|
所属栏目：教育学习 > 龙山文化 > 文化遗产 > 使用方法 内容摘要：我国有大量土建筑遗址，它们在建筑形态和建造技术上各不相同，是我国古代建筑艺术宝库中重要的组成部分。本文对多处古代典型生土建筑的施工技术和建造方法做了考察，将我国古代土工建造方法归纳为挖余法、夯土法、垛泥法、土坯砌筑法和生土块法，并分别做了详细介绍。本文还对不同施工技术条件下各种土的物理性质指标进行了测试分析，并对比其异同，指出各种生土建筑与其相应建造方法配合的合理性。关键词：生土建筑；建造方法；土遗址；物理性质 中图分类号：TU361 文献标识码：A 文章编号：1000-4106(2008)05-0081-010 引言 土是我国古代建筑中使用最广泛的材料，生土建筑的发生、发展与人类社会的发展紧密相连，生土建筑遗存是我国古代文化遗产的重要组成部分。生土建筑具有造价低廉、施工工艺简单和绿色环保等其它建筑形式不可替代的优点。 我国发现史前和历史时期大量的生土遗址，这些土遗址是利用就近的天然土质材料建造而成的，由于其大体量、不可移动的特点，必须露天保存，因而了解其建造方法对于土遗址文物保护则具有重要的意义。 1.生土建筑的概念、类型及其发展状况 生土建筑是一个现代术语，泛指世界各地以仅经过简单加工的原状土质材料建造的建筑，包括黄土塬上开挖的窑洞、用夯土形式建成的古城、用土坯形式砌筑的墙体、用泥加草调拌后修造的挑土墙、用版筑形式夯造的版筑墙和生土块砌筑的构筑物，等等。按照材料、结构与建造工艺，生土建筑可以分为黄土窑洞、土坯窑洞、土坯建筑、夯土墙、草泥垛墙以及各种大体量夯土构筑物。被土覆盖的掩土建筑。总之，生土建筑的最大特点就是土材料未经烧造，仅在建造方法和施工技术上有一些变化而已。古代土工建造方法示意图(图1)，比较形象地说明了古代的土作技术。 黄河流域的中原一带是中华民族起源地之一。这一地区干燥少雨，丰富的黄土层就成为原始先民的天然建筑材料。距今6000年的半坡遗址地穴、半地穴和地面建筑，即用生土建筑材料；4000年前的龙山文化遗址，出现了夯土建造的城墙、台基和墙壁。中国丝绸之路沿线分布着大量极具地域特点的各类生土建筑遗址，如河西走廊绵亘千里的长城遗址，新疆交河故城遗址、高昌古城遗址等，都是古代先民因地制宜的伟大建筑杰作。土作为最简单的建筑材料，在古建筑的发展过程中一直扮演着重要的角色。 2.生土建造方法总结 Ivo Herle系统地介绍了生土建筑的历史及其演化，而P.Doat、Oernot Minke等人通过对世界各地的生土建筑及其相关资料的考察，比较全面地介绍了各种土作技术的营造方法。John Norton在此基础上引入现代土建筑的观念，从理论角度阐述了生土建筑营造技术的发展。中国古代的生土建筑内容丰富，但建造方法的记述略显贫乏，只有少数学者针对某一特定土遗址或土建筑在技法上做了较为详细的研究。 本文通过对我国古代典型生土建筑形制及其建造方法的考察，将我国的生土建筑施工技术归纳为以下几种： 2.1 挖余法 挖余法，即在原来地貌形态基础上挖出空间成形的建筑形式。这种建筑方法不是采用投入建筑材料以构筑空间的“加法”方式，而是采用挖去天然材料以取得地下空间的“减法”方式。它主要利用土体直立的性质，在不改变原状土体结构和物理性质的前提下对土体的应力空间作了调整，因此在一定程度上改变了土体的抗压、剪切等工程特性。挖余法建筑主要包括地穴、半地穴、窑洞式建筑，以及从地面向下挖出的庭院式建筑和故城形制，我国的黄土高原各式窑洞和新疆交河故城遗址，即为典型代表。 