 甘 肃 省 会 宁县丁家沟乡马岔 村 村 民， 开展现代夯土农宅建设 与村落可持续发展 研 究 示 范 项 目， 以期在环境恶劣 的西部贫 困 地 区 探 索 一 条 既 符 合 当 地 居 住 习 俗 又 满足生态可持续发展的农房建设道路 。 1 西部传统夯土建造技术概述 在我国西部传 统 夯 土 建 造 技 术 中， 夯土墙主要 由普通黏土或含一 定 黏 土 的 粗 粒 土 夯 打 而 成， 根据 夯打时墙体两侧模 具 的 不 同 分 为 板 打 墙 和 椽 打 墙 。 前者是将半干半湿 的 土 料 放 在 木 夹 板 之 间， 逐层分 段夯实而成（ 见图 1a ） ； 后者是采用表面光滑顺直的
Fig. 2 图2 粒径累计曲线 The curve of accumulative particle size
从图 3 所示的粒径累计曲线中可以得出以下分 析： ① 当地 的 黄 土 中 含 有 砂 和 粉 土， 并且其主要成 分为粉土 。 在 0. 002 ～ 0. 06mm 粒 径 累 计 曲 线 较 为 平缓， 说明 其 粒 径 变 化 率 不 大， 颗粒级配具有较好 的连续性； ② 当 地 的 砂 粒 径 累 计 曲 线 呈 现 折 线 状， 颗粒级 配 不 连 续， 并 且 其 粒 径 主 要 集 中 在 0. 2 ～ 0. 4mm ； ③ 当地的石子粒径累计曲线呈现折线状， 颗 粒级配不连续， 并且其粒径主要集中在 10 ～ 20mm 。 2. 3 土料的级配设计 土石混合料的 最 佳 级 配 的 设 计 主 要 是 对 黄 土 、 石、 砂这 3 种材料进行相关的配合比例分析， 进而选 出夯实之后密实度 较 高 、 强度较高且经济实惠的配 合比 。 国际生土建筑研究 和 应 用 中 心 的 Hugo Houben 教授和 Hunbert Guillaud 教 授 经 过 大 量 的 试 验 研 究 与分析， 建立了土石 混 合 料 的 粒 径 级 配 曲 线 的 区 间 范围
Soil classification by grain （ French Standard ）
卵石 砾石 2 ～ 20 砂 0. 06 ～ 2 粉土 0. 002 ～ 0. 06 黏土 ＜ 0. 002
20 ～ 200
对现 场 采 集 到 的 黄 土 粒 度 分 析 采 用 筛 分 法 和 沉降法联合测定
Research and Application of Modern Rammed Earth Wall Construction Technology
Zhou Tiegang 1 ， Peng Daoqiang 1 ， Mu Jun 2 ， Hugo Charly Gasnier 3 ， Quentin Arya Romain Chansavang 3
40
施工技术
第 41 卷
圆木代替木夹板， 每侧 3 ～ 5 根 圆 木， 当一层夯筑完 将最下 层 的 圆 木 翻 上 来 固 定 好， 用同样的方法 后， 依次逐根上翻， 循序进行（ 见图 1b ） 。 继续夯筑，
按法国标准， 土的粒组分类如表 1 所示 。
表1 Table 1
块石 ＞ 200
土的粒组分类 （ 法国标准） mm
2012 年 8 月上 第 41 卷 第 370 期
施 工 技 术 CONSTRUCTION TECHNOLOGY
39
现代夯土墙体施工技术研究与实践
1 1 2 Hugo Charly Gasnier3 ， Quentin Arya Romain Chansavang3 周铁钢 ， 彭道强 ， 穆 钧 ，
［4］
。筛 分 法 是 将 风 干、 分散的土样
wk.baidu.com
10 ， 通过一套 自 上 而 下 的 、 孔 径 由 大 到 小 的 筛 （ 20 ， 5， 2， 1， 0. 4 ， 0. 2 ， 0. 06mm ） ， 称出留在各个筛子上的 即可测 出 粒 径 在 0. 06mm 以 上 的 各 个 粒 组 干土重， 的相对含 量 。 沉 降 分 析 法 的 理 论 基 础 是 土 粒 在 水 中的沉降原理，即可测 出 粒 径 在 0. 06mm 以 下 粒 组 的相对含 量 。 石 和 砂 的 粒 度 成 分 均 采 用 筛 分 法 测 试验结果如图 2 所示 。 定，
