现代土坯砖技术改良

刘时雨

摘 要：土是一种最古老的且还在一直广泛使用着的建筑材料，世界上有相当一部分的人口居住在以土作为材料的建筑当中。因为土具有造价低廉、就地取材容易以及对环境污染低等优点，所以我国应用土的技术已有很长的历史，而土坯砖就是其中应用最多的建筑材料之一。在我国城镇化进程中，由于我国城乡建筑能源的利用率不高，致使我国能源与生态环境都受到了建筑业耗能的严重影响，所以必须加强建筑材料的可持续研究。

关键词：材料；土坯砖；技术改良

0引言

一般传统的土坯砖技术在我国历史上已经有很长一段时间了。尤其在我国西部农村地区，由于土坯建筑具有冬暖夏凉、就地取材容易、造价低廉以及对环境影响小等优点，现很多地区依然使用土坯砖建筑。但是，由于农户自建土坯建筑随意性大没有科学指导依据，传统土坯建筑的缺点也越来越明显，例如：抗压强度低、耐久性差以及施工难度大等。所以只有不断完善已有的传统土坯砖技术特点，才能保障建筑房屋的安全、耐久和舒适性。

1传统土坯砖建造技术概述

在西部地区，一般情况下在传统的土坯建筑技术中，主要是在模具中夯击普通黏土形成的，模具的大小也会有所不同。在制作砌块的时候，将半干半湿的土料放进模具中，期间加入稻草或麦秸等植物纤维并用木质夯锤夯击形成。虽然传统土坯建造技术具有就地取材容易、造价低廉节能环保等优点，但是其缺点也是不能够忽视的影响因素：第一，材料强度低，耐久性差。传统土坯砖抗压强度较低，延性较差。潮湿状态下可塑性好，但干缩时宜开裂。材料受环境影响大，雨蚀、风蚀、碱蚀严重，鼠洞、虫蛀较多。遇水易软化，防水、防潮性能较差。这些因素严重影响土坯墙体的耐久性能。第二，缺乏基本建筑结构设计且施工随意。如土坯砖的预制过程中，对土的选取无规定标准，土中掺有石子，杂草等杂质，导致土的组成成分不规则。另外，对土壤的含水率也没有规定。此外，传统土坯砖的制作采用人工压制方法，不同的施工人员施加的夯击力度不同，土坯砖的抗压强度也会有很大不同，从而单片墙体的承载能力也会有较大差异。第三，震害严重，总体安全性能差。土坯建筑在震害发生时容易在纵横墙连接处产生竖向裂缝，失去整体性，承重山墙因山尖较高在地震时山尖部分倾斜或倒塌。

2当前土坯砖建筑现状及存在的问题

2.1缺乏科学设计指导依据

我国西北地区大部分土坯建筑均是由当地村民根据自身经验来进行施工的，由于在建造之前没有充分考虑建筑用料和建筑选址以及结构构造等方面的因素，所以导致建筑的安全、耐久和抗震性能没有保障。另外，在进行土坯砖建筑施工时，由于村民对于建筑结构构造认识不充分，比较注重建筑外观装饰，因此也就无法保证建筑的安全性能。

2.2土坯砖制作及材料选择随意

在进行建设时，由于大部分村民没有科学指导依据，一般就会就地取材的现象。很多因素都会影响到土坯砖的力学性能，比如土壤中的颗粒级配、化学成分以及酸碱度，如果使用了不合格的材料土壤，也就无法保障土坯砖的质量。例如：村民在预制土坯砖时土壤中会掺有石子、杂草等杂质，导致土壤的配比不均匀，故土坯砖的密实度会产生较大不同，抗压强度也会不同。

2.3房屋整体性差

一般农村传统的土坯建筑无抗震构造措施，不设置构造柱、砂浆配筋带以及圈梁，纵横墙交接处不设置拉结措施，墙体内部也无连接措施，房屋的空间协调能力较差。传统土坯建筑屋面构造有单坡屋顶和双坡屋顶两种，一般檩条直接搭在土坯墙上，檩条未与墙体间存在牢固的连接措施，檩条下部墙体因应力集中而容易出现局部破坏的现象，在地震作用下容易造成屋盖的整体滑落或局部破坏。

3土坯砖砌体技术改良

3.1土坯墙构造设计

在改进土坯建筑墙体性能的进程中，我们必须充分考西北地区当地村民的生活习惯和方式，在建筑中体现出对这些因素的考虑。在经过多次考察研究后，得出西北农村地区土坯墙体建筑施工的几点要求：第一，生土砖砌体房屋的层数不应超过3层，建筑高度不应超过10.0m，其中底层层高不宜超过3.6m，二层以上层高不宜超过3.2m，房屋高度与宽度的比值不宜大于1.5。第二，在砌筑墙体时承重生土砖墙的最小厚度不宜小于240mm，非承重墙生土墙体的最小厚度不宜小于120mm，且在门窗洞口顶部应设置现浇或者预制钢筋混凝土过梁。第三，西北大多数地区属于冬天寒冷夏天炎热地带，所以墙体的保温隔热也要有规定要求。寒冷地区及夏热冬冷地区农村居住建筑围护结构的传热系数，不应大于以下标准，如表1所示：

3.2土坯砖生产制作方法改良

在农村地区木质模具制作起来相对容易简便，所以在传统土坯砖制造时通常使用的是木质模具，之后通过人工用夯锤将土夯实在模具中形成土坯砌块。但是，在制作砌块时，由于是人工夯击所以就会导致夯击力度不均匀最终使砌块密实度受到影响。其次，木质模具制作随意性较大，在较大的夯击力下会出现模具扩张的现象，导致砌块尺寸以及密实度受影响。因此就要对土坯砌块的制作工艺进行改良。

首先，用自动搅拌机代替人工拌料。农村传统土坯砖制作时对土的选择通常是就地取材就地拌制，导致土中就会掺加有石块、树根等杂物，因此就需要使用更規范的土料拌制方法。在土料拌制前需要事先将土破碎并过筛，将石子等杂质去除，之后把过完筛的混合土料加入至自动搅拌机中搅拌直至搅拌均匀。其次，使用转盘式自动压砖机，见图4。自动压砖机在指定力作用下施加压力，一次压制成型，最后将土坯砖顶出转盘表面。有效避免了人工夯制时压实度不足以及尺寸上会出现的偏差等问题。

3.3土坯砖材料改良

土坯砖砌体的材料很大程度上影响了砌块的力学性能，所以要对土坯砖的材料选择进行改进。传统土坯砖通常使用当地黏土作为主要生产材料，辅加稻草或麦秸等植物纤维。但从大多数土坯建筑上看传统做法的土坯砖在耐久性等方面表现不理想，主要是因为生土在不添加任何添加剂时易碱性腐蚀，雨水也会对土坯砖产生不良影响。因此，为了提高砌块的力学性能和耐久性，可以在原生土中添加少量水泥、熟石灰、水玻璃、氯化钙以及聚丙烯纤维等添加剂，以提高土坯砖的抗压强度、耐久度以及延性。

结束语：土坯建筑在我国西北部农村地区仍是常见的建筑类型，经过大量实验研究与调查发现，想要保证土坯建筑的安全、舒适以及耐久性，就需要将传统土坯建筑施工生产与现代相关技术结合，这样才能让土坯建筑拥有充分的安全性。

参考文献

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（作者单位：西安建筑科技大学）