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]。

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—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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Value Engineering ——————————————————————
—作者简介：葛绍群（1977-），男，江苏江阴人，本科，工程师，研究方向为桥梁施
工；任伟（1976-），男，江苏江阴人，本科，工程师，研究方向为桥梁
施工。

钢管拱肋微膨砼压注技术
Pressure Injection Technology of Steel Pipe Arch Micro-swelling Concrete
葛绍群Ge Shaoqun ；任伟Ren Wei
（江阴大桥（北京）工程有限公司，北京102211）
（Jiangyin Bridge （Beijing
）Engineering Co.，Ltd.，Beijing 102211，China ）摘要：结合全桥的施工组织和方案，以及设计图纸的要求，介绍了主拱肋砼的压注工艺和方法，包括配合比的设计以及机械设备的准备。

Abstract:With the combination of construction organizations and programs of full-bridge as well as the requirements of design drawings,this paper
describes the pressure injection technology and methods of main arch rib concrete,including design of mix rate and mechanical equipment preparation.
关键词：钢管拱；砼；压注；连续；截止阀Key words:steel arch ；concrete ；pressure injection ；continuous ；cut-off valve
中图分类号：TU74
文献标识码：A
文章编号：1006-4311（2011）14-0117-02
1概况
丁堰大桥主拱拱肋采用哑铃型钢管混凝土结构，单肢拱肋为钢管直径1.1m 、厚度20mm 的钢管；哑铃型截面宽1.1m ，高2.5m 。

钢管及腹腔内填充C50微膨胀混凝土。

拱轴线线形采用二次抛物线，理
论拱轴线拱脚水平距离为L=120m ，
矢高为32m ，矢跨比为1：3.75。

拱肋微膨胀砼总方量为651方，主拱单肢拱肋的方量为118方，单个腹板砼方量为49.2方。

2施工方案的设计
根据丁堰大桥的施工环境条件、地质特性,钢管混凝土浇筑主要工序设计了如下施工方案和施工顺序。

2.1根据钢管混凝土工艺要求，管内不得出现断缝、孔洞，不得
出现混凝土与管壁分离现象；单管混凝土灌注必须连续浇筑，且灌注完成时间不得超过首盘混凝土初凝时间；单根钢管的混凝土必须连续灌注，一气呵成。

因此，钢管内混凝土采用C50高强、半流动、缓凝、微膨混凝土。

西安建筑科技大学土木工程学院联合香港中文大学建筑学系
的周铁钢等人结合发生于2008年8月30日16时30分，
四川省攀枝花市仁和区、凉山彝族自治州会理县交界处的6.1级地震这一事件，对抗震夯土民居在灾后重建中的应用与实践作了比较深入的研
究与思考。

通过对当地夯土民居在夯土材料、
墙体构造及施工工艺等方面进行了一系列改良与优化，为当地农民进行灾后重建工作起到指导作用，并建造了一批抗震夯土示范农宅。

结合示范农宅正房的设计与施工情况，对房屋在抗震构造方面进行了一系列改进[11]。

西安建筑科技大学建筑学院与长安大学建筑学院的闫增峰等人系统研究了陕南地区生土建筑的内热湿环境，从而确定了土建筑
围护结构表面吸放湿过程质交换系数。

通过夯土墙表面质交换系数的分析结合夯土墙表面吸湿、放湿过程试块质量随时间变化的关系进行了有关实验。

提出了生土建筑围护结构表面质交换系数实验测试方法，实测分析计算结果与利用对流质交换相似关系计算得到的表面质交换系数比较吻合，对于研究陕西其它民居建筑室内热湿环
境也具有参考价值[12]。

云南昆明理工大学建筑工程学院黄金胜等人对云南生土结构土坯砌体的力学性能进行了试验研究。

采用昆明土坯房的土坯制作土坯砌体试件，通过对试件进行分级加载的抗压试验，得出砌体中加入土坯内松针等植物纤维外加料可抑制砌体内裂缝的发展，对土坯砌体的延性有较大的影响；砌体在受压时，土坯能够充分地发挥承压作用。

砌体受剪时土坯不能充分发挥作用；抗剪强度取决于泥浆的粘结强度；单块砌体的抗剪强度约为土坯砌体的20倍。

这些试验研究了土坯砌体的破坏形态和过程，为生土结构的抗震性能和受力性能以及生土建筑的实验方法和研究方向提供了参考[13]。

3展望
生土建筑作为一种低能耗的绿色环保建筑，在我国的生土建筑数量众多，但主要是在一些经济欠发达地区。

通过借鉴英国、法国等国家的实例，利用改性生土材料建造高级的民用建筑，不仅可以降低住房造价，提高房屋的综合性能还可有效的较少的对环境自然资源的破坏，这反映了生土建筑巨大的发展潜力。

此外，可借鉴世界上
其他国家对本国的生土建筑的施工与维护古生土建筑的管理办法，
应该建立一套对于生土建筑具体的相关规定。

总而言之，
生土建筑在我国未来的发展不容小窥，定会拥有广阔的发展空间。

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