Nghiên cứu một số đặc trưng cơ lý đất dùng làm nhà trình

T p chí Khoa h c HQGHN: Các Khoa h c Trái t Môi tr ng, T p 30, S (2014) 11-24 Nghiên c u m t s c tr ng lý t dùng làm nhà trình t ng t i khu v c Mèo V c, t nh Hà Giang ng V n Luy n1,*, Nguy n Quang Huy2, Tr n M nh Li u3 Khoa a ch t, Tr ng i h c Khoa h c T nhiên, i h c Qu c gia Hà N i Ban Xây d ng, HQGHN, 144 Xuân Th y, C u Gi y, Hà N i, Vi t Nam Trung tâm nghiên c u ô th , HQGHN, 144 Xuân Th y, C u Gi y, Hà N i, Vi t Nam Nh n ngày 10 tháng 10 n m 2014 Ch nh s a ngày 08 tháng 11 n m 2014; Ch p nh n ng ngày 22 tháng 12 n m 2014 Tóm t t: Nhà trình t ng m t lo i ki n trúc t toàn kh i v i r t nhi u ki u dáng a d ng phong phú, không ch ph bi n khu v c vùng núi phía B c n c ta mà ã c bi t n Trung Qu c, châu Âu, châu Úc, châu M t vài tr m t i hàng ngàn n m tr c n c ta cho n nghiên c u chuyên sâu v t m n n c ng nh tiêu chu!n qui ph m xây d ng nhà trình t ng nhi u lý ch a c quan tâm th c hi n Bài báo th c hi n nh"m b c u nghiên c u: i) c tr ng v th ch h c, khoáng v t tính ch t lý c#a lo i t ngu$n g c phong hóa tr m tích khu v c huy n mi n núi Mèo V c, t nh Hà Giang; ii) c tính c#a t m n n sau c tr n thêm ch t ph% gia iii) xu t ng d%ng ti n b khoa h c - k thu t cơng ngh xây nhà trình t ng th gi i s d%ng h p lý t tr m tích - phong hóa p t ng nhà t n n xây d ng i s ng nông thôn m i ây công vi c khơng ch có ý ngh&a vi c gìn gi', b(o t$n phát tri n m t lo i hình di s(n v t th qu c gia - nhà trình t ng mà cịn giúp gi(m thi u n n khai thác trái phép làm v t li u xây d ng ang di n hi n nh"m b(o v di s(n )a ch t c(nh quan môi tr ng t i Cao nguyên $ng V n - Công viên )a ch t toàn c u u tiên Vi t Nam cơng viên )a ch t tồn c u th khu v c ông Nam Á v a c UNESCO công nh n V i cách t v n nh trên, th i gian kh(o sát th c )a t p th tác gi( ã i sâu tìm hi u hi n tr ng nhà trình t ng t i th) tr n Mèo V c, xóm P( Vi làng v n hóa S#ng Máng; nghiên c u di n l thành ph n th ch h c c ng nh l y m*u i di n cho t tr m tích phong hóa t có ngu$n g c khác Các thí nghi m xác )nh tính ch t v t lý m ch t c ti n hành phòng làm s ánh giá kh( n ng phù h p c#a 13 lo i t p t i ch+ cho xây d ng nhà trình t ng T khóa: Nhà trình t ng, ki n trúc T ng quan v nhà trình t t n n, phong hóa, ph% gia, di s(n )a ch t ng* 1.1 L ch s xây d ng nhà trình t gi i Nhà trình t c g i b"ng ti ơn gi(n Pise toàn th gi i nh trình t ng ã th i k, $ t i ng th _ * Tác gi( liên h T.: 84- 989539192 Email: luyendang53@gmail.com 11 ng (Rammed earth house) ng Pháp nh Pisedeterre ho c ã c s d%ng t xa x a nhi u k thu t t khác Nhà c tìm th y di ch )a i m kh(o c Yangshao 12 V Luy n nnk /T p chí Khoa h c HQGHN: Các Khoa h c Trái Longshan i di n cho n n v n