2.1.1 生土挖造的发展及其施工技术 远古人类的居住条件十分简陋，最初只是寻找一些自然山洞居住。在没有自然山洞的地方，他们主要有两种居住方式：一种是筑巢而居，栖息在树上；另一种是在较高的山丘上挖穴而居。原始社会，人们挖洞为穴，也就是后世所说的“穴居”。随着经验的积累，人们逐渐了解了一些土的性质，掌握了哪些地区的土体更适合挖造，并开始在挖造的形式和空间上有了一定的改进。 生土挖造，首先需要选址，因为土质的好坏直接决定着是否适合挖掘以及开挖后建筑物的稳定性，同时也决定着施工量的大小和施工的难易程度。一些比较有经验的人能够用“握土法”估计土的含水量，能用指捻法知道土的坚实性，用拳击法知道土的抗剪能力，还能凭钣镢反作用于手的力量了解土的强度，从而确定营建地点。 选址完成后，就要根据将要开挖的类型和大小进行规划布局，确定挖掘的形状、大小、深度等。刚开始可以在不超挖的前提下比较随意地大幅度挖掘(但不同建筑型式的各部分挖掘有先后次序，这主要是为了让挖出的空间应力释放均匀，减少土体的应力集中以保持稳定性)而形成雏形，待通风晾干后再进行修整，用草泥或灰泥(或麻刀白灰)作土壁维护。挖余法在洞室的挖造进度和形式上也有一定的要求，通常情况下每天挖土不宜超过一定量(不同地区根据土质而定)，这样是为了保证土体应力缓慢释放防止坍塌。洞室顶部以穹隆顶最好(窑洞以拱顶为最佳)，可以减少应力集中效应。但也发现一些平顶洞室的实例。 2.1.2 生土挖造主要的几种形式 目前可以看到的，生土挖造形式主要有以下几种： (1)地面上首先规划好布局，确定了墙壁的位置之后，把墙内土挖去以形成墙体，接着挖出房间、院落及街道。交河故城的大型院落区、官署区的部分建筑、中央大道、东西大道、东门、一部分护墙及大部分街巷就是这类建筑形式的典型代表。 (2)选择地势较高的小山包或崖面，经粗略切削，在垂直的黄土壁面开洞而向纵深挖掘，如靠崖窑洞。 (3)平地上按需要的大小和形状垂直向下挖出深坑，再从坑壁向四面挖靠山窑洞，布局如同四合院，入口处挖成隧道式或敞开式的阶梯通往地面，如下沉式窑洞。 (4)平地上先挖出倾斜坡道，达到一定深度后，在斜坡尽头的壁面向纵深挖掘出所需要的洞室。 生土挖余法施工的最大特点，就是在原有地貌上直接挖掘，使挖出的空间形成建筑。这种生土建筑形式取之自然、融于自然、因地制宜、施工简便、造价低廉。窑洞式建筑深藏于土层中，具有保温、隔热、蓄能、调节洞室小气候的功能。但是这种方法的局限，就是不能建造规模很大的建筑，而且一旦院落或窑洞形成，再想改造也非常困难。 2.2 夯土法 夯土技术就是用夯土工具打土，以外力的作用使局部土质密实牢固，从而求得整体坚实。夯土法是我国生土建筑中运用最广泛的建造方法之一。按照施工技术的不同，我国的夯土技术可以分为直接夯筑和版筑夯土两种。 2.2.1 直接夯筑直接夯筑，可以根据建筑用途分为两种：一种是用于基槽型墙体的基础处理部分，即先在拟建墙体地带挖一深沟作为墙体的基础槽，然后从基槽底部向上填土逐层夯实。这种方法多用于大型墙体的构筑，如城墙。另一种是堆土夯筑，即在需要夯实的部位直接堆土，然后用夯具逐层夯实，无须在土的周围进行支挡，使土自然成坡。堆土夯筑一般用于一些城台、墩台和大型墙体的建筑。 直接夯筑在基槽型城墙基础中所用的土，都是从基槽中挖出的土，一般不作处理，也有加入一些卵砾石、砂砾或灰土的作法，以使夯筑效果更好些。 堆土夯筑的土一般也是就地取土，有些时候会对土作一些处理，例如按一定比例加入灰土、砂，并加入一定量的水达到最优含水率。