乡村建筑，“土”的复兴

  文章摘要

生土建筑在我国乡村建设中历史悠久，但由于耐久性不高等缺点，在当代逐渐被边缘化。依托浙江安吉泥土学校、宁夏中卫民宿、四川大邑艺术中心等实践案例，从配比改进、质感提升、性能优化及成本控制等方面对传统生土技术改良策略进行了探索。结果表明，在乡村建设中应用生土改良技术，不仅能够满足办公、民宿及教室等多种建筑类型的功能需求，还具有地域特色浓厚、空间舒适度较高、节能环保等特点，对乡村振兴传承地域特色、改善生态环境具有重要意义。

贺宇豪、吴正旺 / 华侨大学建筑学院

张明珍 / 厦门东南乡建咨询有限公司

任卫中 / 安吉黄埔源生态民居推广中心

 传统生土技术改良相关研究 

 

生土建筑广泛分布于世界各地，能较好地满足当地生产、生活的需要。在我国，典型生土建筑有新疆阿以旺、延安窑洞、福建土楼等。生土建筑常常就地取材、善于利用地形地貌，因此地域特色鲜明、乡土美学浓郁且造价较低。但因不耐侵蚀、耗费人力等缺陷，逐渐淡出现代建筑的视野。

对传统生土技术进行改良研究一直受到国内外相关学者的重视，主要包括：

• 生土改性研究，即向生土中添加适当物料以改善其力学性能，既包括砖粉、混凝土骨料、砖石废料等无机材料，也包括天然纤维、牛粪、锯末和烟草残渣等有机物；

• 生土产业化，包括生土砌块、生土砖和土坯砖的生产工艺改进等，例如在1970年代，德、法、美等国的生土产业化；

• 建造工艺的改进，如穆钧、柏文峰等对生土材料的制作、构造的改进和建造工艺的优化等。这些实践有力地推动了生土建筑与地域文化的结合。

在当前我国大力推进乡村振兴的背景下，结合实际，改进生土建筑构造、提升性能、控制成本并通过相关实践加以验证，对传承乡村地域特色、改善生态环境以及避免千村一面等，都具有重要意义。

基于以上认识，笔者团队在生土建筑的长期实践中，对浙江、宁夏等地的生土技术改良进行了较长时间的思考，对生土技术的流程、材料及工艺提出了较为系统的改良措施，经过一系列实际项目的检验后，有了一些值得总结的做法。

 传统生土技术改良做法

乡村振兴中生土技术改良实践 

1 提高夯土墙耐风雨及动物破坏的能力 

存在问题:

风侵蚀、雨水冲刷和动物破坏是传统夯土墙耐久性不高的主要原因。雨水冲刷主要从墙体顶部及底部开始，夯土墙受潮后会因反复干湿而开裂，顶部受潮还会导致雨水侵入而造成损坏。风破坏指的是墙体表面颗粒被吹走导致强度降低，多发于各层夯土的交接处。动物侵蚀主要体现在蛇、鼠、虫等在墙内筑巢，致使墙体出现凹洞破坏。

改良策略:

• ① 改良石砌或砖砌基础做法，以增强其防雨、防潮能力。基坑深度加大到500 mm以上，其底部使用三合土夯实并外加三七灰土防潮，基础出地面500 mm以上；

• ②改良墙体覆顶的做法，以减少雨水侵蚀。覆顶宽度一般应超出墙体50 mm以上，其材料采用陶瓦或金属板；

• ③使用现代夯实工具，增加墙体密实度，提高墙体抗风雨侵蚀能力；

• ④改进夯实方法及工艺，提高夯土墙的整体性，延长使用寿命；

• ⑤在墙体材料中增加30%石灰，提高墙体硬度，增加动物破坏的难度，减少夯土墙表面受损几率。

实效验证：

为验证上述策略的改良效果，在浙江安吉泥土学校的庭院中分别制作了3组实验墙体，并开展对比实验。

第1组为增加基础与覆顶与未增加的夯土墙比较；第2组为使用现代夯实工具与使用传统夯实工具的夯土墙比较；第3组为添加石灰与未添加石灰的夯土墙比较，实验中控制其余变量基本保持一致。