hóa d c theo sơng Hồng Hà Trung Qu c, có niên i 5000 tr c Cơng ngun Thành ph Jericho, Palestine c coi thành ph xây d ng b"ng t u tiên Sau ó r t nhi u n chùa, nhà th h$i giáo thiên chúa giáo ã c xây d ng b"ng g ch t t i khu v c Trung ông Các Pha ông Ai C p cai qu(n nhi u thành ph xây d ng b"ng t m n n K thu t t m n n cịn s d%ng khơng ch xây nhà mà cịn dùng cơng trình qn s c i nh V n Lý Tr ng Thành, Trung Qu c Ng i La Mã c i ng i Phê ni xi ã mang k thu t xây d ng t i châu Âu s d%ng vào xây d ng cơng trình t 2000 n m tr c Các tòa lâu ài hùng v& t m t t ng t i nhi u t ng ã xu t hi n l)ch s xây d ng nhà trình t ng Di s(n t v i ó có th c tìm th y n c nh : M , Ca ri bê, Tây Phi, B c Phi, Pháp, Tây Ban Nha, n c khu v c Himalaya, Trung Qu c n c ông Nam Á (Hình 1) Hình Các khu v c th gi i dùng k thu t trình t t Môi tr ng, T p 30, S (2014) 11-24 Vào cu i th k- 19, nhà trình t ng ã c ph bi n t i Hoa K, thông qua cu n sách kinh t nông thôn c#a Tây Johnson Ph ơng pháp ã c s d%ng xây d ng $n i n Thánh Giáo H i Nam Carolina Sau th chi n II, nh'ng ngơi nhà trình t ng c xây d ng không t n ã cung c p nhà có giá tr) cho gia ình có thu nh p th p Trong 50 n m qua có nhi u n c nh Úc, New Zeland, M , Zimbabwe, c Tây Ban Nha ã xu t b(n n ph!m v tiêu chu!n qu c gia sách h ng d*n v qui ph m xây d ng nhà trình t ng Trong s ó s m nh t Úc c ban hành vào n m 1952 1970 Sau ó New Zelaand Zimbabwe vào 1998 2000 Ngoài n c k cịn có m t s n c ã xem xét xây d ng v n b(n làm ti n cho tiêu chu!n xây d ng là: Pháp, Ý, Tan Za nia, Mơ D m Bích, Ma R c, Tuy Ni Zi, Kenia, B Bi n Ngà, Mexico, Braxin, Pê Ru, Th Nh& K, Costa Rica ng nh m t k thu t xây d ng [1] V Luy n nnk /T p chí Khoa h c HQGHN: Các Khoa h c Trái 1.2 L ch s xây d ng nhà trình t Nam ng Vi t Thành C Loa g n li n v i câu chuy n l)ch s v An D ơng V ơng nhà n c Âu L c, c xây d ng t th k- th tr c CN ây khu di tích l n di tích nh t cịn l i n v m t th# ph# ã thi t l p $ng b"ng B c B Chính ki n trúc t m n n ã ct t Môi tr ng, T p 30, S (2014) 11-24 13 tiên s d%ng xây thành C Loa huy n tho i l)ch s gi' n c t hai ngàn n m tr c (Hình 2c) [3] : Ngoài truy n th ng p thành c#a ng i Vi t hi n di n di tích khác nh thành Hoa L (Ninh Bình) th k- 10, thành Th ng Long (Hà N i) th k- 11 – 18 (Hình 2d) a) Thành ph Jericho, Palestine c coi thành ph xây b"ng t c nh t [2] b) M t c t Taipa, V n Lý Tr ng Thành, Trung Qu c, xây d ng t th k- th tr c Công nguyên [2] c) M t c t ngang công trình Thành C Loa , Hà N i (Theo Nam C Kim et al., 2010 [3] d) Các ki n trúc t p c#a Hoàng Thành Th ng Long (Theo http://www.baomoi.com) Hình Các cơng trình c th gi i Vi t Nam c xây d ng b"ng t m n n 14 V Luy n nnk /T p chí Khoa h c HQGHN: Các Khoa h c Trái t