在夯筑过程中大多还添加入一些加筋材料，如芦苇、麻绳等。堆土夯筑与下面将要介绍的版筑夯土在土的处理、加筋、夯筑方式等方面有许多共同点，故在此不作详述。 2.2.2 版筑夯土 (1)版筑夯土的起源与发展 版筑夯土亦称夯土版筑。版筑技术的应用，最早的目前仅见于殷商时期。《孟子·告子下》载：“傅说举于版筑之间。”言商代贤士曾版筑于傅岩之地举为相。版筑即用木板作边框，在框内填土用木杵打实，然后将木板拆除向上移动，再依次填土夯实，直至所需高度为止。农村称为打土墙或干打垒。考古学家发现了比较成熟的商代中期的夯土遗迹，不少高台和生土住宅就是利用夯土技术建造起来的。春秋战国时期的筑城、筑堤坝和建房广泛使用夯土法，此后经秦、汉、唐、五代到北宋，夯土技术得到进一步的改进。到了明清时期，发源于中原的夯土版筑技术，随着中原汉民族的南迁，从黄河流域传播到福建省西南部和广东省东北部、江西省南部，在南方客家地区得到了发展。 (2)版筑夯土的材料 传统夯筑使用的材料主要是土、沙石和植物纤维等。土质的好坏直接关系到土墙的耐久性和坚固性，故一般应尽量避开含有机物、泥炭等腐蚀质的土料。黏性好又含有一些沙子的黄土为最佳材料，少量沙子可以减少土墙筑成后的收缩，使土墙不易裂缝。夯土可分为素土、石渣土、灰土、特殊土等，根据土质条件和夯筑要求，可以单独使用，也可以几种配合使用。石渣土即在素土中加入砾石等，它能提高夯筑的密实度和夯土墙的强度。灰土使夯筑更密实，老化后强度大，且有一定的抗水蚀能力。 夯筑一般是就地取土，因此它的材料受地域限制比较大。如长城沿线的夯土墙：有的是用黏土和沙再夹以红柳或芦苇的枝条夯筑而成的；也有的地方用土、沙、石灰加碎石夯筑的。福建土楼夯筑的土墙最讲究的是用三合土，即以黄土、石灰、河沙搅拌夯筑。还有将红糖、蛋清水及糯米汤水加入三合土中，以增强三合土的坚韧度。用这种方法夯筑的土墙干燥后异常坚硬，水浸不变，即使铁钉也难以钉入，其坚固耐久性甚至胜于水泥。因此许多土楼历经数百年风雨依然完好无损。三合土夯筑又分为干夯、湿夯与特殊配方等湿夯三种夯筑方法。生土挖出后一般不直接夯筑，而要敲碎研细，并放置一段时间让其发酵，使其和易性更好，以保证夯土墙的质量。 (3)版筑夯土的施工技术 版筑夯土筑墙之前，先在墙基边缘栽立四根高大结实的柱子，深入地下30—50厘米，两边平行，长宽距离相等，古代谓之桢，是筑墙工程中的支柱，将制作好的木板或圆木放在平行立柱的内侧(图2)，以限定墙基的方位和墙体的长度、宽度及高度，是为“版”。 夯筑时一般都要对土的含水量进行调整，多数情况下是向土中加水，使其达到一定湿度(最优含水率)，具备重新黏结的条件后填入加筑的木板内，整平后，双人抬夯夯筑。当夯土层达到顶层木板或圆木的高度时，两边再加木板或圆木，继续填土夯打。第二层填满后，取下第一层木板，放到第三层，再填土夯打，这样连续不断，直到需要的高度(有些地区为了使夯筑墙体有足够的稳定时间，采用三层木板或圆木轮换，有些甚至采用四层)，这就完成了一堵夯土墙。把一桢侧移，利用已成墙的一端代作另一桢，接着夯第二堵墙，如此，直至所需长度为止。用此法夯筑的墙是由多堵连成的，夯层一般厚10～12厘米(不同地区因土质、建筑要求等不同，夯层厚度有差异)。 另一类版筑是用两块侧版一块端版组成模具，另一端加活动卡具，夯筑后拆模平移，连续筑至所需长度，此为第一版；再把模具移放第一版上，如法筑第二版；逐版升高直至所需高度为止(图3)。夯土墙在施工时每版夯筑高度不宜大于45厘米，每版分3次下土，铺土后踩平，用夯具全面夯筑，每层夯5～6遍，先夯边，后夯中间，每天夯筑高度不宜超过3版。 