夯土古建筑作为人类历史文明中重要的一部分,具有非常高的科学、历史和文化价值。夯土建筑属于生土建筑的一种,由于夯土没有经过焙烧,耐候性差是夯土建筑最大的弱点。目前的中国,福建土楼是仅有的仍然可以发挥使用功能的夯土民居建筑。然而,由于福建省地处中国东南部地区,气候类型是亚热带季风气候,雨水较多,长期的风驱雨侵蚀已经严重降低了土楼结构的适用性和安全性。所以,研究与制备性能优异的表层防水材料对土楼保护具有重要意义。自然环境中,荷叶是一个典型的拥有自清洁能力的超疏水表面。本文结合仿生学、材料学以及土木工程学的实验方法,采用溶胶-凝胶法制备适合土楼夯土墙体的表层防水材料。有机-无机杂化材料是在纳米尺度下将两种特点材料有效结合的新型材料。通过将不同特点有机无机材料结合利用,从而制备出工程所需特点的复合材料,是当今研究的热点。本文结合当前的研究成果,将性能优异的杂化材料用到土楼的保护工作当中。本文首先对福建土楼进行实地调研考察,对土楼的结构特点、建造工艺和风雨侵蚀现象做出简要的分析概括,从福建土楼当地已废弃的非世遗土楼中取土块进行基本物理性能测试,完成夯土试样的制备和养护。之后,进行杂化材料的选取,得出合适的杂化材料。研究溶胶-凝胶法制备有机-无机杂化材料的影响因素,确定反应条件。然后通过前期实验确定所选材料的配比范围,最终得到本次实验所需溶胶。最后,将制备好的溶胶刷涂于试样表面,采用ATR-FTIR、扫描电镜分析探究涂层的疏水机理,采用表面色差分析测试施加涂层前后试块表面的颜色变化,通过接触角试验、卡斯滕管渗透吸水试验以及吉隆法滴水侵蚀试验分别测试涂层耐水性的三个方面:湿润性、吸水性以及耐侵蚀性,通过水蒸气穿透试验测试施加涂层前后试块表面的透气性能,涂层的耐久性则根据人工老化试验进行判定。本文主要得到以下结论:(1)采用PTES、二氧化硅纳米颗粒制备的杂化材料有效提高了土楼夯土表面的耐水性。(2)涂层的耐水效果主要由PTES、二氧化硅纳米颗粒含量决定,当PTES含量超过0.008g/ml、二氧化硅纳米颗粒含量超过0.01g/ml时,涂层具有超疏水性,此时涂层不仅大幅度提高了夯土墙体的耐水性,同时赋予了夯土墙体一定的自清洁能力。(3)涂层的颜色变化主要受二氧化硅纳米颗粒含量决定,当二氧化硅纳米颗粒含量超过0.012g/ml时,颜色变化将超过人眼对颜色变化感知的阈值。(4)涂层对夯土本身的透气性能没有任何影响。