- DOI:
10.13738/j.cnki.acc.qklw60536
- 专辑:
科学Ⅰ辑;信息科技
- 专题:
信息、科学;综合科技
- 分类号:
G90;N92
摘要:夯土墙作为一种历史古老的建筑技术,在人类漫长历史里有着悠久应用,传统夯土墙建筑凭借其独特的质感和生态特性,承载着丰富地域文化与历史记忆,近年来伴随人们对绿色建筑和可持续发展理念重视,新型夯土墙技术便应运而生,新型夯土墙在保留传统夯土墙特色的基础上,通过改进材料和施工工艺提高墙体性能,具备广阔应用前景。
关键词:夯土墙;发展背景;施工工艺
传统夯土墙凭借就地取材且成本低廉、冬暖夏凉等优点,在我国广大农村地区长时间被广泛应用,然而传统夯土技术存在强度偏低、耐水性差以及施工效率低等局限性,难以满足现代建筑功能要求和质量标准。因此,深入研究新型夯土墙的发展背景和施工工艺,对于推动绿色建筑发展、传承传统建筑文化、促进建筑业转型升级具有重要的理论价值和现实意义。
1新型夯土墙发展背景
1.1生态环保需求
在当今社会生态环保重要性正日益凸显的背景下,这成为新型夯土墙发展的关键背景因素。传统建筑材料如:水泥钢材等生产时,会消耗大量能源还产生大量二氧化碳排放,对环境造成了十分严重的破坏影响,而新型夯土墙以当地土壤作为主要原料,土壤资源丰富并且具有可再生的特性,大大减少了对不可再生资源的依赖程度,在夯土墙建造过程中能耗相对较低,施工过程比较简单产生的建筑垃圾也少。同时,夯土墙具备良好透气性和蓄热性能,能够调节室内湿度和温度情况,减少空调和暖气使用从而降低建筑能耗。从全生命周期角度来看,新型夯土墙,符合生态环保理念有助于减少环境负面影响,实现建筑与自然和谐共生满足当下需求。
1.2文化传承与创新
夯土墙建筑作为一种历史悠久的建筑形式,实实在在承载着极为丰富的历史文化内涵,在不同的地区都留下了颇具独特性的建筑印记,不少传统夯土墙建筑历经漫长岁月的洗礼,到如今依旧稳稳屹立不曾倒下,全程见证了当地的发展与变迁,属于珍贵的文化遗产,新型夯土墙的发展其实是对这一传统文化的传承与创新。一方面,它很好地保留了夯土墙的传统工艺以及特色之处,使得古老的建筑技艺能够延续下去并得到发扬,成功唤起人们对传统文化的记忆和情感认同。另一方面,通过引入现代的技术和相关材料,对夯土墙的性能以及外观进行了改进和优化,从而让其能够适应现代建筑的实际需求,比如,采用新型的添加剂来提高夯土墙的强度和耐久性,精心设计出更加美观且多样化的墙面纹理和色彩[1]。
1.3经济适用性
从经济方面看,新型夯土墙有着显著优势是其发展的重要背景,夯土墙主要原料是土壤在多数地区能就地取材大幅降低原材料运输与采购成本,和一些昂贵建筑材料相比土壤几乎不用花大量资金去购买,并且夯土墙施工工艺相对简单无需复杂机械设备与专业施工队伍人工成本较低,对于小型建筑项目或农村地区建设而言能有效控制建设成本。此外,夯土墙后期维护成本也不高其良好耐久性让墙体长期使用无需频繁维修和更换。从长远角度来说,采用新型夯土墙可为建筑所有者节省大量资金提高建筑经济效益,特别适合经济条件有限但有建筑需求的地区和人群。
1.4建筑风格多样化需求
