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生土材料，指以原狀生土為主要原料，無(wú)需焙燒僅需簡(jiǎn)單加工便可用于房屋建造的建筑材料，其傳統(tǒng)形式包括夯土、土坯、泥磚、草泥、屋面覆土、灰土等。以生土作為主體結(jié)構(gòu)材料的房屋通常被稱(chēng)為生土建筑。
從中國(guó)傳統(tǒng)沿用的以‘土木之功’這一作為所有建造工程的概括，就可以看出生土與木材一樣，在我國(guó)傳統(tǒng)營(yíng)造技術(shù)和建筑文化遺產(chǎn)中，具有舉足輕重的地位。以生土為主要材料的建造傳統(tǒng)，在我國(guó)擁有數(shù)千年的歷史，分布也十分廣泛。2010-2011年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部在全國(guó)農(nóng)村開(kāi)展了建國(guó)后最大規(guī)模的農(nóng)房現(xiàn)狀抽樣調(diào)查。與通常認(rèn)為生土建造傳統(tǒng)僅集中于西部黏土資源較豐富地區(qū)的觀(guān)點(diǎn)不同，實(shí)際調(diào)查結(jié)果顯示，傳統(tǒng)生土材料在農(nóng)房建設(shè)中的應(yīng)用遍及各個(gè)省份。尤其在中西部12個(gè)省份，以生土作為房屋主體結(jié)構(gòu)材料的既有農(nóng)房比例平均超過(guò)20%，在甘肅、云南、西藏等省份部分地區(qū)，該比例甚至超過(guò)60%。
生土建造技術(shù)之所以應(yīng)用廣泛，主要源于生土材料所具有的一系列優(yōu)點(diǎn)。與農(nóng)村常規(guī)的建筑材料相比，生土材料具有突出的蓄熱性能，使房屋室內(nèi)冬暖夏涼；可就地取材，因地制宜；具有“呼吸”功能，可有效調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度與空氣質(zhì)量；具有可再生性，房屋拆除后生土材料可反復(fù)利用，甚至可作為肥料回歸農(nóng)田；加工過(guò)程低能耗、無(wú)污染，據(jù)測(cè)算其加工能耗和碳排放量分別為粘土磚和混凝土的3%和9%；基于生土材料的建筑施工簡(jiǎn)易，造價(jià)低廉。
當(dāng)前生土材料應(yīng)用最為集中的西部地區(qū)，恰恰是地震等自然災(zāi)害多發(fā)區(qū)，對(duì)于房屋的安全性和耐久性能要求更高。根據(jù)2009年以來(lái)住建部村鎮(zhèn)司組織的全國(guó)農(nóng)村危房調(diào)查數(shù)據(jù)，截止2011年年底，全國(guó)農(nóng)村危房率仍然高達(dá)30%左右。在西北和西南地區(qū)，這一危房率大多源于當(dāng)?shù)氐纳赁r(nóng)房。不可否認(rèn)，傳統(tǒng)生土材料在力學(xué)和耐久性能方面的固有缺陷，是制約其現(xiàn)代化應(yīng)用的核心因素。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在西部地區(qū)，建國(guó)以來(lái)歷次大地震中壞損或倒塌的農(nóng)房半數(shù)以上為生土建筑。而其耐久性差的問(wèn)題，主要表現(xiàn)在生土墻體宜開(kāi)裂，風(fēng)蝕剝落、墻根堿蝕厲害，蜂窩、鼠洞、蟲(chóng)蛀較多，房屋外觀(guān)品質(zhì)普遍較差。這些固有缺陷，使得傳統(tǒng)生土建筑難以滿(mǎn)足農(nóng)民居民改善居住質(zhì)量和房屋安全性的迫切需求。如今，在許多農(nóng)戶(hù)甚至地方政府的心目中，生土建筑即意味著農(nóng)村危房，更是貧困落后的象征。
國(guó)際現(xiàn)代生土建筑發(fā)展趨勢(shì)
生土建筑不僅在我國(guó)，而且在全世界也是應(yīng)用歷史最悠久且分布最為廣泛的傳統(tǒng)建筑形式。據(jù)聯(lián)合國(guó)于本世紀(jì)初統(tǒng)計(jì)，至今全球仍有超過(guò)20億人口居住在多種形式的生土建筑之中。生土材料之所以應(yīng)用廣泛，主要源于其所具有的可就地取材、可降解再生、施工簡(jiǎn)易、造價(jià)低廉、熱工性能突出、加工過(guò)程低能耗無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。盡管傳統(tǒng)生土材料在耐久性、力學(xué)性能等方面存在較大的缺陷，但從當(dāng)今生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的角度來(lái)看，其中蘊(yùn)含著巨大的生態(tài)應(yīng)用潛力。