夯土版筑墙体一般都有收分，即墙的下部较宽，向上逐渐变窄。不同时代和不同地区，夯筑墙体的收分有很大的差别。例如隋代以前一部分版筑夯土长城，它的高度一般是底厚的一倍左右，顶部宽度为墙高的四分之一至五分之一。有些墙体的收分则不明显，例如现在福建的版筑土楼可以达到高度与宽度之比25:1。还有很少一部分，高度不是很高的墙体则不收分。 夯土版筑墙体，一般都在夯筑过程中添铺加筋材料，这样可以加强夯土的坚固性，增加抗拉强度。加筋材料因地而异。如甘肃河西地区的汉长城在修建时，用红柳、芦苇、罗布麻以及胡杨树等的枝条为筋材，在土、砂砾石间夹芦苇等筋材，层层夯筑而成。敦煌以西大方盘城一段的汉长城，从地面以上50厘米处，每隔15厘米夹铺两层芦苇。福建土楼则以竹片为主要筋材，土楼夯筑，一般每版高40厘米，分四伏土或五伏土，每版埋入两根长约2米的竹片或杉木枝条为“墙骨”，每两伏土放置两根短竹、木片，以增加拉力和稳固性。 夯土所用的工具为夯杵(杵是最早加工谷物的工具)，宋以前主要用木杵，有的加铁或石制的夯头。夯杵的大小、重量一般以单人使用方便为宜，夯头一般上小下大，下部较平整，直径约10—15厘米左右。夯杵的形式和种类后来发展得逐渐增多，例如尖铁头的夯土工具和用于大面积夯土的锇。 版筑夯土墙的夯土方法有一定的要求，《营造法式》规定每步土夯实三遍，杵数为六、四、二递减。清工部《工程做法》记夯土有大夯、小夯。小夯径3寸，用来筑灰土，按所需坚实程度分别用24、20、16把夯(每夯1人)夯筑。为求均匀密实和整体性强，行夯的次序、路线、遍数都有规定。为使夯层间结合密实，还有用“拐子”(尖铁头的工具)打眼，使上层局部突人下层中。大夯径6寸，用来夯灰土和素土，只用5把施工，由2人抬1夯。打夯时，循序渐进，分段分层夯打，叫做打顺夯。还有一种叫做梅花夯，即打一个梅花再从四面打梅花。打夯的方式各地不尽相同，有2人夯、3人夯、4人夯和5人夯等，其区别主要与当地的夯具、建筑要求和夯筑经验等有关。例如福建土楼对夯筑要求比较高，通常一天行墙一周，行第二周时，必须反方向进行，正反方向轮流夯筑，这样墙体才更加牢固。有些地方用一种叫锇的石夯，锇上洞眼拴绳，一个锇用7至12人，用力拽绳把锇抬拉起来，利用地球引力惯性下夯。它多用于大型台基、城台的建造。 2.3 垛泥法 垛泥建筑在国外称为草泥黏土建筑，是比较简单的生土建筑，用沙子和灰泥，再加上稻草、麦秸和水，混合之后堆砌成墙。我国垛泥墙最早见于陕西岐山凤雏的早周建筑。 2.3.1 垛泥建筑的材料 垛泥建筑所需要的原料，是随处可见的泥土(有机质、淤泥、细砂含量高的除外)，有时候，土中的沙子和黏土的含量正好适合用来制造坚固耐久、不会收缩和破裂的垛泥墙，但一般都需要向土中添加黏土、粗沙和植物纤维。 黏土，混合物中最主要的黏合剂，能够把其它材料结合起来。黏土湿润的时候会膨胀有粘性，干燥的时候则会收缩而坚硬。如果混合物中黏土含量太高，则易开裂。 沙子，硬度较高且化学性质比较稳定，当沙粒之间的粘土干燥收缩的时候，能增加垛泥的可压缩性和强度。 植物纤维(多为农作物纤维)，用以增加垛泥的抗拉性，农作物纤维在垛泥中随意分布，形成三维空间的编织网，因此有很大的抗拉性。同时，它还增加了垛泥的隔热性能，因为茎秆中含有空气，而且能通过毛细作用把垛泥墙中的水分散发出去。 2.3.2 垛泥建筑的建造方法 垛泥建筑按照施工技术的不同可以分为两类：一类是直接用手工控制形态并成型；另一类是使用模板，又称板筑泥法建筑，即在筑板之间垛泥建造墙体。 