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第1篇

2紅磚簡介

紅磚是以粘土，頁巖，煤矸石等為原料，經粉碎，混合捏練后以人工或機械壓制成型，經干燥后在900攝氏左右的溫度下以氧化焰燒制而成的燒結型建筑磚塊。燒結普通磚的外形為直角六面體，其公稱尺寸為：長240mm、寬115mm、高53mm。我國傳統的青磚制作工藝是在燒成高溫階段后期將全窯封閉從而使窯內供氧不足，磚坯內的鐵離子被從呈紅色的三價鐵還原成青色的低價鐵而成青磚。據有關專家的研究，青磚在抗氧化，水化，大氣侵蝕等方面性能明顯優于紅磚，中國古代的“秦磚漢瓦”，能歷經上千年仍保存完好可見青磚性能優良。但是因為青磚的燒成工藝復雜，能耗高，產量小，成本高，難以實現自動化和機械化生產，所以輪窯及擠磚機械等大規模工業化制磚設備問世后，紅磚得到了突飛猛進的發展，而青磚除個別仿古建筑仍使用外，已基本退出歷史的舞臺，隨著科學技術的發展和人們環保意識的加強，不斷有新的各種免燒磚問世，但是專家們認為，迄今為止紅磚依然是性能最優良，舒適感最好的建筑墻材。在農村和中小城市，由于其經濟性，方便性以及諸如透氣性等建筑性能，在今后相當長的時間紅磚的地位，其他產品仍難以取代。

3粉化原理

紅磚成分主要為硅酸鹽，鐵的氧化物和有機酸鹽和無機酸鹽，其中有機酸鹽是紅磚原料中的有機物經過不完全燃燒和其他物質發生復雜的化學反應生成。有兩個原因導致紅磚的粉化失效，共同的條件是紅磚中要有水分：紅磚中有很多弱酸鹽，可以析出，而有機酸鹽呈弱酸性，容易與發生反應，導致紅磚本身結構成分發生變化，磚體體積發生變化，從而崩碎粉化，這屬于化學腐蝕；溶解在水分中的部分可以結晶的鹽類，如，等，在水分充足的時候，完全以離子的形式存在于溶液中，當水分從紅磚體表蒸發，這些鹽類先生成結晶水合物，如，，，，結晶的過程中，體積會膨脹，將紅磚破壞，這屬于物理腐蝕，其效果比化學腐蝕更為嚴重。這就是紅磚容易被堿性物質腐蝕的原因。講到這里我們就明白了為什么制造紅磚用的泥土要在露天堆放很久了。紅磚原料粘土堆在露天，經由日曬、雨淋，經過長久的時間才能使用，因為粘土中含有水溶性的堿、鹽類或有機物及雜物等，這些成分在紅磚的制造過程和使用過程中所發生的化學反應，不利用紅磚的壽命，因此粘土最好經由日曬、雨淋。雨水可溶解粘土中之堿、鹽類，日曬可風化、分解有機物及其他雜物，經長期之作用才可以供制造紅磚之用。但是由于紅磚制造周期短，生產粗放，量大占地多，故堆放過程只有幾個月到幾年的時間，相對于一些極品陶瓷的原料需要堆放幾十年的時間來說，前者只是很短的時間，所以能起到一定程度上的作用，并不能解決紅磚的弱酸怕堿特點，換一種說法就是，原料堆放過的紅磚，只是比原料沒有堆放過的紅磚，質量好些而已。

4粉化帶現象

這時候有人就說了，紅磚容易粉化失效的原因都弄明白了，大不了在使用過程中注意就是了，給所有的紅磚加上防護措施。這樣認為的話，難免有些魯莽，要想延長紅磚的使用壽命，不僅要明白紅磚本身的性能和缺陷，還要熟悉紅磚的具體使用情況，否則，會造成浪費，因為并非給所有的紅磚加上防護措施，才有最大的經濟價值。