正因?yàn)槿绱?，?970年代第一次全球能源危機(jī)開(kāi)始，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家針對(duì)傳統(tǒng)生土材料的改良和現(xiàn)代化應(yīng)用，進(jìn)行了系統(tǒng)深入的基礎(chǔ)研究。尤其在生土材料改良的科學(xué)機(jī)理及其關(guān)鍵技術(shù)方面，取得了大量具有突破性的研究成果，有效克服了傳統(tǒng)生土材料在力學(xué)和耐久性能等方面的固有缺陷，并形成了適用于絕大多數(shù)土質(zhì)類(lèi)型，具有廣泛應(yīng)用價(jià)值的一系列生土材料性能優(yōu)化理論及相關(guān)應(yīng)用技術(shù)，并通過(guò)世界范圍內(nèi)的大量工程實(shí)踐的驗(yàn)證，至今已走向成熟。
鑒于其突出的生態(tài)效益和普遍的地域適應(yīng)性，現(xiàn)代生土基材料及其建造技術(shù)
已成為實(shí)現(xiàn)綠色建筑最為有效的途徑之一，受到全球尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家研究機(jī)構(gòu)和政府的廣泛關(guān)注和支持。尤其在1998年，聯(lián)合國(guó)教科文組織專(zhuān)門(mén)成立了“生土建筑、文化與可持續(xù)發(fā)展”分部，以位于法國(guó)的“國(guó)際生土建筑研究和應(yīng)用中心”為總部，聯(lián)合五大洲30多個(gè)科研機(jī)構(gòu)，全力推動(dòng)全球相關(guān)領(lǐng)域的研究、教育和推廣。
國(guó)外現(xiàn)代生土建筑發(fā)展現(xiàn)狀
生土建筑是全世界應(yīng)用最為廣泛的傳統(tǒng)建造形式。過(guò)去半世紀(jì)以來(lái)，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家針對(duì)傳統(tǒng)生土材料及其建造技術(shù)的改良和現(xiàn)代化應(yīng)用，進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)研究，取得了具有突破性的研究成果，有效克服了傳統(tǒng)生土建筑在防水、耐久和抗震方面的缺陷，形成了一系列具有廣泛應(yīng)用價(jià)值的現(xiàn)代生土基材料優(yōu)化及應(yīng)用理論體系?；谶@一理論體系，國(guó)外現(xiàn)代生土基材料優(yōu)化與應(yīng)用實(shí)踐呈現(xiàn)出兩大發(fā)展趨勢(shì)。其一，針對(duì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)的民生問(wèn)題，強(qiáng)調(diào)低造價(jià)、安全耐久、便于人力施工、可就地取材的適宜性生土建造技術(shù)。該研究全球網(wǎng)絡(luò)在印度、巴西、埃及等大量第三世界國(guó)家，所取得的研究推廣成果便是其中的典型代表。其二，充分強(qiáng)化和發(fā)掘新型生土材料的環(huán)保節(jié)能特性和全新多元的材料表現(xiàn)效果，作為一項(xiàng)高性?xún)r(jià)比的生態(tài)建筑技術(shù)，與住宅、公建等多種現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)體系有機(jī)結(jié)合，全面提升建筑環(huán)境綜合效能。近二十年來(lái)在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家大量涌現(xiàn)的生土別墅、
