浅析新型夯土墙发展背景及施工工艺

李志水 卢涛 张可法 任子昂 刘亚鹏

（中建八局第一建设有限公司， 250000 ）

[摘要] 土是中国乃至世界上使用最广泛、历史最悠久的传统建筑材料之一。其广泛使用的原因很大程度上是由于其材料优势，包括结构简单、成本低、热效率突出、低功耗且加工过程无污染等。尽管传统的生土原料在耐久性和机械性能方面存在明显缺陷。但从生态可持续性的角度来看，它具有极好的生态潜力。在过去的几年里由于缺乏对新型夯土墙施工工艺建筑的系统研究，即材料特性的相关研究，我国对其施工技术及相关建筑设计产生了兴趣。新型夯土墙施工工艺建筑的发展相对缓慢，所以本文以此为研究的起点，主要研究内容为新型夯土墙施工工艺及质量控制措施，为其发展提供开发参考。

[关键词]夯土墙；施工工艺；质量控制；

1引言

中国传统的夯土建筑有着悠久的建造历史，在本世纪初现代夯土建筑技术飞速发展和新型建筑材料快速研发的国际背景下，越来越多的人开始关注现代夯土建筑，并进行了广泛的理论研究。现代夯土建筑的广泛使用不仅有助于提升土壤的生态价值利用，而且还能传承和发扬传统建筑文化，同时拓展建筑材料的艺术表现力，增强材料的语言性。

2新型夯土墙施工工艺发展背景

最近几年原本只在农村地区盛行的夯土墙施工工艺逐渐演变，开始在城市得到广泛应用，并且夯土建筑的建筑类型开始从基本的样板房转变为公共建筑。就拿最近爆火的《只有河南·戏剧幻城》来说，《只有河南》以黄河文明为创作根基，以沉浸式戏剧艺术为手法，以独特的“幻城”建筑为载体，来讲述关于“土地、粮食、传承”的故事。而夯土墙的施工工艺正是响应了“从农村来，到农村去”这一口号，《只有河南》和黄土的基调是一致的，不轻飘、不浮躁、不假装欢乐、不故作扭捏。它不仅是幻城的主题形象词汇，也是整个项目大的审美取向，用最富有黄河精神、河南气息的的黄土来做成整个城的样子，来传递对沧桑岁月、祖先文明的敬畏。另外，夜晚的夯土墙上还有上演大型闭园灯光秀，《清明上河图》《千里江山图》以投影的形式呈现在城墙上，给观众呈现一场视觉盛宴。在此背景下，影响夯土建筑的功能、面积、形态等要素呈现出多种发展趋势。

夯土墙存在诸多优点，包括①亲近自然。避免开山采石、采煤烧砖，将建筑和环境完美结合，与自然相拥，形成和谐的原生态效果；②节约能源。砖混建筑使用的实心粘土砖具有生产能耗高，建筑成本高，粘土消耗量大和热力性能差等缺点，而夯土墙房屋拆除重建后，土料可以重新使用，且年久的夯土墙因为吸收了空气中的氮气，拆除破碎后还可以作为肥料回归土地；③冬暖夏凉。夯土墙的物理特性是它的隔热效果好，导热系数小，热惰性好，热稳定性好，蓄热能力强，热时它可以吸热蓄热，冷时它可以放热保温，促成了夯土建筑冬暖夏凉的特点；④造价低廉。可以实现就地取材，省去大量的交通运输费用和能耗加工费用，而且它的造价同比砖混结构要节省大约25%~40%；⑤工艺简单。夯土墙工艺简单易学，施工速度快。

但传统的夯土墙具有固有缺陷，例如墙面容易损坏、墙壁容易倒塌、施工效率低、室内采光不足等，成为其在现代使用的主要限制因素。随着人们对生活水平的需求增加，这导致了两者之间的激烈冲突。因此世界上许多研究机构已经开始对传统的夯土墙施工工艺进行现代化应用研究。尤其是正在进行的科学机制的探索、施工工具的创造、建筑材料和影响土壤结构的方法研究，并提出了一系列具有广泛应用价值的新型夯土墙施工工艺体系。