经过近3年观察，结果表明，使用改良方法的夯土墙中，第1组在顶部与基础部分无明显变化，第2组墙体未出现较大裂痕，第3组墙体表面未见明显受生物侵害痕迹。而在对照组中，第1组墙体在顶部与基础部分出现部分受潮与磕碰损伤，第2组墙体表裂痕多于实验组，第3组墙体表面出现局部虫蛀现象。

 浙江安吉泥土学校现状鸟瞰

 安吉泥土学校改良夯土墙对比实验：耐风雨、动物破坏实验

 2 提高夯土墙抗裂性能

存在问题：

开裂是传统夯土墙常见的破坏之一，其主要原因有：干湿变化不一致导致墙体伸缩；墙体材料不合理；墙体与楼屋面结合处受到应力集中的影响。

改良策略：

主要通过材料改善及工艺改良来提升夯土墙的抗裂性能。材料改善是指针对不同地区、不同土质，对夯土墙中粘土、石灰、骨料（卵石和沙子）的比例作适当调整。工艺改良包括7个方面：

• ①采用板状交叉夯实法，解决贯穿裂缝问题；
• ②使用金属模板和卡钳增加夯土墙精度，使支架与模板一体化；

• ③使用压缩气泵夯打，提高夯土墙的密实度及均匀性，100 mm厚的松土夯实后可减少到约40 mm厚，每夯筑800 mm后架设上层夯土墙模板；
• ④对边缘、角落和折角位置进行补强夯实，提高关键部位强度；
• ⑤在夯好的墙体结合部中线掏挖150 mm×150 mm的纵向咬合槽，增加结合部的一体性（或整体夯筑，不留接头）；
• ⑥墙角局部砌筑砖（或石）垛，提高稳固性；
• ⑦改良开窗方法，宽度小于600 mm的窗在夯土墙体砌筑完毕后开挖洞口，将100 mm宽的木框放入洞口内侧，窗框与夯土墙体连接部分使用水泥砂浆找平，同时在木框四周靠近外墙一侧使用水泥砂浆固定。宽度大于1 100 mm的窗在墙体夯筑时预埋木桩，窗户上端使用预制水泥作为过梁，过梁尺寸不小于1 400 mm×350 mm×70 mm，过梁配筋不少于4×φ10。二层窗在墙体夯筑完成后开挖，夯筑墙体时在洞口预埋钢筋水泥过梁，两侧预埋木桩或水泥预制桩，或在夯土墙体两侧对应位置开槽，待窗框嵌入墙后，使用水泥砂浆填满缝隙，要求开窗与夯筑墙体间隔两周左右。

 改良夯土墙抗裂性能的4种技术

左上：砖砌框架包裹  右上：现代金属模板

左下：板状夯筑    右下：夯土墙覆顶　

实效验证:

浙江安吉夯土墙：以3个实验性房屋的墙体为对象，分别尝试不同配比的实际效果。在实验过程将不同配比的墙体进行编号，1号墙体的砂土（骨料）∶黄土（粘土）∶石灰=7∶2∶1；2号墙骨料∶粘土∶石灰= 4.5∶4.5∶1；3号墙骨料∶粘土∶石灰=4∶5∶1。3组实验均采用机械搅拌与小型铲车推碾。

经近15年使用后，1号墙体侧立面距地高差近3 m处出现长2 m宽5 mm的裂缝，2号墙体仅在局部薄弱位置出现微小裂缝，3号墙体靠西侧中间部分出现长约1 m宽10 mm的竖向裂缝。

上述实验结果表明，在浙江安吉地区，骨料∶粘土∶石灰= 4.5∶4.5∶1的配方较有利于乡村夯土墙建造，夯土配比存在一定冗余度，但粘土比例不应过高。

 安吉泥土学校改良夯土墙对比实验：夯土墙抗裂性能对比实验

江苏高淳民居夯土墙：该旧屋原有夯土墙损毁严重，需要重建，改建过程大量采用了上述策略。夯土墙夯筑完成后，在其表面开槽铺设水电线路，再采用泥土抹面覆盖。为避免墙体受潮，夯土墙底部设置了400 mm高的现浇钢筋混凝土墙基。由于改造后作书房使用，对采光和热舒适性要求较高，因此选用清水混凝土制作了较大的门框和窗框，经多年使用后未发现明显裂缝。