醫(yī)院、教堂等多元化現(xiàn)代建筑，以及在歷年國(guó)際建筑大獎(jiǎng)中頻繁出現(xiàn)的生土建筑獲獎(jiǎng)案例，均是這一趨勢(shì)的具體表現(xiàn)。鑒于現(xiàn)代其突出的生態(tài)效益和普遍的地域適應(yīng)性，現(xiàn)代生土材料及其建造技術(shù)已成為實(shí)現(xiàn)綠色建筑最為有效的途徑之一，受到全球尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家研究機(jī)構(gòu)和政府的廣泛關(guān)注和支持。
關(guān)于新型生土基材料性能優(yōu)化和綜合利用研究與實(shí)踐，由于各國(guó)發(fā)展現(xiàn)狀和自然資源條件的差異，所取得的成果和發(fā)展趨勢(shì)也有所不同，具體而言：
法國(guó)是開(kāi)展現(xiàn)代生土材料和建造技術(shù)研究最早的國(guó)家之一，目前也在該領(lǐng)域處于國(guó)際公認(rèn)的領(lǐng)先地位。聯(lián)合國(guó)教科文組織生土建筑分部的執(zhí)行機(jī)構(gòu)——位于法國(guó)格勒諾布爾市的“國(guó)際生土建筑研究和應(yīng)用中心”（CRATerre-ENSAG）可謂國(guó)際生土建筑領(lǐng)域最具影響力的權(quán)威機(jī)構(gòu)。該中心自上世紀(jì)70年代開(kāi)始，運(yùn)用現(xiàn)代材料科學(xué)理論，對(duì)傳統(tǒng)生土基材料優(yōu)化機(jī)理進(jìn)行了系；圖6法國(guó)國(guó)際生土建筑研究中心進(jìn)行的現(xiàn)代生土材料試；除法國(guó)以外，美國(guó)在現(xiàn)代生土建筑材料與建造技術(shù)研究；圖7現(xiàn)代夯土別墅，美國(guó)亞利桑那州；新西蘭政府在1998年前后，先后組織編制出版了3；澳大利亞是生土建筑應(yīng)用最普遍的發(fā)達(dá)國(guó)家之一，自1；圖8現(xiàn)代夯土別墅MerricksHouse，澳大；德國(guó)政府非常重視生土建筑質(zhì)代材料科學(xué)理論，對(duì)傳統(tǒng)生土基材料優(yōu)化機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的基礎(chǔ)試驗(yàn)研究，形成了一套僅需調(diào)整原土土質(zhì)構(gòu)成關(guān)系，而無(wú)需化工改性劑的，具有劃時(shí)代意義的現(xiàn)代生土材料優(yōu)化理論體系，其適用于絕大多數(shù)土質(zhì)類(lèi)型和多種材料用途（如夯土墻、生土砌塊、生土粘接材料、生土裝飾材料等）。以夯土墻為例，根據(jù)原土土質(zhì)構(gòu)成的不同，添加一定比例細(xì)砂和石子，使混合物形成與混凝土相近的骨料構(gòu)成（即：以原土中的黏粒取代水泥成分，形成黏粒、細(xì)砂、石子的骨料配比構(gòu)成），通過(guò)水分控制和強(qiáng)力夯擊（大于5Mpa）所帶來(lái)的系列物理和化學(xué)反應(yīng)，干燥后形成的夯筑材料最高可達(dá)到粘土磚的強(qiáng)度。并且其防水、防蛀、防潮等耐久性能也得到極大的提升。該理論體系歷經(jīng)數(shù)十年的優(yōu)化和實(shí)踐檢驗(yàn)，并通過(guò)《Earth Construction: A Comprehensive Guide》（《生土建造：綜合指導(dǎo)》，1994年）和《Batir en terre》（《生土建造》2009年）兩本著作的出版，已成為全世界現(xiàn)代生土基材料和建造技術(shù)研究所依據(jù)的重要理論基礎(chǔ)。該中心在法國(guó)文化部、歐盟以及聯(lián)合國(guó)教科文組織的支持下，面向世界各國(guó)專(zhuān)門(mén)建立了世界首個(gè)從本科、碩士直至專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)的系列教育培訓(xùn)系統(tǒng)，每年都會(huì)吸引來(lái)自世界各地的大量專(zhuān)業(yè)人員前來(lái)接受培訓(xùn)或進(jìn)修。