我們不妨在農村做一個觀察，不難發現，年久的紅磚建筑，確實出現了紅磚粉化現象，以堿性土壤為地基的紅磚建筑發生粉化現象相對更早更嚴重。而且，細心觀察會發現一個有趣的現象，紅磚粉化帶既不位于環境最為復雜的地表，也不位于接受日光暴曬，風吹雨打最為嚴重的房檐附近，而是位于距離地表0.5m-1.5m的范圍內（如圖1）。任何一個整體的失效，取決于關鍵部分的最先失效。在紅磚建筑其他部位，甚至木質房梁，檁條等尚且完好的情況下，粉化帶的失效嚴重縮短了整個建筑的使用壽命，造成了建筑材料的浪費，甚至在某些特定條件下，紅磚粉化帶過早形成且粉化嚴重，極易在還未引起人們注意的時候引發事故，造成人員傷亡。所以說，粉化帶的紅磚，要給與特別處理，而其他部位的紅磚若要同等待遇的話，顯然會造成不必要的浪費。因此研究紅磚粉化失效現象，對合理利用建筑材料，提升建筑質量，以及保障人民生命財產安全，有著十分重要的意義。

（圖1）

接下來解釋一下，為什么粉化帶處于一個距離地表0.5m-1.5m左右的范圍內以及其具體的粉化過程。

假如一個紅磚建筑是空中樓閣，因為雨水的沖刷作用，其體內的可以導致粉化的成分只會越來越少，并不會出現明顯的粉化帶，紅磚普遍有較長的使用壽命。出現粉化帶很關鍵的一點就是，紅磚建筑建在了地面上。因為紅磚的毛細作用，水分沿著紅磚的氣孔上升，一直達到毛管力（一種牽引水分在毛細管道內上升的力）與水分本身重力平衡的高度，即毛細上升高度。我們可以通過一些學者研究的成果粗略計算下這個高度。

4.1計算法

H＝2σcosθ/rρg

式中：r——毛管半徑，m。

ρ----液體的密度，kg/m

g-----重力加速度m/s

σ----液體的表面張力牛頓/m

θ――為彎月面與毛管之間的夾角

當毛管完全濕潤時，θ=0o,常溫下σ=72.8×10－牛頓/m,ρ＝1，g=9.8m/s

則H＝15×10-/r(m)

其中，H為毛細上升高度，r為毛細管道半徑，參考粘土顆粒大小為0.5mm-0.005mm,取紅磚毛細管道直徑0.05mm，即半徑r=0.025mm，計算得H=0.6m。

4.2實驗法

砂土的毛細上升高度的測定

（卡明斯基管觀測法）

粒粗（毫米）

毛細上升高度（厘米）

達到最大高度的時間（晝夜）

5—2

3.5

3

2—1

6.5

4

1—0.5

13

6

0.5—0.1

25

8

0.1—0.05

105

72

0.05—0.025

266

300

這兩種方法的計算成果，大體符合0.5m-2.0m的范圍，當然，由于紅磚實際微小結構的復雜性，紅磚建筑周圍環境的復雜性，以及水分的蒸發等原因，現有的計算理論部足以得出一個精確的高度。

通過毛細作用到達粉化帶的水分，有兩個作用，一是溶解了各種可溶性的鹽類，產生了各種離子，發生化學反應，加快化學腐蝕，二是這些水分中本身就有各種可溶性鹽類，其中不乏能發生結晶反應的鹽類，這些外來的鹽類和紅磚磚體本身含有（相對少量）鹽類，被因為水分在紅磚體表的蒸發形成的微小水流運至表面，隨著水分的減少，先發生結晶反應，結晶水合物膨脹，使紅磚體表粉化，此時物理腐蝕完畢。水分繼續蒸發，結晶水和鹽類分離，即風化，當結晶水也風化完畢的時候，紅磚墻體上會留下一層白色的粉末，俗稱“泛堿”，單純的“泛堿”過程對紅磚沒有腐蝕作用。當然，在粉化失效的過程中，水分結冰膨脹，風吹，雨淋等作用，會起到加速紅磚粉化的效果。