黏土在垛泥混合物中的比例为3—20％不等，垛泥的混合搅拌工作可以由人用铲子进行，或者直接用脚垛，也可以由体重较大的动物(例如牛)来踩踏。 通常垛泥砌筑施工由地面、墙上两组人共同完成。地面上的人向墙上的施工者输送黏稠的泥浆混合物，墙上的人随即用力向下把泥片甩到要堆砌处，在手臂所能及的范围内将泥片堆砌到预定的高度，即完成一垛的堆砌(图4)，如此反复接着下一垛的堆砌。也有在每一层泥土的顶部加入一些稻草或麦束的。交河故城的垛泥建筑，层与层之间则加一层细干土，相邻两层泥块的垛垒方向相反，立面裂痕呈人字形，说明建筑时显然是一往一返进行的。 在垛下一层泥土之前，要留一段时间待泥层自然干燥。干燥过程中，要用工具把泥土压实，并且让墙面保持平坦和垂直。完成垛墙后，最后再用草泥抹面，这对于因泥片含黏粒较多以及垛间无刻意衔接处理等原因出现的垛间收缩缝，具有修饰和补强的双重作用。 无模和有模垛泥墙在施工方面没有太大的区别，只是无模垛泥墙是将潮湿的泥块在无模具限制的情况下一层层堆垛至所需高度后，再铲削平整墙面而成(图5)，而有模垛泥墙则不需对墙面作修整。 此外，古代的土遗址中，还可看到类似于垛泥建筑的建造形态——木骨泥墙。所谓木骨泥墙，就是在挖好的基槽内埋设成排的柱子，柱子之间用植物藤条连接，然后在里外涂上草拌泥，有的还要经过烧烤。通常情况下，埋设的柱子都比较粗大，能对整个墙体起到支撑的作用，抹泥后便看不到柱子了。与前面的纯粹垛泥相比，这种墙体的厚度要窄很多，由于柱子和藤条的联结作用，墙体不易倾倒，泥浆的强黏结性使得比较结实，是一种较好的墙体建筑形态。但这种墙体的建造需较多木材和植物藤条，且其承重能力不是很大，一般不作承重墙，因此古代建筑中使用较少。 2.4 土坯砌筑法 土坯就是使用模具将土制成一定形状的块体，用现代的建筑术语说，就是小型砌块，北方的某些地方把它称之为胡墼。土坯作为建筑材料，会使施工更为灵活方便。它与夯土砌筑同时向前发展。 土坯砌筑技术目前所知最早的，出现在河南永城龙山文化晚期遗址中，秦汉时期的一些建筑遗址都发现有土坯砌筑的墙体。交河故城的部分墙体和城内庙宇墙壁都是用土坯砌筑的。 土坯的制作要经过选土、和泥、制坯模和制坯等工序。各地的土质不同、风俗习惯不同，土坯的制作与具体使用方法也各不相同。仅制坯就有很多不同的方法。如：手模坯，将泥土装满坯模，再用手将泥面与坯模抹平，过一定时间将坯模拿掉；杵打坯，将坯模放在平整石面上，装土后用石杵捣固，拿掉坯模取出土坯(图6)；水制坯，先将制坯场地放水冲平，等水蒸发后呈半泥状态时，将泥切成坯块，取出晾干即成。这几种制坯方法中，使用杵打制出的土坯最为坚固，可承受较大的压力。 夯制土坯所用土料多为当地的素土，一般选用较好的黏土，再掺合适量的草筋或麦糠，有的地方还添加木棍、蒿杆等，以增加土坯的拉结力。有经验的工匠，夯制前几天在土堆上泼洒适量的水，施工时恰好达到预期的含水量，然后用机母(土坯的模具)夯制土坯。 工匠将土坯的制作过程形象地概括为“三锨六脚三夯”。将模具放在一块平整的石板上，加三锨土料，即“三锨”；用脚将土踏实，须移动脚步六次，即“六脚”；有经验的工匠只用三夯，即“三夯”。 土坯的尺寸在不同时代、不同地区各不相同，其体积不宜太大，大了不易搬运且易损坏。不宜太厚，厚了不易晾干。 根据使用土坯的多少，土坯墙体主要分为五种：一是全部使用土坯的全土坯墙，二是四面用砖，内填土坯的填心墙，三是上半截用土坯，下半截用夯土的版土坯墙，四是用土坯全部空心横砌的空心墙，五是土坯墙部分用砖包边的混合墙。 