Abstract ： Traditional rammed earth walls were members that were rammed from raw earth layer by layer using tools such as pestle or hammer etc． With modern construction technology ，rammed earth materials ， ramming equipment and ramming technology can all be improved to enhance the safety and durability of rammed earth buildings． Under guidance of the International centre for research and application of earth construction ，and with the engineering practice of some pilot projects ， this article highlighted the selection and mixing of raw earth materials and improvement of ramming technology． Key words ： walls ； rammed earth wall ； ramming equipment ； construction 传统夯土建筑 技 术 在 中 国 的 应 用 历 史 悠 久， 由 于夯土建筑具有就 地 取 材 、 施 工 简 易、 冬 暖 夏 凉、 造 价低廉等 特 点， 当 前 在 西 部 地 区 农 村 住 房 建 设 中， 夯土建筑仍然被 广 泛 使 用 。 然 而， 随着近年西部地 区自然灾害的增多， 农户自主建造的传统夯土农宅 耐 久 性 能、 功能布局等方面存在的固 在抗震性能 、 有缺陷日益凸显， 亟需对粗糙的传统夯土技术进行 改良， 以提高夯土房屋的宜居性与安全性
2012 No. 370
周铁钢等： 现代夯土墙体施工技术研究与实践
41
为4∶ 3∶ 3 基本满足粒径级配曲线区间要求（ 见图 3 ） 。
图1 Fig． 1
传统夯土墙施工
Construction of traditional rammed earth wall
传统夯 土 建 造 技 术 具 有 就 地 取 材 、 施 工 简 易、 造价低廉 、 节 能 环 保 等 优 点， 但也存在一些明显不 工 艺 粗 糙， 夯土墙土料含水率控 足 。 在施工 方 面， 夯土工 具 简 陋， 夯 击 能 量 不 足， 墙体的密 制不严格， 实度较差； 在 构 造 措 施 方 面， 无可靠的构造措施保 障， 墙体自身强度 和 整 体 性 较 差； 在 结 构 安 全 方 面， 分段夯筑的墙体之 间 容 易 形 成 竖 缝， 夯土墙转角处 不能 形 成 整 体， 地 震 时 墙 体 易 开 裂、 外 无可靠连接， 闪， 严重时造成倒 塌； 在 耐 久 性 方 面， 由于夯土墙密 实度差， 墙 体 防 水 抗 渗 性 能 较 弱， 墙身表面容易剥 墙根易碱蚀腐烂 。 落， 2 2. 1 夯筑材料的优化与改良 材料的选择 传统夯 土 房 屋 的 夯 土 材 料 主 要 采 用 当 地 的 原 而西方现代夯 土 技 术 中 夯 土 材 料 则 是 采 用 经 状土， 过合理级配的土 石 混 合 料 。 土 石 混 合 料 是 指 黏 土 、 碎石和砂按一定比 例 加 水 混 合 的 混 合 物， 在国内以 往作为填料， 土 石 混 合 料 被 广 泛 应 用 于 路 基、 堤坝 等工程建设， 如何将 这 些 方 面 已 有 的 技 术 与 经 验 用 尚需进行诸多技术改进与实践 。 于生土房屋建设， 2. 2 土、 石、 砂的粒度成分分析 在国际生 土 建 筑 研 究 和 应 用 中 心 技 术 人 员 的 指导与协助下， 课题 组 对 甘 肃 省 会 宁 县 丁 家 沟 乡 马 岔村的夯土农宅进 行 了 现 场 考 察， 采集了当地夯土 土料 、 碎石 、 砂等材 料， 并按照国外标准进行了粒度 分析与夯土级配设计 。
［5］
。 土石 混 合 料 的 粒 径 级 配 曲 线 是 指 混 合 物
中土 、 石、 砂的粒径累计曲线乘以其配合比中所占 的百分比 然 后 叠 加 形 成 的 曲 线 。 先 根 据 工 程 经 验 取不同配合比进行设计， 如土 ∶ 石 ∶ 砂 = 6 ∶ 2 ∶ 2 ； 5 ∶ 3 ∶ 2 ； 5∶ 2∶ 3 ； 5∶ 4∶ 1 ； 4∶ 4∶ 2 ； 4∶ 3∶ 3 ， 再根据以上不同级配 经过对比分析发现土∶ 石∶ 砂 分别做粒径级配曲线，
。
［2］
国外自 1970 年第一次全球能源危机开始， 以夯 土建筑为 代 表 的 绿 色 建 筑 也 受 到 普 遍 关 注 。过 去 40 多年来， 欧美发达国家针对传统夯土建筑技术 的改良和现代化进 行 了 大 量 的 基 础 研 究 和 实 践， 尤