传统夯土墙施工过程的缺点可以概括为四个方面：力学性能差、耐久性低、易干缩、以及工程机械和工具的精度和强度不足。这些问题主要来自两个方面：材料特性和施工技术。这两个方面的增强和改进成为了新型夯土墙施工工艺的核心研究点。现代新工艺新材料的出现，使夯土墙在传统基础上逐渐成熟，并取得了飞跃性的进步，尤其是固化剂夯土墙工艺经过多年发展，将科技新材料和生态土壤相结合，添加土壤固化剂，强强联合、优势互补，有效解决了传统夯土墙的不足，强度硬度提高了，更持久耐用了，也实现了抗侵蚀抗冻融的效果。

3新型夯土墙施工工艺流程

3.1土料准备

在了解建当地土壤料特点的基础上来设计土、石、沙的配合比例，根据当地环境和建筑实际需要，综合考虑，合理选择夯实压实度、墙体强度、经济投入等因素协调适用比例，以达到最佳的实际施工应用效果。在材料中加入了适当配比的水泥、土壤固化剂、玻璃纤维等特殊材料，再经过高密度的夯实即可达到烧结黏土砖的力学强度（调整配比制作出的夯砼，强度可达到混凝土级别），而且具有较高的防水和耐久性。另外通过在生土的原材料中添加不同颜色的土壤或颜料，分层夯实可以实现各种分层效果，夯土的表面纹理也可以通过改变模板的表面纹理来影响，混合的土壤材料中还可以添加瓷砖、砖块、卵石、片石和纤维材料，以增加外墙的纹理效果。

混合土料，将土、沙子、石子、固化剂等按照比例进行混合搅拌，在搅拌过程中均匀加水。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。

3.2测量放线

放线前场地应做到基本平整，无阻碍放线的障碍物，通过基础放线确定基坑的位置和宽度，房屋四角垂线可采用“勾三股四玄五”的方法确定。

图1 放线流程

3.3基槽开挖

基槽开挖的深度不宜小于500mm，基槽宽度应至少大于夯土城墙厚度200mm。开挖完成后，需要利用三七灰土对槽底进行防潮和夯实处理。

图2 基槽开挖

3.4基础施工

单层夯土房屋的基础处理方法比较多，住户可以根据当地材料资源选用，这里我们列举几种常见的类型：（1）白灰加混凝土基础处理；（2）白灰加夯土基础处理；（3）毛石基础处理；（4）白灰加砖基础处理；（5）毛石加白灰基础处理。

图3 夯土墙基础形式

构造柱一般设置于房屋四角，纵横墙交接和屋架轴线位置。木桩、预制混凝土柱均可作为构造柱与墙体结合，但须提前载入墙体基础。

3.5墙体夯筑

依据现场需求可采用木模板、钢模板或亚克力透明模板，模板体系采用混凝土墙体模板体系即可。墙体模板架设完成后即可进行夯筑，最常用的是气动捣固锤和气（电）动夯土机。气动捣固锤用于土体夯实，具有锤头质轻、锤面过小等缺点。根据反复试验和研究，拌合料入模时宜填料100~180mm为一层，利用气动分锤夯实，每层按照“之”字型路径振捣5~6遍后，墙体密实度适宜。为增加土体层与层之间的咬合粘接能力，每层之间的振捣路径宜错开。夯筑时应遵循“先中间后两边”的顺序，即从土的中间开始夯，从模板边缘结束。

图4 墙体夯筑流程

在拆模完成之后，还要对其表面进行养护处理，夏季施工完成之后，表面用塑料薄膜包裹14天，拆掉塑料薄膜后再晾晒7天，使夯土墙里面的潮湿气体向外干燥，涂刷夯土墙表面透明保护剂前，应先用毛刷将夯土墙表面灰尘打扫干净，待夯土墙面层符合要求后，先涂刷两层透明水性渗透底漆，再涂刷两层透明水性高光罩面漆，以防止雨水侵蚀。