Môi tr ng, T p 30, S (2014) 11-24 B(ng M t s thông s kh(o c v qui mô c#a Thành C Loa, ông Anh, Hà N i [3] Giai o n Lo i cơng trình T t L p t L p Chi u cao max (m) >1 2.5 ng móng t sét p t trình t ng dày p t trình t ng m.ng Khách du l)ch t ng n m t s huy n vùng cao c#a t nh L ng Sơn, Hà Giang, Lào Cai,… i u n t ng u tiên quan sát t xa nh'ng nhà trình t ng r t c áo c#a $ng bào ng i Tày, ng i Mông, ng i Hà Nhì th p thống nh'ng s n $i cao ó không ph(i nh'ng nhà sàn th ng th y mà nh'ng nhà t ng c làm t t n n có ki n trúc r t c áo T i th) tr n $ng V n hi n b(o t$n h/n m t khu ph i b g$m ph n l n nhà trình t ng, có nh'ng ngơi nhà ã t$n t i tr m n m nên r t c n c quan tâm di tu b(o d 0ng th ng xuyên Hi n tr ng nhà trình t Mèo V c ng khu v c Do t nh mi n núi phía b c n c ta có ph n l n di n tích $i núi khí h u l nh kh c nghi t nên i u ã (nh h ng t i ki n trúc nhà c#a m t s dân t c sinh s ng t i ây Ngoài y u t mơi tr ng, quan ni m s ng, l i s ng, phong t%c t p quán c#a bà dân t c… ã làm hình thành nên nét c áo v n hóa ki n trúc c#a ngơi nhà trình t ng Nhà làm b"ng t, l p b"ng ngói ho c tranh v i u i m v a gi' m v mùa ông, mát m1 mùa hè l i có th ch ng c k1 gian, thú d' Nhà trình t ng c#a ng i Mông cao nguyên nói chung t i khu v c Mèo V c nói riêng l u gi' nét c áo ki n trúc Chi u r ng (m) 1.8 17 24 24-25 26 Th i gian xây d ng Th Th Th Th k- tr k- tr c CN c CN k- k- 15-16 t ơng i th ng nh t theo m t khuôn m*u, dù to hay nh u ph(i có ba gian hai c a, g$m m t c a chính, m t c a ph% t i thi u hai c a s Ngơi nhà có th có m t ho c hai chái nhà, nh ng u không liên quan tr c ti p n ba gian nhà Ba gian nhà cs p x p nh sau: Gian bên trái dùng tb pn u n ng bu$ng ng# c#a v ch$ng gia ch#; gian bên ph(i dùng t b p s i gi ng khách; gian gi'a th ng r ng hai gian bên gian bàn th t tiên, $ng th i c ng nơi ti p khách, n u ng c#a gia ình Ngồi ra, sàn gác cịn có th làm nơi ng# m+i nhà ông khách G n khu v c th) tr n Mèo V c cịn l i m t s nhà trình t ng c xây d ng 100 n m; m t s nhà hi n khơng có ng i ã xu ng c p nghiêm tr ng (Hình 3a,b) Nh'ng ngơi nhà c c n c s a ch'a nâng c p, b(o t$n ph%c v% du l)ch Không ch nh'ng nhà c mà nhà xây d ng sau ó t i làng v n hóa S#ng Mang P( Vi Th ng c ng ã b t u b) h h i theo th i gian Các h h.ng c#a nhà trình t ng th ng là:n c m a làm xói chân t ng m t c#a t ng c bi t b c t ng u h$i; xu t hi n v t n t có chi u r ng t vài cm th m chí t i g n ch%c cm t trình t ng có hàm l ng hat sét cao (> 45-50%) gây s co ngót l n c#a t ng khơ i th i gian s d%ng… Các cơng trình nhà trình t ng r t c n c tu b(o d 0ng s a ch'a ch ng xu ng c p th ng xuyên (m bào an tồn cho .V Luy n nnk /T p chí Khoa h c HQGHN: Các Khoa h c Trái ng i dân ang s ng