［收稿日期］ 201201 02 ［基金项目］ 国家 973 计划研究课题 《西部生态建筑体系基础 理 论 研 （ 2012CB723302 ） 究》 ［作 者 简 介］ 周 铁 钢，教 授，硕 士 生 导 师，E-mail ： zhoutiegang @ 126． com
（ 1 ． School of Civil Engineering ，Xi ’ an University of Architecture ＆ Technology ，Xi ’ an ，Shaanxi 2 ． School of Architecture ，Xi ’ an University of Architecture ＆ Technology ，Xi ’ an ，Shaanxi 3 ． The International Centre for Research and Application of Earth Construction ，Lyon 710055 ，China ； 710055 ，China ； 38092 ，France ）
（ 1． 西安建筑科技大学土木工程学院， 陕西 西安 710055 ； 2． 西安建筑科技大学建筑学院， 陕西 西安 710055 ； 3． 国际生土建筑研究与应用中心， 法国 里昂 38092 ） ［摘要］ 传统夯土建筑是指以木制或石制杵 、 锤等工具， 将原状土质材料逐层夯实形 成 承 重 墙 体 的 建 筑 。 现 代 夯 土 建筑技术对传统夯土建筑中夯筑材料 、 夯 筑 机 具、 夯 筑 工 艺 等 方 面 进 行 了 改 良， 以提高夯土房屋的安全性与耐久 性 。 在国际生土建筑研究和应用中心的指导下， 结合试点工程的研究与实践， 重点 对 如 何 科 学 选 择 、 配置夯土材料 及墙体夯筑工艺的改良情况做了说明 。 ［关键词］ 墙体； 夯土墙体； 夯筑机具； 施工技术 ［中图分类号］ TU754. 5 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 10028498 （ 2012 ） 15003904
其对生土建筑材料 及 结 构 的 科 学 机 理 、 建造工具和 方法进行了深入研 究， 形成了一系列具有广泛应用 价值的现 代 夯 土 建 造 技 术 体 系
［3］
。在国家住房和
城乡建设部村镇建 设 司 、 国际生土建筑研究和应用 中心以及香港无止 桥 慈 善 基 金 会 的 支 持 与 资 助 下， 西安建筑 科 技 大 学 与 香 港 中 文 大 学 联 合 甘 肃 省 会 宁县丁家沟乡马岔 村 村 民， 开展现代夯土农宅建设 与村落可持续发展 研 究 示 范 项 目， 以期在环境恶劣 的西部贫 困 地 区 探 索 一 条 既 符 合 当 地 居 住 习 俗 又 满足生态可持续发展的农房建设道路 。 1 西部传统夯土建造技术概述 在我国西部传 统 夯 土 建 造 技 术 中， 夯土墙主要 由普通黏土或含一 定 黏 土 的 粗 粒 土 夯 打 而 成， 根据 夯打时墙体两侧模 具 的 不 同 分 为 板 打 墙 和 椽 打 墙 。 前者是将半干半湿 的 土 料 放 在 木 夹 板 之 间， 逐层分 段夯实而成（ 见图 1a ） ； 后者是采用表面光滑顺直的
Fig. 2 图2 粒径累计曲线 The curve of accumulative particle size
从图 3 所示的粒径累计曲线中可以得出以下分 析： ① 当地 的 黄 土 中 含 有 砂 和 粉 土， 并且其主要成 分为粉土 。 在 0. 002 ～ 0. 06mm 粒 径 累 计 曲 线 较 为 平缓， 说明 其 粒 径 变 化 率 不 大， 颗粒级配具有较好 的连续性； ② 当 地 的 砂 粒 径 累 计 曲 线 呈 现 折 线 状， 颗粒级 配 不 连 续， 并 且 其 粒 径 主 要 集 中 在 0. 2 ～ 0. 4mm ； ③ 当地的石子粒径累计曲线呈现折线状， 颗 粒级配不连续， 并且其粒径主要集中在 10 ～ 20mm 。 2. 3 土料的级配设计 土石混合料的 最 佳 级 配 的 设 计 主 要 是 对 黄 土 、 石、 砂这 3 种材料进行相关的配合比例分析， 进而选 出夯实之后密实度 较 高 、 强度较高且经济实惠的配 合比 。 国际生土建筑研究 和 应 用 中 心 的 Hugo Houben 教授和 Hunbert Guillaud 教 授 经 过 大 量 的 试 验 研 究 与分析， 建立了土石 混 合 料 的 粒 径 级 配 曲 线 的 区 间 范围
Soil classification by grain （ French Standard ）
卵石 砾石 2 ～ 20 砂 0. 06 ～ 2 粉土 0. 002 ～ 0. 06 黏土 ＜ 0. 002