5.實驗模擬

下面通過一個簡單的實驗來模擬一下紅磚的粉化過程：

1.取一干凈的礦泉水瓶A，按照一勺堿面兌一碗水的比例，配置溶液，然后倒入礦泉水瓶，溶液深度約為2cm。取兩塊紅磚碎塊，體積約為1cm，洗凈，放入礦泉水瓶中，擰上蓋子，密封，然后使碎塊完全浸濕。此時溶液呈清澈狀（如圖2）。取一干凈的礦泉水瓶B，然后倒入純凈水，深度約為2cm。取兩塊紅磚碎塊，體積約為1cm，洗凈，放入礦泉水瓶中，擰上蓋子，密封，然后使碎塊完全浸濕。此時溶液呈清澈狀。

（圖2）

2將礦泉水瓶A和B平放，蓋子一端稍微向下傾斜，使底部的碎塊完全與溶液分離，置于陽光下，從8：10維持至20：00，這樣做的作用是促進結晶膨脹。將礦泉水瓶A和B正放，使碎塊完全浸濕，置于冰箱中，溫度為零下10攝氏度，從20：10維持至8：00，這樣做的作用是通過結冰膨脹使效果更明顯，迅速。觀察。

3.重復第2步驟，維持20天。如圖3所示，從左到右分別為第5天和第15天的情況。

(圖3)

4.對比礦泉水瓶A和B，得出觀察結論。如圖4所示，為第20天的情況。（其中左邊為礦泉水瓶A，右邊為礦泉水瓶B）

(圖4)

結果很明顯，礦泉水瓶A中紅磚碎塊的粉化情況比礦泉水瓶B中紅磚碎塊的粉化情況嚴重。這說明了化學腐蝕和物理腐蝕導致紅磚粉化的結論，是正確的。當然，粉化現象并不是在浸沒的時候發生的，讓碎塊浸沒在溶液中拍照，是為了讓紅磚粉末懸浮在溶液中，能更清楚的看到兩者粉化程度的對比。

6.總結及防護措施

明白了紅磚粉化現象的原理，要防止這一現象的發生，關鍵是阻止毛細作用和結晶膨脹，可以從材料和建筑結構下手。廣大的農民群眾和土木工程師，在實踐生產的過程中，總結出了幾套比較有效的防護措施。

1.粉化帶以及以下的墻體，使用抗粉化性能好的建材，如石材。石材，本身也具有孔隙，因此也會發生毛細現象，但是其抗粉化性能比紅磚強很多，因此，盡管一系列的腐蝕作用也會發生，但是粉化現象比紅磚墻體輕很多。這一措施沒有徹底解決該問題的原因在于石材等的成本比紅磚高很多，而且石材不能就地取材，尤其影響了其在平原地區的應用。

2.利用水泥，石灰等建材，做紅磚墻體的墻裙，高度至少覆蓋粉化帶，這一措施的優點是可以避免風吹雨淋對紅磚墻體的沖擊，減緩風化作用，進而減緩粉化作用，缺點是不能避免粉化現象，只不過看不到罷了，日積月累，紅磚粉末在夾層中積累，導致紅磚墻體和墻裙之間斷開粘結，墻裙脫落，這個時候觀察紅磚墻體，可以發現仍然會有粉化帶存在，粉化帶的失效依然早于墻體的其他部分。

3.地基注漿法。地基注漿是用液壓，氣壓或者或者電化學原理，通過注漿管把漿液（如凈水泥漿）均勻的注入土層中，填充，滲透和擠密土層，驅走土顆粒間的水分和氣體，硬化后將土顆粒粘結成一個強度大，壓縮性低，抗滲透性高和穩定性良好的整體。這種方法可以在很大程度上阻止毛細現象的發生，還可以使地基得到加固，防止沉降。但是對技術和設備要求較高，成本也較高，目前在農村沒有推廣開。

4.紅磚建筑物開始建造的時候，在墻體與地表之間，鋪一層防水材料，如塑料薄膜，油氈等，可以再一定程度上隔絕水分，但是由于防水材料不可能恰好位于地表與墻體的交界處，因此日久仍會有毛細現象，繼而引發粉化現象。

由此可見，迄今為止并沒有任何一種完全有效的防護措施被廣泛應用，因此，對成本低，易操作，可以普遍采用并且切實有效的紅磚建筑防粉化措施的探索，仍舊任重而道遠。

參考文獻

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[6]佚名.毛細水的運動./jpkch/2006/swyszyx/433.html.2008.8.7