4薄壁夯土墙

目前还有一种装饰性薄壁夯土墙，夯土层依附于结构墙体表面，厚度大约5-10cm，具有施工简单、用料少，墙体强度高等优点。具体施工流程如下：

1.先进行内部墙体施工，内部墙体一般为混凝土或者砌体结构；

2.在墙面上安装镀锌钢网和锚固件，视墙体厚度调整锚固件密度。

3.在待装饰的墙体上安装穿墙螺杆，并且在竖直方向上设置角钢；通过螺杆在所述墙体的表面架设薄壁夯土墙模板，所述薄壁夯土墙模板与所述墙体的距离与所述角钢的边长相同；

4.安装模板，若对纹理有要求，可采用透明钢化有机模板(亚克力板)。

5.在所述墙体与所述薄壁夯土墙模板之间添加土料，夯制土墙；可以添加不同颜色的拌合料，形成不同肌理；

6.将所述薄壁夯土墙模板和所述螺杆取下，得附于墙体表面的所述装饰性薄壁夯土墙。

图5 薄壁夯土墙示意图

5主要的质量控制指标

5.1材料构成及配合比

新型夯土墙体在材料制备过程中选择具有不同性质和功能的几种材料混合配置而成。水泥材料可以提高夯土墙的强度和耐水性，但存在干缩开裂、耐久性低的缺点。改性材料和砂砾土能有效抑制夯土墙的开裂，增加夯土墙的耐久性，激发材料的最大活性，并能够更换一些水泥材料。在夯土墙工程的实际应用中，根据施工土壤性质、工程质量要求及当地施工环境，因地制宜获取当地材料，超前思考，建立科学模型。

5.2墙体材料含水率指标

土壤夯实程度与土壤含水率有关，因此在施工时必须严格控制土料的含水量。注水与否以及注水量的多少应当根据土壤原始含水量确定。在测试过程中发现，如果含水率太低土壤不会被夯实，如果含水率太高压实后会出现较多的干缩裂缝。当土壤含水率是合适时对土壤的压实效果最好。最佳含水率可以通过土工压实测试确定。在传统夯土墙施工中，经验观察一般采用手持土壤材料的方法确定土壤材料的含水量，如果能够抓取是握成团状，松手时松散即化，那么其含水率是合适的。不同地区的土壤性质不同，指标中的含水率规定不能一概而论，但最佳注水量必须根据当地实际情况确定。

5.3抗压强度指标

抗压强度是反映夯土墙结构安全性的重要指标，许多国外学者分析了影响夯土墙强度的因素，如改性剂的用量、土壤密度和湿度等影响，其中影响抗压强度的主要因素是土壤成分密度。

自然界中的土壤由不同大小的土壤颗粒组成，土壤颗粒变化很大时，土壤性质也会发生变化。一般来说，粗粒土具有较好的透水性，并且没有粘性和可塑性，因此，其压缩和剪切性能非常低，并且不能用作加压材料。粘土在细粒土壤中的渗透性低，具有良好的粘度和可塑性，同时空隙率较小。良好的颗粒分布可以使得土壤很容易被夯实，同时使土壤获得最佳含水率。从土壤相互作用可以看出，坚硬的沙子和岩石被相对较小的细粒土包围着，土墙承受大部分冲击力的同时，与加入的细小土粒之间相互交错，保证了沙石的稳定性。由此可见，良好的极配是保证夯土墙体抗压强度的重要保证。

6结语

夯土建筑物充满了历史的痕迹，但它依然诉说着传统建筑技术的价值以及传承了几千年的建筑智慧。所以我们应当利用当今的科学技术进行创新和重塑夯土墙施工工艺，扩大使用范围和艺术价值，探索和改进夯土墙施工工艺已成为现代夯土墙建筑发展不可缺少的方法。

参考文献

[1] 刘蕾. 川西北地区改性夯土墙材试验研究及应用[D].西南科技大学,2021.

[2] 杜陈晨.浅析夯土建造工艺在乡村建设中的应用[J].居舍,2020(31):47-48.

[3] 李游,吴任平,陈诗瑶,季宏.新型薄壁彩色夯土装饰墙的设计与应用研究[J].建筑与文化,2020(07):40-42.

[4] 白云天,蒋黔湘.现代夯土建筑营造工艺探究[J].河南科技,2019(05):90-91.

[5] 郝军.新型夯土墙施工工艺[J].建筑工人,2017,38(07):16-19.

[6] 刘成奎,冯坚.青海地区新型夯土墙的试验研究[J].新型建筑材料,2016,43(10):29-31+35.