20 ～ 200
对现 场 采 集 到 的 黄 土 粒 度 分 析 采 用 筛 分 法 和 沉降法联合测定
Research and Application of Modern Rammed Earth Wall Construction Technology
Zhou Tiegang 1 ， Peng Daoqiang 1 ， Mu Jun 2 ， Hugo Charly Gasnier 3 ， Quentin Arya Romain Chansavang 3
40
施工技术
第 41 卷
圆木代替木夹板， 每侧 3 ～ 5 根 圆 木， 当一层夯筑完 将最下 层 的 圆 木 翻 上 来 固 定 好， 用同样的方法 后， 依次逐根上翻， 循序进行（ 见图 1b ） 。 继续夯筑，
按法国标准， 土的粒组分类如表 1 所示 。
表1 Table 1
块石 ＞ 200
土的粒组分类 （ 法国标准） mm
2012 年 8 月上 第 41 卷 第 370 期
施 工 技 术 CONSTRUCTION TECHNOLOGY
39
现代夯土墙体施工技术研究与实践
1 1 2 Hugo Charly Gasnier3 ， Quentin Arya Romain Chansavang3 周铁钢 ， 彭道强 ， 穆 钧 ，
［4］
。筛 分 法 是 将 风 干、 分散的土样
wk.baidu.com
10 ， 通过一套 自 上 而 下 的 、 孔 径 由 大 到 小 的 筛 （ 20 ， 5， 2， 1， 0. 4 ， 0. 2 ， 0. 06mm ） ， 称出留在各个筛子上的 即可测 出 粒 径 在 0. 06mm 以 上 的 各 个 粒 组 干土重， 的相对含 量 。 沉 降 分 析 法 的 理 论 基 础 是 土 粒 在 水 中的沉降原理，即可测 出 粒 径 在 0. 06mm 以 下 粒 组 的相对含 量 。 石 和 砂 的 粒 度 成 分 均 采 用 筛 分 法 测 试验结果如图 2 所示 。 定，
Abstract ： Traditional rammed earth walls were members that were rammed from raw earth layer by layer using tools such as pestle or hammer etc． With modern construction technology ，rammed earth materials ， ramming equipment and ramming technology can all be improved to enhance the safety and durability of rammed earth buildings． Under guidance of the International centre for research and application of earth construction ，and with the engineering practice of some pilot projects ， this article highlighted the selection and mixing of raw earth materials and improvement of ramming technology． Key words ： walls ； rammed earth wall ； ramming equipment ； construction 传统夯土建筑 技 术 在 中 国 的 应 用 历 史 悠 久， 由 于夯土建筑具有就 地 取 材 、 施 工 简 易、 冬 暖 夏 凉、 造 价低廉等 特 点， 当 前 在 西 部 地 区 农 村 住 房 建 设 中， 夯土建筑仍然被 广 泛 使 用 。 然 而， 随着近年西部地 区自然灾害的增多， 农户自主建造的传统夯土农宅 耐 久 性 能、 功能布局等方面存在的固 在抗震性能 、 有缺陷日益凸显， 亟需对粗糙的传统夯土技术进行 改良， 以提高夯土房屋的宜居性与安全性
2012 No. 370
周铁钢等： 现代夯土墙体施工技术研究与实践
41
为4∶ 3∶ 3 基本满足粒径级配曲线区间要求（ 见图 3 ） 。
图1 Fig． 1
传统夯土墙施工
Construction of traditional rammed earth wall