除法國(guó)以外，美國(guó)在現(xiàn)代生土建筑材料與建造技術(shù)研究方面也處于國(guó)際領(lǐng)先地位。尤其在新墨西哥州、亞利桑那州，甚至于地震頻發(fā)的加利福尼亞地區(qū)，當(dāng)?shù)氐膫鹘y(tǒng)夯土建筑技術(shù)經(jīng)過(guò)改良，并在手工機(jī)械的幫助下已逐漸走向了市場(chǎng)化和半工業(yè)化，甚至于以生土作為主要建造材料已成為許多豪宅別墅建設(shè)所熱衷的時(shí)尚。并且，早在1991年，美國(guó)新墨西哥州政府便制定實(shí)施了《新墨西哥州土坯與夯土建筑規(guī)范》（New Mexico Adobe and Rammed Earth Building-Code），其中對(duì)承重生土墻選用何種質(zhì)量的土、生土構(gòu)件的制作要求、生土材料應(yīng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)等做了詳細(xì)規(guī)定，在生土建筑設(shè)計(jì)構(gòu)造方面提出量化的指標(biāo)，克服僅憑經(jīng)驗(yàn)建造生土建筑的低水平狀況。
新西蘭政府在1998年前后，先后組織編制出版了3部生土建造法規(guī)：《生土建筑工程設(shè)計(jì)NZS4297:1998》、《生土建筑材料和施工工藝NZS4298:1998》、《非專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的生土建筑NZS4299:1998》。其中，NZS4297是生土建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，從地震帶、材料強(qiáng)度等級(jí)、設(shè)計(jì)方法、房屋高度等方面闡述了設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則。NZS4298是生土材料及工藝標(biāo)準(zhǔn)，主要介紹土料選擇、確定強(qiáng)度、耐久度等的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。NZS4299是生土構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，介紹生土建筑不需具體設(shè)計(jì)而必須遵循的一些硬性標(biāo)準(zhǔn)，如不同烈度區(qū)采用不同的房屋高度限值等。
澳大利亞是生土建筑應(yīng)用最普遍的發(fā)達(dá)國(guó)家之一，自1952年建筑師喬治.米德?tīng)栴D向其建設(shè)部呈交《生土墻建設(shè)報(bào)告》之后得到迅猛發(fā)展，并于1976、1981年以該報(bào)告為基礎(chǔ)再版生土建筑手冊(cè)，實(shí)質(zhì)上成為該國(guó)的生土建造標(biāo)準(zhǔn)。該手冊(cè)于1987年由國(guó)家建筑技術(shù)中心出版發(fā)行，目前又在以此為基礎(chǔ)起草新的生土手冊(cè)。同時(shí)，2002年澳大利亞國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化組織（Standards Australia）專(zhuān)門(mén)出版了更為專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)的《澳大利亞生土建筑手冊(cè)》（The Australian Earth Building Handbook）。
德國(guó)政府非常重視生土建筑質(zhì)量保證體系的制訂與執(zhí)行，早在1999年便出版發(fā)行了《生土建筑導(dǎo)則》（Lehmbau Regeln. Begriffe; Baustoffe; Bauteile）。目前，該導(dǎo)則已被德國(guó)周邊國(guó)家政府作為生土建筑設(shè)計(jì)建造控制標(biāo)準(zhǔn)，推廣執(zhí)行。同時(shí)，德國(guó)生土建筑協(xié)會(huì)開(kāi)展了近30年的技術(shù)培訓(xùn)工作，規(guī)范生土材料加工，以及生土建筑的設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收工作。