土坯的砌筑方式多为顺砖与丁砖交替式砌筑，上下两层有错分，相互错缝搭接，搭接长度不小于土坯长度的三分之一。土坯墙砌筑，采用挤浆、刮浆法、铺浆法等交错砌筑，不使用灌浆法，以免土坯软化及加大土坯墙体干缩后的变形。泥浆缝的宽度一般在1.5厘米左右，土坯墙每天砌筑高度一般不超过1.2米。 2.5 生土块法 所谓生土块，是指利用当地天然或挖掘的生土体，将其削切成大小适中的块体，形成便于搬运和砌筑的砌体。这类砌筑技术在生土建筑中使用较少，在不严格的意义上可以将其归入土坯砌筑类。 生土块的使用，要求当地气候条件比较干燥，土质较为坚硬，土易成块体状，这些限制是生土块在生土建筑中使用较少的一个重要原因，生土块是天然条件下固结的，强度受沉积年代上覆土压力等诸多影响较严重，一般情况下强度较低，尤其是抗剪、抗拉强度都很低，因此这也限制了它的适用范围。生土块的制作工艺比较简单，主要是受原材料的限制，在原料比较丰富的条件下它的制作还是比较快捷的。 生土块可以随意削切，根据建筑要求可以削切成所需的规格，砌筑起来方便灵活，砌筑方法也因地而异。由于其抗拉、抗剪强度都较低，一般只用它来做少量的生土块砌墙、补洞、地基找平等(图7)。生土块所砌的墙一般都为非承重墙体，例如建筑物的隔墙、轻质屋顶的屋墙等。 以上各种传统土作技术和施工方法见下表： 3.土体物理性质测试及分析 我国土遗址分布广泛，本文通过对长城、交河故城、西夏王陵、破城子、玉门关、秦俑坑和河仓城等典型土遗址土样物理性质的分析，以求找到生土建造方法中各类土的共性(以下部分数据来自李最雄文)。 3.1 粒度成分测试分析 从几种遗址土的粒度成分三角图(图版33)可以看出：(1)红色表示夯土，粉粒含量都比较高，只有西夏王陵的稍低一点，大部分超过40％。沙粒分布则比较分散，在2％至60％之间不等。黏粒含量非常小，大都在10％左右甚至更小，最多的也不超过17％。(2)黑色表示原生土，粒径分布比较分散，仍可看出其占优势，黏粒含量不大。(3)蓝色表示地仗层土，粉粒含量不及前两种土高，沙粒含量有所增高，且黏粒含量总体也比前两种土稍高一些。 夯土大多数级配比较好，这也验证了夯土颗粒对级配的要求，级配越好则越容易夯实。生土比较分散，也验证了其选择性比较小，土粒只能是先存的土体，不能对其改造和掺配。地仗层土草泥、棉泥层粗细颗粒含量各不相同，各种粒径含量都有，总体黏粒含量较高，级配也较好一些。 3.2 基本物理性质指标测试分析 从不同施工技术条件下各种土的干密度分布图(图8)可以看出：(1)夯土的干密度分布范围较宽，从1.25g/cm3至1.95g/cm3，但以1.6g/cm3左右分布居多，总体来说夯土的干密度大于生土，说明夯筑过程使得土体更为密实，提高了力学性能。(2)生土的干密度较小，一般不超过1.7g/cm3，同一地区生土的干密度分布范围较夯土要小一些。不同地方的生土干密度差异性比较大，充分说明了原状土体性质的地区域差异性。(3)版筑泥的干密度大于生土，与夯土相当，说明力学性能也有较大的提高。 夯土和版筑泥都是在施工手段和建造方法上对生土的改造，在很大程度上使土体的密实度提高。这说明人们早已认识到这种方法的实用和可靠。 不同施工技术条件下各种土的孔隙比分布图(图9)表明：(1)夯土的孔隙比总体小于生土，但夯土孔隙比的分布范围比较宽，从0.42到1.15都有分布，这说明不同夯土条件下夯土的性质有很大差异。(2)兰州马兰黄土孔隙比可以达到1.18，而交河故城最大不超过0.78，充分说明了土体性质的地区差异性。