  夯土墙抗裂性能改良实践：江苏高淳民居

四川大邑稻香渔歌艺术中心夯土墙：该项目使用的改良生土技术有：①增设夯土墙与混凝土、钢结构结合使用；②现场制作圆弧形异形夯土墙体；③通过预留伸缩缝、纵向加入柔性牵拉、横向使用竹筋等方法提高夯土墙强度。各部位夯土墙均未发现明显裂缝。

 夯土墙抗裂性能改良实践：四川大邑艺术中心

浙江松阳揽树山房民宿夯土墙：当地多雨潮湿，在该案例中，夯土墙大量用于室内干湿区域的分隔墙，其厚200 mm，高2600 mm。由于作业高度受限，墙体顶部的支模和夯筑均存在一定难度。

改良方法是：①顶层半边封模；②通过定制夯锤和改善配方解决开裂和底座承载问题；③墙中预埋的管线开关插座用木块事先固定，在模板上编号。经使用表明，其抗裂性能良好。

 夯土墙抗裂性能改良实践：浙江松阳民宿

3 提高三合土的抗裂性能

存在问题:

传统三合土使用粘土、红糖、糯米、石灰等材料制成，需使用传统夯锤工具长时间夯打，存在抗裂性能不足的问题：①在大面积应用中难以保证稳定的抗裂效果；②施工耗时长，材料比例控制复杂；③大部分配方均依赖工匠的经验，较为随意。

改良策略:

 改良后的三合土由粘土、细沙、粗砂及石灰按 1∶2 ∶4 ∶3比例制成，使用现代夯筑工具夯打，以简化其工艺流程，提高抗裂能力。具体工艺是：施工前筛掉大颗粒沙子，加水，待粘土变为糊状后与其余材料混合，以约150 mm为一层分层夯实。待地面半干后，用现代工具夯打，每天夯打2遍，夏季连续夯打3～5天，冬季连续夯打7～10天，充分除去材料中的水分和空气。

实效验证:

在本团队开展的相关实践中，改良后的三合土地面在受到外力冲击时仍能保持一定弹性。例如，泥土学校所采取的70 mm厚的三合土路面，建成近15年来未发现明显的大裂痕，一些小裂缝也能自我修复，无大修，大幅减少了钢筋及混凝土等难降解材料的使用，有利于土壤保护。特别是庭院中将改良三合土地面和菜园交错布置，增加渗水面积的同时还能收集雨水用于景观浇灌。

但在实践中也发现，改良后的三合土在竖向设计中仍应当确保其道路标高高于村路及校内庭院200 mm以上，否则遭受雨水长期浸泡后其耐久性将迅速下降。

 改良三合土在庭院中的应用

 4 提升生土墙面材料质感

存在问题:

传统生土墙体的质感较粗糙，纹理较简陋。内墙容易掉土、掉沙，不利于与现代功能结合，推广受到一定限制。

改良策略:

①以山体原生壤土与场地开挖土方为原料；②以流动清水去除材料中的枝叶与腐殖质；③使用电动搅拌机搅拌，用砂网过滤；④针对不同土壤采取相应配比；⑤在材料中添加12%～18%熟石灰（细面）或竹纤维（毛面），在半湿润状态下抹面，每2h人工喷水避免局部开裂。

实效验证:

采取上述策略的生土抹面，不仅质感更为细腻，而且不同纹理还可增加趣味性，已在多个案例的内墙中得到应用。实验发现，最容易与泥土结合的是水泥墙面，这种抹面粘接牢固且不易开裂。不同土壤抹面可表现出多种色彩，但成型后比原色稍浅。经特殊配制的泥土抹面还具有一定的防水功能，可用于卫生间及外墙。其中，经特殊抹面处理的卫生间，能较好地保持干燥，在梅雨季基本未出现冷凝。

 改良生土抹面样本

宁夏中卫民宿抹面：项目地处黄河中上游，土壤丰富，干旱少雨，多夯土建筑。该民宿全部采用泥土外墙抹面，屋顶不出檐，墙和屋顶均暴露在外，泥土抹面连续施工并进行两次压光。

考虑到当地全年温差较大、气温较低并偶有雨雪，因此在材料中加入了一定量的天然防水材料以减少墙体开裂。针对当地以细沙为主的土壤，经实验确定最佳配方，辅以人工喷水统一湿度，较好地解决了内墙底面吸水率不一致的问题。