第2篇

(1)石屋建筑符號———石。

長期以來，石是石塘的符號，石是石塘的精神，在石塘，石是可以與海洋相媲美的符號。所以，我們把“石”定義為了第一設計要素，只要石頭還在，似乎一切關于石塘的美都不會消失。它是存在著的，實際上它卻是死的，因為在東海漁村隨處可見的現象是，這些石構建筑不是像歐洲一些國家那樣被作為居住載體而存在，而僅僅是因為石頭的本質，一種幾乎回歸了自然的狀態，把它作為符號的前途是令人擔憂的。對于石材，我們有我們的態度。首先，妥善利用已被開采的，將其還原到場地設計中;其次，在新建項目上還應用新型石材和石構技術來提高建筑的整體性能，使之變得好用。最后，邀請傳統石匠作現場指導，是對傳統技藝傳承最好的辦法之一，并且加以文字和圖像記錄，以便今后利用。當然，我想石材的好處還僅限于此，隨著研究的展開，將有更多的與石有關的詞條可以被納入其中。隨著全球化的到來，石材儼然已超越木材占據我國建筑主流市場。關于如何運用新型石構技術來改造和完善這片原本屬于石頭的世界顯得是那么的必要。以石作為符號，將在沿海漁村被沿襲。

(2)石屋空間特征———外向性。

海洋性氣候，住宅內部空間的封閉性等等原因，使得石塘整體呈現一種外向性的空間特征。我們把“外向性”定義為第二設計要素。游走在山石之間，不難發現，人們喜歡坐在房屋門口的石凳上，或是路邊的矮墻上，有或干脆是石階踏步上。產生這種外向性除卻物理原因，我們認為還應納入心理因素。海洋作業是一種互助型的人際互動，這使得漁民的交往變得密切，這種交往型的社會結構同樣應該被納入設計改造要素中，并且可以給予強化。

(3)時間和空間———時空交疊的多樣性和差異性。

事實上，眼前聚落所呈現的一切都具有時空性，于是，由時間引起的異化是不可避免的。近一、二十年經濟型帶來的無序發展和石匠工藝失傳等因素，使石塘的建筑群呈現出時空交疊作用下的多元現象，一二十年、三五十年、百年以上的建筑被一并編織入同一時空里。在一定程度上應該接受這樣的異化，就如同將來新建的建筑并未一定完全標準化。但，還是要回到第一點上，“石”是永恒不變的主題，但允許有出派生出來的變異。那么設計師應該著力于石構建筑的地域性和創新性結合到場地中。此外，對于時空性引起的異化對整體性產生副作用是設計師值得注意的。

(4)人文精神———一代一代思想變遷。

提到物理意義上的異化時，不得不再去了解精神異化，三十年的變遷，三代人對本土的建筑有著不同的理解，父輩對石構家園是牽伴，他們親手參與建造，并且他們的精神傳播始終依賴于海洋，與山與石與海組成不可或缺的一體;子輩對石構家園是記憶，他們漸漸脫離海洋，也脫離家園，這一切變得可有可無;到孫輩之時，許多都已只有傳說。就如同現今我們面對的石塘，人們一步一步與之脫離，將他變為空殼。我猜想，脫離的原因有許多，但如果是建筑本身使用性上的問題，這是建筑師可以且應該解決的問題，確實，傳統的石構民居在居住上存在缺陷，這也是最終遭淘汰的原因。但實際上，應用現代建筑學和美學手段將石構建筑發揮極致的案例不在少數，所以，石構建筑本身的缺陷將不再是被淘汰的原因。