日本在生土結(jié)構(gòu)抗震研究方面沿用建筑抗震方面輕巧設(shè)計(jì)原則，在生土墻體中布置一定量的荊條，形成泥笆墻這一特殊結(jié)構(gòu)形式。泥笆墻重量小，受到的地震力較??；同時(shí)，荊條使得墻體具有較好的延性，起到消解地震能量的作用。
秘魯利馬天主教大學(xué)的瑪西亞·布隆德特博士等人起草；作為與中國(guó)農(nóng)村發(fā)展現(xiàn)狀相近的第三世界國(guó)家，印度在；11；圖10用新型土坯磚建成的4層住宅樓（左）和跨度1；圖11印度奧羅市生土中心研制并廣泛推廣的新型土坯；四、我國(guó)村鎮(zhèn)新型生土建筑研究實(shí)踐案例；1.土坯砌筑改良技術(shù)與節(jié)能設(shè)計(jì)：毛寺生態(tài)實(shí)驗(yàn)小學(xué)；（項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)：吳恩融，穆鈞）；在香港中文大學(xué)吳恩融教授和穆鈞博士率隊(duì)
秘魯利馬天主教大學(xué)的瑪西亞·布隆德特博士等人起草的《土坯房屋抗震指南》，詳細(xì)介紹了土坯建筑的震害，并從土料成分、裂縫控制、添加材料、施工質(zhì)量等方面分析抗震性能的主要影響因素，并研究提出了系列改善土坯力學(xué)性能的方法和構(gòu)件構(gòu)造尺寸，以增加房屋整體性,提高土坯房屋抗震性能。此外，瑪西亞博士編著了一本中文版《農(nóng)民自建抗震屋圖解手冊(cè)》，提出生土建筑建造過(guò)程可汲取的部分措施。
作為與中國(guó)農(nóng)村發(fā)展現(xiàn)狀相近的第三世界國(guó)家，印度在生土建筑領(lǐng)域取得的研究成果和經(jīng)驗(yàn)，尤其值得我國(guó)農(nóng)村建設(shè)領(lǐng)域的借鑒。印度至今有58%的人口居住在各種形式的生土建筑之中，尤其集中于農(nóng)村地區(qū)。1970年代在政府的資助下成立的奧羅生土中心（The Auroville Earth Institute）歷經(jīng)近40年的發(fā)展，研究出了一系列以高強(qiáng)度土坯磚（CSEB）系統(tǒng)為基礎(chǔ)的生土建造技術(shù)。該系統(tǒng)以石灰或水泥作為改性材料，使土坯磚的耐久性和力學(xué)性能得到了質(zhì)的提升。改良后的土坯磚被制成70多種形狀規(guī)格，可以用來(lái)制作承重墻體、承重磚柱、基礎(chǔ)、甚至過(guò)梁等結(jié)構(gòu)構(gòu)件。砌筑過(guò)程中，通過(guò)材料預(yù)留孔洞，并結(jié)合鋼筋和少量水泥粘接劑的使用，使生土承重構(gòu)件的力學(xué)性能和房屋的整體抗震性能得到進(jìn)一步加強(qiáng)?？梢哉f(shuō)，通過(guò)對(duì)土坯磚材料的形制改進(jìn)，房屋的結(jié)構(gòu)體系也發(fā)生了變化，其結(jié)構(gòu)的整體性甚至已超過(guò)磚混結(jié)構(gòu)。以這種方式建造的房屋最高可以達(dá)到6層，單層拱券屋頂可以達(dá)到10.35m的跨度。該技術(shù)體系在當(dāng)?shù)匾驯粡V泛運(yùn)用于普通住宅的建造，甚至于學(xué)校、辦公樓、工廠(chǎng)、活動(dòng)中心等結(jié)構(gòu)性能要求更高的公共建筑。其造價(jià)平均僅為磚砌體結(jié)構(gòu)房屋的80-85%。僅材料的加工一項(xiàng)便節(jié)約了常規(guī)砌體建筑75%的能耗和碳排放。通過(guò)技術(shù)培訓(xùn)和施工工具的低價(jià)租用，該技術(shù)先已成功推廣到當(dāng)?shù)財(cái)?shù)十萬(wàn)農(nóng)戶(hù)的房屋建設(shè)中，這為經(jīng)濟(jì)條件相對(duì)較差、人口密集的農(nóng)村地區(qū)，帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益。該中心已成為面向全世界尤其是第三世界國(guó)家的生土建造技術(shù)培訓(xùn)中心，其施工工具甚至銷(xiāo)往歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家。
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