 生土墙面材料质感改良实践：宁夏中卫民宿泥土抹面

安吉罗村民居改造：罗村地处浙南，多黄土。当地新建的民居多为混凝土框架结构，外墙多为瓷砖或涂料，地域特色不鲜明。

针对上述民居外墙水泥砂浆抹面纹理较为粗糙、有利于泥土附着的特点，采用改良的黄土作为建筑抹面，较好地在民居外立面上恢复了乡土肌理，具有一定特色且较为耐久，更重要的是造价低廉，无需特别熟练的技术工，便于建造。

 生土墙面材料质感改良实践：罗村民居外立面改造

室内应用：在上海杨浦和浙江杭州的住宅及办公楼等城市建筑项目室内采用了泥土抹面做法，不仅打造了“有温度、会呼吸”的室内墙体，而且营造了乡土氛围，增强了城乡联系。

 生土墙面材料质感改良实践：杭州“泥土家”室内抹面

 5 改良生土建筑室内保温性能

存在问题:

在体形系数相差不大时，传统生土建筑的保温性能主要与外墙厚度有关。现代建筑往往要求墙体、楼屋面等构件的厚度不宜过大，因此生土建筑的室内隔墙及屋顶部分的保温性能不佳。另外室内余热也难以循环利用。

改良策略:

一方面是采用轻质填充土作为墙体材料：为改善生土建筑的保温、隔音性能，将植物、动物（毛发）纤维碎化后与粘土融合，制成填充材料。在实际应用中，这些用轻质填充土建造的屋顶和墙，重量轻、保温性能较好。

轻质填充土在制作过程中需将植物纤维和黄泥汤3∶1混合，搅拌达到手捏成团的标准，其密度约为400 kg/m³。

另一方面是采取新的节能构造：①节能屋顶。安吉泥土学校大量使用了节能屋顶，在屋面瓦下增加厚70 mm的空气夹层，在望板上铺设泡沫板，其上再以轻质填充土隔热，泡沫板和轻质填充土厚度共50 mm，上部覆盖沥青瓦作屋面。夏季将空气层打开，在日照作用下，内部空气被加热上升后排出，带走热量，同时从侧窗补充冷空气。

冬季封闭空气层，以泡沫板和填充土层保温，改善保温性能，同时将室内壁炉烟道和屋顶空气层连接，壁炉余热得以利用，提高热能利用率。②节能墙体。在外墙中部增加下侧开口空气层，内墙则使用轻质填充土配合夯土墙，利用空气流动导热节能。夏季南侧墙体在阳光照射下，空气受热上升带走墙面热量，侧窗充当通气孔自动补充冷空气。冬季关闭侧窗，空气层的冷空气在重力作用下排出，以利于室内保温。空气墙与室内火炕烟道相连，冬季炊事时，墙体蓄热并传回室内。

 改良生土建筑室内保温性能

上：节能屋顶

下：节能墙体　

 实效验证

泥土学校天然居：该建筑原为典型的江南四水归堂，改造后主要用于办公、接待及会所。其结构以夯土墙与木框架组合承重，室内墙体采用泥土抹面。

该建筑还将壁炉和火坑与屋顶和墙体相连，利用余热提高节能效果，并增加了墙体形式变化。测试表明，在夏季气温34℃时，室内气温可比改造前降低5℃。而在冬季室外气温-2℃时，室内可稳定在16℃以上。

 安吉泥土学校天然居

泥土学校德意楼：该建筑设有卫生间，采取了节能屋顶等多种改良措施，具有较好保温性能，是拥有现代居住功能的乡村民宿。

为测试上述改良生土技术调节室内温度的效果，在冬季对德意楼和当地普通民宅的温度进行了实测对比。结果表明，德意楼南外墙内外表面温度峰值延迟明显，最长达8 h。谷值仅为0.5 h。

白天外表面温度接近20℃，全天温度波动范围约20℃。内表面温度变化平缓，全天幅度约为 2℃。监测还表明，其室内温度比普通民宅平均高5℃～8℃，且热稳定性较高，同时，建筑内使用节能构造部位的温度比未使用的走廊高3℃～6℃。

 安吉泥土学校德意楼

 德意楼和普通农宅温度实测对比

 6 改良生土建筑的室内隔音性能

存在问题:

