国内外生土建筑研究综述_魏洪杨

价值工程

0引言随着全球各个国家对于环境重视程度的增加与人们环保意识的不断增强，利用经济能耗低、节能环保的建筑材料已成为热点话题。

而生土材料作为一种古老的建筑材料，沿用至今。由于生土材料节能环保的性能使得原本多用于经济欠发达国际地区的生土建筑在当今许多发达国家中普遍使用，是国内外备受关注且广为采用的一种居住建筑形式[1][2]

，由生土材料所建造的生土建筑有着巨大的发展空间。1国外生土研究现状国外如美国、澳大利亚、法国、德国以及新西兰等国的研究人员已结合当地的文化背景、社会状况和工程特征，开展了大量的研究，改善了生土建筑功能和抗震性能，生土建筑的设计、施工等已步入规范化进程。早在1981年，在英国泰尔福德的阿瑟斯（Aziz ）就提出了用竹片对生土进行改性研究，奇切斯特大学的斯坂斯（Spence ）和Cook （库克）在1983年提出用水泥对生土材料进行改性研究，并与艾尔弗雷德（Alfred ）等人共同进行实验，得出改性后的生土材料在完全浸入水中很难瓦解。水泥含量为5%的水泥固化土坯有较好的耐久性与吸水性能[3]

。诺丁汉大学的马太

（Matthew ）基于英国国标BS1377与BS 4315-2利用气候模拟实验室对稳定的生土建筑材料的物理性质进行了分析并对于生态环境的影响进行了评估，测得了改性黏质粉土材料在外驱动力下的水分渗入率、水分渗入率以及内部和间质的水分冷凝速率，所用嵌入式传感器并没有发现在内墙测试材料的150毫米的最小深度处含水量有显着的增加[4]

。澳大利亚史蒂夫·伯若夫斯（Steve Burroughs ）对104种不同的改性生土材料进行了抗压分析，采用2MPa 作为抗压强度的标准来衡量不同生土材料的稳定性。研究发现塑性指数为6.0%、线收缩率为15%，或塑性指数为6.0-11.0%、线收缩率为15-30%，砂浆含量为64%且水泥和石灰含量分别为4%和2%的生土材料具有较强稳定性。此外，澳大利亚还建立了一套对生土建筑材料稳定性测试与检验的标准，使得工程师不仅可以更方便地选择合适的生土材料，更大大降低了选择材料时所需要的成本[5]。迪肯大学的泰勒（Taylor ）、卢瑟（Luther ）等人在2003年就进行了关于用生土材料作为房屋围护结构的研究，并用热量计对生土的热工性能进行了测定，结果表明生土建筑在吸收热量过程中只有25%热负荷的漫射现象，内墙可吸收的热量接近外墙放出的热量，最高可达的200W/m 2

。澳大利亚目前已经对于当地生土建筑热工性能进行了较完善的研究[6]。在新西兰，随着最近几年来生土建筑数量的剧增，尼尔森的工程师理查德沃克（Richard Walker ）和奥克兰大学的休莫里斯（Hugh Morris ）根据本土生土的背景、发展和一些科学施工方法进行了整理与编录。目前，新西兰已出台三项关于生土建筑的建筑和设计标

准。这些标准是：针对生土建筑工程的设计和材料标准NZS4297、建筑工艺标准NZS4298和生土建筑构造设计标准NZS4299。目前，新西兰正在为本土的生土建筑标准的扩展而发展一套新的结构设

计和施工标准，用于满足日益增长的需求和建造更环保、可持续的

建筑[7]

。

法国对于生土建筑材料出现20世纪80年代，而在近几年来，里昂大学的史蒂芬·汉斯（St éphane Hans ）等人提出用水泥、石灰进

行生土材料改性研究，通过使用动态加速器测量生土材料的弹性模

量，并且逐步实现用这样的方法来计算当地现存生土建筑在地震中的损害情况[8]。

意大利在近几年也开始对生土建筑展开研究，最近卡迪利亚大学建筑系艾克萨（Acheza ）等人在对本土生土建筑的稳定性能做出分析总结的基础上，提出并研究了在水作用下生土建筑的各项性能，实验表明由海藻、甜菜根和番茄根部的纤维所组成的天然聚合剂可使得生土材料浸泡在水中8天而不分解，而对于使用其他聚合

剂或不使用聚合剂的材料则会在浸泡过程达数十分钟至3小时之间瓦解，

此外，抗腐蚀性实验也表明添加了天然聚合剂的生土材料的稳定性能比添加其他聚合剂高75%[9]。南非博茨瓦纳大学的艾尔弗雷德（Alfred ）在根据芬兰斯奈克

（Sneck

）等人研究的基础上，通过在使用不同的生土材料中加入不同比例的植物蔬菜纤维，例如西沙尔麻、竹片等，生土材料的抗压强

度、吸水性能、耐候性能将会有显著地提高；根据当地风俗只要不是在过于潮湿的环境下，牛粪可充当聚合剂的作用有效地减少墙面裂缝的产生，提出了在生土材料中加入牛粪进行改性研究。此外，进行了关于用石灰和沥青对生土进行改性的一系列实验研究，得出石灰含量在15%以上的改性材料具有较强的抗压能力，而用沥青进行改性的生土材料浸泡在水中24小时之内虽然不会瓦解，但会在其表面产生较大的裂缝[4]。2国内生土建筑的研究现状我国对生土建筑的研究起步较晚，比较系统的研究还是很少，但也有高校对生土材料的性能、生土建筑墙体的抗震性能、热工性能等进行了研究，取得较大成就。沈阳建筑大学材料科学与工程学院的刘军等人对狗尾草对加

筋土坯力学性能的影响作了较为系统的研究。通过加入不同长度，不同掺量的狗尾草作为加筋材料，制作成相应的土坯，通过测试其

抗压、抗剪和抗折强度，对加筋材料的长度和掺量对土坯力学性能

的影响作了较为深入的实验研究，得出加筋草的长度和质量对土坯抗压强度影响不显著，

但可以较大程度的提高土坯的抗剪和抗折强度，

改善土坯的力学性能[10]。——————————————————————

—作者简介：魏洪杨（1990－），男，陕西西安人，本科；张波（通讯作者）（1976－），男，陕西泾阳人，硕士研究生，讲师，从事土木工程教学与科研工作。国内外生土建筑研究综述

The Present Situation of Rammed Earth Architecture at Home and Abroad

魏洪杨Wei Hongyang ；张波Zhang Bo ；李袁昊Li Yuanhao ；王龙Wang Long

（陕西理工学院，汉中723001）

（Shaanxi University of Technology ，Hanzhong 723001，China ）

摘要：生土建筑以其较低的经济能耗、节能环保和优良的热工性能等特性备受关注，本文总结归纳了国外和国内有关生土建筑的研究现状，

重点分析了生土材料在改性方面的研究进展，拓展了研究生土材料改性的思路，为生土材料的应用与研究提供了参考，并对我国生土建筑的发

展进行了展望。

Abstract:With relatively low economic consumption,environment -friendly property and the distinguished heat thermal capacity,rammed earth architecture has aroused great attention.The paper summarized and concluded the present situation of rammed earth architecture at home and abroad.And the developments of modifications in rammed earth materials were analyzed and the horizons of modifications in rammed earth materials have been broadened,providing reference for applications and researches on rammed earth materials,and an outlook of Chinese rammed earth architecture was illustrated.

关键词：生土建筑；现状；生土材料Key words:rammed earth architecture ；present situation ；rammed earth materials

中图分类号：TU7

文献标识码：A

文章编号：1006-4311（2011）14-0116-02

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