(5)石屋建筑傳統和美學。

東部沿海地區的石屋群是一種將自然與工藝完美結合的產物，兼具“道法自然”的傳統思想，是海洋漁民智慧的結晶。是在過去長期閉塞的條件下萌動著的人類的原始智慧，石構的民居的出現，與山與海不無關系，而又由于天然石材的自然屬性(堅固性)，使其群體整體形態得以流傳至今，并成為我國傳統民居建筑的重要組成部分之一。墻是石頭的，地面是石頭的，階梯是石頭的，遠遠望去，那種延綿不盡之意仿佛把人拉到了遙遠的異域國度。其形態特征表現為對自然的直觀感悟，并且通過材料和工藝的準確應用，顯現著一種極強的生命力，有著極高的美學和應用價值。單從這兩點，就不得不叫人為之傾倒，且付諸全力去解讀和結構它。

2結語

第3篇

作為城市人工環境的主體——建筑，其內外部的物流、能流、信息流的利用效率和程度關系到城市代謝質量水平。建筑從建設到使用需要不斷與外部進行物質、能量的交換，消耗地球資源，同時又對環境造成不同程度的影響。在歐洲，約有半數的能源消費被用于房屋的建造和維護?？梢哉f建筑對資源耗竭，環境惡化等問題有直接的影響。而因勢利導-合理利用生態因素建造房屋。既可以有效的減少建筑運營時所需的能量損耗，節約資源，又可以減少廢棄物的排放量，避免污染環境。下面就從節能、環保兩個方面分析建筑對自然環境造成的影響。

1.1建筑節能：針對不可再生資源

建筑節能是指：建筑全過程(從建設籌劃、建設、維持到建筑拆毀全過程)能量及相關能量鏈的相對減少，它的根本是不可再生能源、資源消耗的減少。

1.2建筑環保：資源可持續性，再生性利用

建筑環保是指：建筑全過程對社會環境及自然環境相對小的影響，它的根本在于自然資源可恢復性和再生性地利用。

環保比起節能的分析要復雜得多。環保更像是平衡，一種對于自然大系統的平衡。我們不能只建立在一個房間、一個房子、一群建筑的范圍來分析是否環保，很多所謂環保房子是對大環境平衡的破壞。比如大面積推廣雨水回用和過度抽取地熱(且不說熱水是否得到100％的回灌)，都會使得地表生態環境和地質環發生改變，都是對自然平衡的破壞。一種建材是否環保，也不能進行絕對的判斷，比如木頭、石頭是環保的，塑料是不環保的。同是取自天然的木材，過度砍伐和森林自然代謝，或是可恢復性砍伐，意義和性質將是完全不同的。

請看下例：“石材向來被認為是取之不盡的資源，不可再生性資源的列表里絕對沒有它，因而只要無毒無害無放射性，石頭在建筑中的使用一定是環保的。然而事實并非如此。根據調查得出如此數據；買下一座山，山體上可用礦帶只是一部分，或是極小的一部分，20％以上的算是好礦山了。采礦的普遍辦法先是從山下的石材加工廠修一條簡易公路通到山上。然后炸山暴露礦帶，通過進一步爆破形成作業面，最后可供真正開采的僅僅是礦帶的30％～40％。開采通過火焰切割機進行(燒柴油形成噴射火焰)，切割下來的石塊夠得上荒料標準的，由大馬力柴油卡車(多為進口)運下山，這樣的荒料占礦帶的1％～10％。荒料到了加工廠，要通過大砂輪鋸的切割形成板材，砂鋸片一般2至3公分厚，板材也是2至3公分厚，因此出材只是原有荒料的50％。這些石板還有根據建筑師的風格設計進一步加工，加上運輸和施工的損耗，鋪在地上、掛在墻上的也就60～70％。按照以上的步驟列成山體利用率的算式；20％×40％×5％×50％×70％=0.14％。

對于一座利用率僅為0.14％的山體，開采過程中山體表面植被幾乎是100％地全部破壞：炸山后遺留下的巖床可達幾平方公里，望去蒼涼一片，碎石塊、碎石渣漫山遍野，山體表面寸草不生。這些堅硬的巖石要經過幾百年的風化和沉積泥土，才可能生長小型植被。而山下石材加工廠幾乎成了粉塵加工中心，讓方圓幾里的植被得上了白化病(植物表面覆蓋著厚厚的白色石粉)。在石材廠門前厚厚的石粉幾乎沒過了鞋子，環境破壞的程度觸目驚心、不忍目睹”。