新型夯土墙给建筑风格的多样化提供了全新选择,夯土墙有着独特质感和色彩,其质朴自然外观能营造温馨亲切氛围,和现代建筑常见玻璃金属等材料形成鲜明对比,在不同建筑设计中夯土墙可与其他材料巧妙结合,以此创造出别具一格的建筑风格,比如在乡村民宿中夯土墙和木材搭配营造浓郁乡村风情,在现代艺术建筑中夯土墙与简洁几何造型结合展现独特艺术魅力。此外,对夯土墙纹理形状和色彩进行设计处理,能满足不同客户对建筑外观个性化需求,丰富了建筑视觉效果,为建筑设计师提供更多创作空间,推动了建筑风格朝着多元化方向发展[2]。
2新型夯土墙施工工艺
2.1施工工艺流程
2.2原材料选择
新型夯土墙施工的时候原材料选择特别重要它直接影响夯土墙质量和性能,土料方面应选用颗粒级配良好的黏土或粉质黏土其塑性指数宜在10-20之间含砂量控制在20%-30%以此保证夯土墙有较好强度和稳定性。砂料宜采用中粗砂且含泥量不超过3%这样能增强夯土墙抗渗性和耐久性。石灰作为常用固化材料要选用新鲜未风化的块灰经熟化后使用其有效氧化钙和氧化镁含量应不低于70%。此外,还可根据需要添加稻草麦秸等纤维材料用来提高夯土墙韧性和抗裂性能,同时为改善夯土墙性能可添加一定比例水泥工业废渣等材料但要严格控制其质量和用量确保符合相关标准和设计要求[3]。另外,混合土料含水率须保持在一定的范围内,水分过多会导致墙体干缩裂缝过多,水分过少会导致夯筑不实。
2.3施工准备
施工开始之前需要对施工现场开展平整与夯实工作,以此确保场地坚实又平整,为夯土墙施工提供良好基础条件,与此同时要依据设计要求进行测量放线工作,确定夯土墙的位置、尺寸以及标高,并且设置明显控制桩和水准点,方便在施工过程中进行准确的定位与控制。除此之外,要准备好施工所需各类机械设备与工具,如:夯锤、模板、搅拌机之类的,还需对其进行调试与检查,保证这些设备性能良好且运行正常,施工人员的组织和培训工作也相当重要,必须确保施工人员熟悉施工工艺与操作规程,掌握施工要点和质量方面的要求[4]。施工准备阶段的主要工作内容如表1所示,
表1:施工准备阶段的主要工作内容
准备类别 | 具体内容 |
场地准备 | 场地平整、夯实,设置排水坡度 |
测量放线 | 确定夯土墙位置、尺寸、标高,设置控制桩和水准点 |
材料准备 | 按设计要求采购土料、砂料、石灰等材料,并进行检验 |
设备工具准备 | 准备夯锤、模板、搅拌机等设备和工具,进行调试检查 |
人员准备 | 组织施工人员,进行技术培训和安全交底 |
2.4夯筑过程
根据夯土墙施工工艺特征,在正式夯土墙体施工启动之前,宜先进行夯土试验墙夯筑。试验夯土墙最好在夯土墙施工前1个月完成,并做好保护,为正式夯土墙施工做好全面准备。根据试验墙所确定的夯土墙所需原状土质量,就土取材,一方面,应按照设计配合比搅拌土料砂料石灰等原材料,要保证搅拌均匀让各种材料充分混合,接着把搅拌好的混合料分层填入模板内,每层厚度通常控制在150到200毫米以保证夯筑质量,填入混合料之后要用夯锤进行夯击,夯击需遵循先轻后重先周边后中间原则,以此确保夯土墙的密实度能够均匀,夯击次数要根据设计要求和实际情况确定,一般每层需要夯击4到6遍才行,在夯筑过程中要随时检查模板牢固程度和垂直度,若有变形或位移情况出现应及时调整。另一方面,要注意控制夯筑速度和节奏,避免出现漏夯过夯等不良现象,当一层夯筑完成以后要对表面做适当处理,比如:刮平拍实等操作之后,再进行下一层夯筑,直至达到设计所要求的高度为止。
2.5后期处理