传统夯 土 建 造 技 术 具 有 就 地 取 材 、 施 工 简 易、 造价低廉 、 节 能 环 保 等 优 点， 但也存在一些明显不 工 艺 粗 糙， 夯土墙土料含水率控 足 。 在施工 方 面， 夯土工 具 简 陋， 夯 击 能 量 不 足， 墙体的密 制不严格， 实度较差； 在 构 造 措 施 方 面， 无可靠的构造措施保 障， 墙体自身强度 和 整 体 性 较 差； 在 结 构 安 全 方 面， 分段夯筑的墙体之 间 容 易 形 成 竖 缝， 夯土墙转角处 不能 形 成 整 体， 地 震 时 墙 体 易 开 裂、 外 无可靠连接， 闪， 严重时造成倒 塌； 在 耐 久 性 方 面， 由于夯土墙密 实度差， 墙 体 防 水 抗 渗 性 能 较 弱， 墙身表面容易剥 墙根易碱蚀腐烂 。 落， 2 2. 1 夯筑材料的优化与改良 材料的选择 传统夯 土 房 屋 的 夯 土 材 料 主 要 采 用 当 地 的 原 而西方现代夯 土 技 术 中 夯 土 材 料 则 是 采 用 经 状土， 过合理级配的土 石 混 合 料 。 土 石 混 合 料 是 指 黏 土 、 碎石和砂按一定比 例 加 水 混 合 的 混 合 物， 在国内以 往作为填料， 土 石 混 合 料 被 广 泛 应 用 于 路 基、 堤坝 等工程建设， 如何将 这 些 方 面 已 有 的 技 术 与 经 验 用 尚需进行诸多技术改进与实践 。 于生土房屋建设， 2. 2 土、 石、 砂的粒度成分分析 在国际生 土 建 筑 研 究 和 应 用 中 心 技 术 人 员 的 指导与协助下， 课题 组 对 甘 肃 省 会 宁 县 丁 家 沟 乡 马 岔村的夯土农宅进 行 了 现 场 考 察， 采集了当地夯土 土料 、 碎石 、 砂等材 料， 并按照国外标准进行了粒度 分析与夯土级配设计 。
［5］
。 土石 混 合 料 的 粒 径 级 配 曲 线 是 指 混 合 物
中土 、 石、 砂的粒径累计曲线乘以其配合比中所占 的百分比 然 后 叠 加 形 成 的 曲 线 。 先 根 据 工 程 经 验 取不同配合比进行设计， 如土 ∶ 石 ∶ 砂 = 6 ∶ 2 ∶ 2 ； 5 ∶ 3 ∶ 2 ； 5∶ 2∶ 3 ； 5∶ 4∶ 1 ； 4∶ 4∶ 2 ； 4∶ 3∶ 3 ， 再根据以上不同级配 经过对比分析发现土∶ 石∶ 砂 分别做粒径级配曲线，
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国外自 1970 年第一次全球能源危机开始， 以夯 土建筑为 代 表 的 绿 色 建 筑 也 受 到 普 遍 关 注 。过 去 40 多年来， 欧美发达国家针对传统夯土建筑技术 的改良和现代化进 行 了 大 量 的 基 础 研 究 和 实 践， 尤
［收稿日期］ 201201 02 ［基金项目］ 国家 973 计划研究课题 《西部生态建筑体系基础 理 论 研 （ 2012CB723302 ） 究》 ［作 者 简 介］ 周 铁 钢，教 授，硕 士 生 导 师，E-mail ： zhoutiegang @ 126． com
（ 1 ． School of Civil Engineering ，Xi ’ an University of Architecture ＆ Technology ，Xi ’ an ，Shaanxi 2 ． School of Architecture ，Xi ’ an University of Architecture ＆ Technology ，Xi ’ an ，Shaanxi 3 ． The International Centre for Research and Application of Earth Construction ，Lyon 710055 ，China ； 710055 ，China ； 38092 ，France ）
（ 1． 西安建筑科技大学土木工程学院， 陕西 西安 710055 ； 2． 西安建筑科技大学建筑学院， 陕西 西安 710055 ； 3． 国际生土建筑研究与应用中心， 法国 里昂 38092 ） ［摘要］ 传统夯土建筑是指以木制或石制杵 、 锤等工具， 将原状土质材料逐层夯实形 成 承 重 墙 体 的 建 筑 。 现 代 夯 土 建筑技术对传统夯土建筑中夯筑材料 、 夯 筑 机 具、 夯 筑 工 艺 等 方 面 进 行 了 改 良， 以提高夯土房屋的安全性与耐久 性 。 在国际生土建筑研究和应用中心的指导下， 结合试点工程的研究与实践， 重点 对 如 何 科 学 选 择 、 配置夯土材料 及墙体夯筑工艺的改良情况做了说明 。 ［关键词］ 墙体； 夯土墙体； 夯筑机具； 施工技术 ［中图分类号］ TU754. 5 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 10028498 （ 2012 ） 15003904