人類生存在地球上所建造的建筑物是一種對物質環境的營建。在大自然生物圈中，人最具有知識和認識的能力。大自然中有著生態的要求，即自然生態的循環。作為人類賴以生存的建筑，一樣要遵循自然法則，否則就會被無情淘汰。生態環境是人類生存最基本的支撐，地區的生態要素就是建筑設計建造運營的基礎。建筑誕生的幾千年以來，生態因素是物質的，同時也是精神的。從單純的關注建筑的外觀形式，轉而重視了建筑環境的生態命題，從單純的強調用建筑學的知識處理狹義的環境，到自覺的利用綜合交叉的學科去處理廣義的人居環境的問題。綠色建筑、生態建筑、自然建筑也為建筑師關注的新的特點。

2從生態要素到建筑設計：對建筑形態與外觀的影響

建筑出現伊始，無論“穴居”或“巢居”，都是與自然環境相對立的人類的庇護所，卻時時刻刻體現著與自然的交流和對話。生態因素對于建筑的產生和發展起著不可估量的作用，甚至可以說是建筑發展的決定性因素之一。當地的太陽輻射、熱、光、陰影、降雨、水文、風、植物、地形等自然條件參與了建筑生命周期的全過程，從方方面面影響著建筑的功能和外觀。

建筑不是大地的“領主”，建筑的造型語匯是自然風景的直接反映，任何建筑最重要的關系是與自然的協調。建筑的形式、布局、室內外空間組合應與不同時(季節、時令)空(場地)充分聯系起來，力求建筑自然采光，自然通風、自然控制溫濕度。

氣候是重要的自然環境要素。設計師在了解建筑所在地區的溫濕度、風力風向、太陽輻射、降水等氣候要素的時空分布變化規律后，因勢利導，通過適當的建筑體量和空間組合，建筑朝向，建筑材料，表面色彩等選擇來滿足人體舒適感。對于炎熱地區，遮陽、通風、隔熱是提高建筑空間舒適程度的重要手段，形成了深檐、騎樓、敞廊、通透、架空等設計語匯。對于寒冷地區則以保溫、納陽為主，形成雙層墻(窗)、日光廊道，圍護結構蓄熱，封閉等設計語匯。而對于溫帶地區，則需建筑空間具有可轉換的靈活性，即空間有開與閉，內與外的雙重性。中東地區傳統的雙院式住宅小而蔭庇的庭院比大的庭院涼快，從而形成空氣壓力差，引起空氣對流。即從小庭院(涼)到大庭院(熱)的穿堂風，而兩院間過道中的水槽又可以冷卻微風。

土地是建筑的載體，建筑適應于土地成為其存在的條件。土地通過地質條件、地形地貌影響著城鄉、建筑的布局和形態。地形地貌從形態上直觀的影響著城市布局與建筑形態。在中國陜西、甘肅、山西等黃土高原地區，窯洞作為一種特有的建筑形式，既符合當地的自然氣候條件，又體現了獨特的地質特點。黃土高原的條條沖溝，塊塊坡地上挖掘而成的黃土窯洞，既不占耕地，還可防止水土流失，冬暖夏涼，適于人們的居住要求。對地形地貌的尊重可以說是對土地“文脈”的一種延續。地下空間的開發是對土地的創造性利用，不僅提高土地利用率，還意味著較低的運營費用和能源消耗。中國古老的“覆土建筑”——窯洞就是早期開發地下空間的居住地設計。

自然界為建筑的營造提供了豐富的材料。一般建筑通常采用當地資源：木材、石材、土等等。北京的紫禁城、雅典衛城、福建的客家土樓分別是由這三種材料建成的建筑中最具有代表性的一例。除此之外還有大量的植物材料可以利用。蘆葦、麥秸以其柔韌的特性與黏土結合在一起制成土坯磚，可砌筑既堅固耐久又保溫隔熱的建筑材料，在許多地區。茅草是很理想的屋面材料。在非洲的有些地方，甚至用牛糞作為屋頂的覆面材料。竹子的應用就更為廣泛了，既可以直接用作建筑的結構材料，也可以加工成各種構件。