nh'ng nhà nh t mùa m a bão n Hi n nhà trình t ng nhi u khu v c mi n núi Vi t Nam ang c xây d ng m t (a) Nhà trình t ng 100 n m tu i c#a dòng h V ơng t i thôn Chúng P( A ã b) xu ng c p m nh ( nh ng V n Luy n., 2013) c) Ph i tr n ( nh t trình t ng Chúng P( A ng V n Luy n., 2013) Hình Hi n tr ng m t s nhà trình t t Mơi tr ng, T p 30, S (2014) 11-24 15 cách t phát tình tr ng cịn kéo dài cho t i có m t qui )nh h ng d*n c% th v nguyên v t li u k thu t xây d ng t quan ch c n ng (Hình 3c,d) (b) B c t ng u h$i nhà b) h h i n ng nh ng ch m i c s a ch'a nh ( nh ng V n Luy n., 2013) d) Nhà trình t ng sau ã s a ch'a xong ( nh ng V n Luy n., 2013) ng t i khu v c Mèo V c, Hà Giang 16 V Luy n nnk /T p chí Khoa h c HQGHN: Các Khoa h c Trái Trong i u ki n khí h u kh c nghi t nh khu v c mi n núi phia b c n c ta cơng trình t th ng b) phá h#y m t ho c m t vài nguyên nhân sau: i) Thi u h t thành ph n v t li u; ii) S c móng; iii) Giãn n nhi t; iv) Tác d ng c a n c; v) t có tinh d1o cao, co ngót l n; vi) Ho t ng sinh h c vii) Tác d ng c a gió tai bi n thiên nhiên Trong s nguyên nhân k ch t l ng t trình t ng c ng góp ph n k Sau ây ta s2 xem xét k v yêu c u c n có cho nguyên li u t làm nhà trình tr ng 3.1 u nh c i m c a nhà trình t ng u i m Nh ã bi t, t làm nhà trình t ng v t li u c tìm th y r t nhi u t nhiên không c n b t k, công c% c bi t nào, ngo i tr nh'ng d%ng c% hàng ngày s dung nh : dao, x1ng, thu ng… khơng t n v ti n b c, ch d a vào s n+ l c c#a ng i c#a c ng $ng Do ó t làm nhà trình t ng r t phù h p v i n c nghèo n c ang phát tri n Nhà trình t ng có m t c i m r t n i b t b c t ng r t dày, có th b(o v không gian bên b i bi n ng bên nh nhi t , !m… Do ó nhà trình t ng mát vào mùa hè m p vào mùa ông i u quan tr ng tr ng h p khí h u !m t dài ngày ho c m a l n, b(o v b c t ng kh.i b) tác ng nên làm mái nhà r ng cho thêm m t l ng v a # xi m ng vào t m n n tr c trình t ng c bi t c n dùng v t li u hoàn thi n m t bên c#a b c t ng t Môi tr ng, T p 30, S (2014) 11-24 V i b dày c#a b c t ng kho(ng 30cm, nhà trình t ng ch)u l a ây lý t i t trình t ng c a vào B Lu t Xây d ng c#a Úc làm v t li u xây d ng cho khu v c có nguy cháy cao t trình t ng cịn có kh( n ng gi(m ti ng $n, c s d%ng khu v c ông úc, $n M i trùng khác quan tâm n nh'ng b c t ng t trình, i u giúp gi(m chi phí xây d ng chi phí b(o trì có th nh'ng n m s d%ng v sau Nhà trình t ng khơng c h i, a d ng v ki n trúc, màu s c, ph ơng pháp hoàn thi n, d tr m kh c, d m c a s , d làm t# t ng k t h p hài hòa v i chi ti t b"ng Xây d ng nhà trình t ng cơng trình t khác khu v c Công viên $ng V n-Mèo V c r t phù h p thân thi n mơi tr ng giúp )a ph ơng phát tri n b n v'ng 3.2 Nh c i m S l a ch n cho t trình t ng ch có