夯土墙施工完成之后,要及时拆除模板,并且对墙面进行清理去除表面杂物浮土,接着对墙面进行养护,养护时间通常不少于7天,可采用覆盖保湿材料与定期喷水等方式,以此保持墙面湿润来促进墙体强度增长,为提高夯土墙的防水性能,可以在墙面涂抹防水涂料或者做防水处理。同时,为增强夯土墙的美观性,能够根据设计要求对墙面进行装饰,如:涂抹彩色涂料、粘贴装饰板材等,除此之外还要定期对夯土墙进行检查和维护,及时发现并处理墙体出现的裂缝、剥落等问题,从而确保夯土墙的安全和稳定[5]。
3新型夯土墙质量控制
3.1原材料质量控制
原材料质量控制对于新型夯土墙质量起着基础保障作用,首先土料选择方面要选取颗粒级配良好且杂质含量低的土料,其塑性指数需符合设计要求一般以17-20为宜这样可保证夯土墙有较好压实性和稳定性,对于砂料要控制其含泥量不超过规定标准通常不大于3%以确保砂料与土料混合后形成良好骨架结构,石灰作为常用固化材料其活性氧化钙和氧化镁含量应满足相关规范消解后的石灰要过筛去除未消解颗粒防止在夯土墙中产生膨胀破坏。此外,若使用纤维材料增强夯土墙韧性其种类长度和掺量都要严格把控一般纤维长度在30-50mm掺量为土料质量的0.1%-0.3%,严格的原材料质量控制能够从源头上保证新型夯土墙的质量[6]。
3.2施工过程质量控制
在土料搅拌阶段,要保证搅拌均匀,让土料、固化材料和水实现充分混合,搅拌时间通常来说一般不少于3分钟,以此达到最佳的物理和化学性能,夯筑的时候每层土料的铺设厚度需严格控制,通常控制在200-300mm的范围,避免铺设过厚导致夯击出现不实情况。夯击次数应该根据设计要求和土料性质确定,一般每层土料夯击次数为6-8次,以此确保夯土墙具有良好的密实度,同时要注意夯击的顺序以及具体方向,按照从边缘向中间、分段分层的方式进行夯筑,以此保证夯土墙具备整体性能。在模板安装方面,要确保模板的强度、刚度和稳定性,模板拼接需做到严密防止出现漏浆现象,施工过程中还需要做好防雨、防潮等相关措施,避免土料含水量出现较大变化影响夯筑质量。
3.3成品质量检测
先要对夯土墙进行外观方面的检查,仔细观察夯土墙表面是否处于平整状态,查看有无裂缝、蜂窝以及麻面等各类缺陷,同时墙面的垂直度偏差不能超出规定范围,通常每米偏差不超过5mm且全高偏差不超过20mm,密实度检测属于关键指标内容,可采用环刀法或者核子密度仪来进行测定,其干密度需要符合设计提出的要求,一般情况下不能低于1.6g/cm³。强度检测可借助回弹法或者钻芯取样法开展,以此检测夯土墙的抗压强度,其强度等级必须满足设计所规定的标准,耐久性检测涵盖抗冻性、抗渗性等相关试验,目的是评估夯土墙在不同环境条件之下的长期性能表现,通过开展全面的成品质量检测工作,能够及时发现存在的问题并且采取对应的处理措施,从而确保新型夯土墙的质量达到规定要求[7]。
4案例分析
红河“东风韵”小镇-弥勒美憬阁酒店是云南建投下属子公司投资的云南省红河州重点文旅EPC项目,定位五星级美憬阁度假酒店。美憬阁酒店由国内知名的CCD设计公司(投标联合体)设计,注重云南本土特色度假风格的呈现。本人作为项目经理,主要负责项目的施工及技术管理工作。
在酒店大堂接待区夯土艺术背景墙的施工中遇到以下难点:
(1)云南当地夯土墙多选用自然红色黏土材料,其粘性强度不够且颜色较深,长期使用存在表层脱落碎屑现象及纹路变化达不到设计的要求。