(3)版筑泥的干密度与夯土相当，但孔隙比却大于夯土，说明在同等条件下它的密实度不及夯土好，但由于版筑泥的黏聚力大于夯土，它的力学性能不一定比夯土差。 不同施工技术条件下各种土的含水率分布图(图10)表明：(1)总体来说几种土的含水量相差不是很大，这主要与土体所在地的气候环境相关，这些土样都取自我国北方地区纬度相当的地方，故气候差异不明显，使得含水量表现出相似性；(2)夯土的含水量分布范围较宽，说明在不同夯土条件下含水量各有所异，且阳面和阴面对土体含水量的影响也很大。(3)版筑泥的含水量与夯土相当或略大些。(4)与干密度、孔隙比相同，生土的含水量也反映出很大的地区差异性，交河生土最大含水量不超过2.5％，而兰州马兰黄土则在5％左右。 从不同施工技术条件下各种土的液限(图11)、塑限(图12)和塑性指数分布图(图13)，可以看出： (1)各种土的液限、塑限分布范围宽度大致相当(都在10个百分点左右，塑限都在5个百分点左右)，只有汉长城的夯土分布范围比较宽(液限17％～38％，为21个百分点，塑限9％～26％为17个百分点)。这与汉长城夯筑过程中土的类型变化关系比较密切，不同地段筑造时，土的性质差别较大。(2)除兰州马兰黄土塑限在4.5％～8.5％以外，其余大都超过了10％，16％者左右居多，结合含水量分布图，可知除兰州马兰黄土外，其余土体都不容易达到兰州马兰黄土的塑限。(3)结合塑性指数和液限分布图，可以将这些土都划归到低塑性土的范围内。(4)大多数土的塑性指数都在3％～10％之间，其中以8％左右居多，故为粉土系列，只有汉长城夯土、秦长城夯土：河仓城夯土和交河生土的部分土体大于12％，表明其中的黏粒含量稍多一些，这与土的粒度三角形分布图一致。(5)总体来说，夯土的塑性指数分布范围宽度大于生土，这说明夯土粒度成分的变化大于生土，它可以掺和不同粒径的土，以达到更大的密实度。 3.3 综合分析 生土建筑因地制宜，原材料都取自当地，受地域限制比较大，而且地形地貌也在很大程度上控制着施工技术的选择，如在台地和平原区，一般可向下挖出空间或在地面上夯土、垛泥。斜坡和陡面的地貌处，可以借用崖体向内挖出空间。各种生土建筑，通常情况下并不是单独使用一种施工工艺进行建造，而是几种施工技术相互结合而建造。我国许多土遗址一般都是先在生土层中挖造基础，于其上夯筑一定高度的墙体，再于其上用土坯砌建。有些烽燧、土塔，周围先用土坯砌建，中心用粉土夯筑。有的在夯筑基础上垛泥或土坯砌筑，分层中间铺夹灌木枝条或芦苇类的柴草。 4.结论 通过对古代生土建筑建造方法的综述和不同施工技术条件中土体物理性质的测试分析，可以得出以下结论： (1)对材料作一定处理，可以有效地提高生土建筑的稳定性和耐久性。例如夯土中使用特殊三合土砂后可使土墙更为坚硬，垛泥建筑中黏土、沙子、植物纤维的合理配比则可提高耐久性，红烧夯土也可在很大程度上提高耐久性。 (2)各种施工技术各有其一定的优缺点，生土施工中可以多种技术交互使用、相互配合，从而进一步提高其建筑的稳定性和耐久性。 (3)夯土和垛泥多为粉土系列土，垛泥中粘粒的含量较高，同等条件下，它们可使土体的干密度和密实度指标提高很多。 (4)同一施工方法，由于土的性质、施工器具和施工条件等不同，使得生土建筑的力学性能和强度有很大的不同。 (5)很多古代的生土建筑能够经历风风雨雨保存下来，说明土的性质与其相应的施工技术结合得较好，因此土遗址加固保护应尽可能地查明并正确运用合理的施工技术进行修复。 (责任编辑 戴春阳) |
|
|
来自： hellotiger2 > 《建筑材料》