ý ngh&a n u t c th c hi n t i )a ph ơng, cơng trình xây d ng b(n thân g n ó ó m t h n ch l n c#a cơng trình xây d ng nhà trình t ng V i b dày t ơng i l n (40-60cm) nên ịi h.i m t th i gian t ơng i dài có th khơ l p t ây c ng m t lý t i kích th c c#a nhà trình t ng th ng nh Nhà trình t ng th ng thích h p v i khu v c khô c"n nh sa m c, phù h p v i khu v c có khí h u !m t m a nhi u M t s yêu c u v nguyên li u làm nhà trình t ng 4.1 Thành ph n h t t Thành ph n h t lý t ng dùng cho t ng mn n c xu t s tính tốn .V Luy n nnk /T p chí Khoa h c HQGHN: Các Khoa h c Trái sau m n n t t c m t s tiêu chí sau (Houben & Guiland, 1994) [4]: m c lên V phân b t c n ph(i gi(m c l+ r+ng t c ti p xúc c#a h t t s2 c t ng lý thuy t t ch có r+ng b"ng % h t có hình c u lý t ng h t t theo công th c Fuller: P = 100 x (d/D) n Trong ó: P- t- l h t có kích th ng kính d d- ng kính h t c#a nhóm h t có giá tr) P Dng kính h t c#a nhóm h t có kích c h t l n nh t n- h s h t - N u t t c( h t t hình c u n = 0.5; nhiên th ng kê cho th y t xây d ng th ng có n dao ng kho(ng 0.5 n 0.25 Thành ph n h t r t bi n thiên, m i quan h gi'a thành ph n h t b n c#a t ng t sau m n n v n ch a c làm sáng t R t nhi u lo i t t ng m t c dùng làm nhà trình t ng tr cát h t thơ $ng nh t s n s.i không ch a h t m)n ho c thành ph n Theo Hình t- l ph n tr m t i thi u c#a h+n h p sét b%i n"m kho(ng 20-25%, gi i h n t i a t t i 30-35% T ơng t t- l ph n tr m t i thi u c#a cát 50-55% gi i h n t i a 70-75% 4.2 Tính d o c a T l c p h t t Theo Houben & Guillaud (1994) gi i h n ch(y c#a t c n n"m kho(ng 25% n 50% (t t nh t 30-35%) gi i h n d1o n"m kho(ng 10-25% (t t nh t 12-22%) Ch s d1o PI cho bi t hàm l ng c#a thành ph n h t sét m*u c tr ng c#a t Ch s d1o cao ch hàm l ng sét cao ho c/và h t tính c#a t sét l n t s2 có co ngót l n phơi khơ i v i t trình t ng, Alley (1948) xu t giá tr) PI phù h p th p ch 6%, Tuy nhiên nghiên c u g n ây l i ch r"ng giá tr) PI c#a t có th cao 10 20 45 65 50 17 ng, T p 30, S (2014) 11-24 g n k t Theo Norton (1997) c n ph(i lo i b b t k, thành ph n h t có kích th c h t l n 5-10mm R t nhi u tác gi( ã a gi i h n d i gi i h n c s d%ng ch n v t li u m n n có thành ph n h t phù h p (Hình 4) 65 45 50 15 30 25 70 30 10 10 15 20 T l c p h t th c h t nh t Môi tr 75 75 70 B i 30 30 35 30 0 35 25 20 B i 15 Cát s n Cát s n b) i (a) gi i h n (b) c#a t ng lo i c p h t cho t 30 30 a) Hình Gi i h n d 70 80 80 Sét Sét 70 m t nhiên [4] 18 V Luy n nnk /T p chí Khoa h c HQGHN: Các Khoa h c Trái B(ng Yêu c u thành ph n c#a m n n [5] c tr ng t dùng làm Yêu c u Thành ph n s n s.i cát Thành ph n b t 45- 80 % theo kh i l ng 10- 30 % theo kh i l ng Thành ph n sét 5- 20 % theo kh i l Ch s d1o 2-30% (LL