(2)本项目设计的夯土墙造型复杂且位于一楼酒店大堂无梁柱区域,体积及重量较大(最厚处达800mm高3600mm),该区域建筑楼板承重有限,传统夯土实心墙体施工工艺过重存在安全隐患。传统实心夯土墙亦无法实现复杂造型。
(3)传统夯土墙体的施工工艺其纹夯土路较为单一变化不大,且纹路深浅及纹路宽度变化随机不可控,无法达到设计师提供效果图所展示的的装饰效果。
针对以上难点,本人采取了以下解决方案:
(1)经十数次试验打样,最终确定采用人工配制生产的夯土颗粒添加特种粘结剂的新型夯土材料,该材料夯实凝固后表层强度大且持久耐用不易脱落,解决了夯土材料的粘性及强度问题,同时该材料颗粒颜色可人工调制解决了色彩问题。
(2)本人采用钢结构作为夯土墙的基层结构,使夯土墙成为空腔造型结构,钢骨架表面焊制钢筋网片后浇筑50mm细石砼混凝土作为夯土层的附着基层。该方案由本人全程统筹设计与落地,相比传统实心夯土工艺大幅减轻墙体自重,同时借助钢结构易造型的特性,圆满解决复杂造型实现与楼板承重有限的双重难题。
(3)本人选用10mm厚透明亚克力板作为夯土施工模板,其与混凝土基层间留40mm间距作为夯土施工层。夯土墙的的纹路变化靠夯土施工时每层之间骨料夯实密实度及骨料填充厚度不同而形成的纹路深浅及宽度变化。
在施工中,本人要求施工人员可透过亚克力模板清晰看到施工中夯土纹路的深浅及宽窄变化,随时对照设计图案进行调整,从而可以按照设计要求的纹路变化进行夯土施工。
设计师及业主方对最终呈现的效果非常满意,也是我从业以来较为成功的技术攻关课题。此项目2020年完成至今夯土墙从未出现返修问题说明此项施工工艺极为成功,是装饰施工中的一项创新工艺。
5结语
新型夯土墙技术是从传统夯土墙基础上发展起来的绿色建筑技术,它的出现是绿色建筑理念推动与文化传承创新需求的结果,通过合理选择原材料、优化施工工艺以及加强质量控制,新型夯土墙在强度和耐久性等方面有显著提高且保留传统特色,在民用建筑、公共建筑和景观建筑等领域新型夯土墙都具备广阔应用前景。未来,随着技术不断进步和人们对绿色建筑认识不断提高,新型夯土墙技术会得到更广泛应用和发展。
参考文献:
[1]孙丁超,刘长春.现代夯土墙建筑的营造方式与应用实例研究[J].城市建筑,2025,22(20):88-91.
[2]邱瑾,安鼎昌,李子园.现代夯土墙体建造技艺研究——以板筑墙为例[J].艺术教育,2021,(11):243-246.
[3]丁克胜,李耀祖,赵永强.新型夯土墙模板系统夯筑侧位移敏感性因素分析[J].天津城建大学学报,2020,26(02):84-88.
[4]江陈,白羽,柏文峰,等.不同加强型夯土墙体拟静力试验研究[J].工程抗震与加固改造,2019,41(04):93-98+86.
[5]张建新,张延辉,宁璐宁,等.基于新型构造措施的夯土墙抗震性能试验研究[J].建筑结构,2019,49(05):48-52.
[6]王丽萍,高希望.浅谈新型夯土墙在景观工程中的应用——以秦岭国家植物园大门广场为例[J].中国园艺文摘,2018,34(01):153-154.
[7]郝军.新型夯土墙施工工艺[J].建筑工人,2017,38(07):16-19.
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