传统生土建筑施工精度较低，特别是其内部门窗等构件与墙体的结合部位，是其隔音性能不理想的主要原因。

改良策略:

将竹片与生土结合，把有机物与粘土搭配，分别用于隔墙和屋面，以改善上述性能。自制多种模数化竹片泥墙板，以榫卯及金属件连接拼合，较好地满足了多种类型的内部隔断、装饰墙面等需求，空隙处使用搅拌好的轻质填充土填充，改善隔音效果。竹片泥墙板的制作工艺是：首先将竹纤维过筛，将20～30 mm长的纤维筛出与含砂泥土和石灰混合搅拌，再用细钉将加工好的竹片与木制龙骨固定形成竹片井，其中木龙骨厚50 mm、竹片宽20 mm，间隔10 mm。竹片泥墙的面层易于平整、施工快速且具备一定防火能力，相比传统木片泥墙，将纤维填入竹片网格的凹空间中，还可以提高抗脱落及抗裂性能。竹片泥墙有利于地方经济发展，具有一定的产业化潜能和应用前景。以安吉为例，当地竹林面积达180万亩以上，每根直径10 cm的竹子可以制作3 ㎡的竹片，竹片泥墙所需竹纤维可从竹加工厂废料中取得，减少了废料处理成本。

 改良的竹片泥墙技术

实效验证:

泥土学校文村楼利用村民遗弃的旧屋架作为主体承重结构，将内部门窗等构件与生土墙结合，改善了隔音效果。其2层结构均以竹片泥墙为围护墙体，既减轻了重量，也提高了墙面整洁度。文村楼常年作为学校教室使用，采取上述构造后教室隔音性能良好，能够满足《民用建筑隔声设计规范（GB 50118-2010）》中一般教室之间的隔墙与楼板隔声量≥40 dB的要求。

 安吉泥土学校文村楼

 7 降低生土建筑建造成本

存在问题:

传统生土建筑的建造需耗费大量人力，特别是夯筑、取土等施工环节，人力耗费最多，导致造价较高，这也是影响生土建筑推广的主要原因之一。

改良策略:

①使用气动夯锤及铁电锤代替手动夯锤，夯筑时夯锤质量不大于55 kg，夯击压强小于1.5 MPa，用工人数从传统的10～15人降低为2～3人，劳动强度显著降低，墙体密实度明显提高；②就地取土、取沙，土方主要从场地平整、地下室开挖中获取，在地取材、原地建造，节约了大量人力。

实效验证:

为验证改良生土技术的经济性，选取浙江安吉泥土学校为对象，对其建造成本进行了统计。该项目占地面积近2 000 ㎡，主体建筑共4幢，建筑面积约760 ㎡。所有建筑均使用本团队的改良生土技术自建，含装修在内，其总造价仅约33.5万元，其中具备完整现代居住功能的2层房屋总造价只有16万元，功能最简单的单层房屋总造价仅有3万元。相比之下，使用砖混结构，相同建筑面积的总造价可能超过240万元。

 泥土学校各建筑概况及造价

 结论与思考 

从笔者团队历时15年完成的5个乡村实践看，对传统生土技术进行改良，克服其性能缺陷，有利于发挥其节能、经济、环保及乡土之特色。对传统生土技术改良策略进行总结，可为下一步制定并完善生土技术的设计、施工及验收规范提供经验和依据，推动生土建筑的可持续发展。

改良生土技术较好地传承了乡村地域特色，与乡村的气候、地理及社会条件相结合，有利于在乡村振兴建设中“留住乡愁”，融入既有风貌，避免“千村一面”；改良生土技术适用于乡村振兴中的民宅、公共建筑、民宿等多种类型，在沙土取得、材料回收利用、保温隔热及节能等方面均有利于乡村环境保护；改良生土技术具有低技术、低成本、便于建造及易维护等特征，适宜于乡村建造条件，而且能较快地为当地农民所掌握，有利于建造过程中邻里互助，促进乡村的产业振兴。虽然生土墙较厚，但乡村土地相对宽裕，能被普遍接受。

采用改良生土技术建造多层建筑时，其承重结构仍存在抗震能力不足之缺点，宜限制于非地震带的3层以下建筑或与其他结构形式搭配使用；另外，改良生土技术虽然能够大幅度减少人工劳作，但其建造周期仍较长，有待进一步改善。