stringtranslate.com

Утрамбованная земля

Руины китайской сторожевой башни времен династии Хань (202 г. до н.э. – 220 г. н.э.), сделанной из утрамбованной земли в Дуньхуане , провинция Ганьсу , Китай , на восточном конце Шелкового пути .

Утрамбованная земля — это метод строительства фундаментов, полов и стен с использованием уплотненного природного сырья, такого как земля , мел , известь или гравий . [1] Это древний метод, который недавно был возрожден как метод устойчивого строительства .

Под французским названием pisé он также является материалом для скульптур , обычно небольших и изготовленных в формах . Он особенно использовался в Центральной Азии и тибетском искусстве , а иногда и в Китае. [2]

Постройки, образованные из утрамбованной земли, есть на всех континентах, кроме Антарктиды , в различных средах, включая умеренные , влажные, [3] полузасушливые пустыни , горные и тропические регионы. Факторами, благоприятствующими его использованию, являются наличие подходящего грунта и конструкция здания , соответствующая местным климатическим условиям .

Французский термин «pisé de terre» или «terre pisé» иногда использовался в английском языке в архитектурных целях, особенно в 19 веке.

Процесс

Традиционная модель строительства стены из утрамбованной земли на фундаменте.

Изготовление утрамбованной земли включает в себя уплотнение влажной смеси грунта , содержащей подходящие пропорции песка , гравия , глины , ила и стабилизатора, если таковой имеется, в опалубку (рамку или форму с внешней опорой).

Исторически для его стабилизации использовались такие добавки, как известь или кровь животных.

Грунтовую смесь засыпают в опалубку на глубину от 10 до 25 см (от 4 до 10 дюймов), а затем уплотняют примерно до 50% от первоначального объема. Грунт уплотняют итеративно, партиями или курсами, чтобы постепенно возвести стену до верха опалубки. Исторически трамбовка производилась вручную с помощью длинной трамбовочной стойки, но в современных строительных системах могут использоваться трамбовки с пневматическим приводом.

Типичная техника домостроения хмонгов в субтропическом климате Вьетнама .
Старая земляная стена с разрушением, Франция.

После завершения строительства стены она достаточно прочна, чтобы сразу снять опалубку. Это необходимо, если необходимо нанести текстуру поверхности, например, с помощью проволочной щетки, резьбы или слепка, поскольку примерно через час стены становятся слишком твердыми для обработки. Прочность на сжатие утрамбованной земли увеличивается по мере ее затвердевания. Утрамбованная земля, стабилизированная цементом, выдерживается в течение минимум 28 дней.

В современных зданиях из утрамбованного грунта стены возводятся на обычных фундаментах или фундаменте из железобетонных плит.

Современная скользящая опалубка в использовании

Возведение всей стены начинается с временного каркаса, «опалубки», которую обычно изготавливают из дерева или фанеры, как формы для желаемой формы и размеров каждой секции стены. Форма должна быть прочной и хорошо закрепленной, а две противоположные стороны должны быть скреплены вместе, чтобы предотвратить вздутие или деформацию, вызванную большими сжимающими силами. Опалубка играет важную роль при строительстве утрамбованных земляных стен. Исторически для строительства стен использовались деревянные доски, связанные веревкой. Современные строители используют фанеру и/или сталь для возведения опалубки.

Характеристики

Деталь поверхности эродированной земляной стены: помимо пятен повреждений, на поверхности видны правильные горизонтальные линии, образованные деревянной опалубкой и более тонкими горизонтальными слоями последовательных рядов.
Поверхность недавно построенной утрамбованной земляной стены сразу после снятия опалубки

Прочность утрамбованной земли на сжатие определяется такими факторами, как тип почвы, гранулометрический состав, степень уплотнения, содержание влаги в смеси и тип/количество используемого стабилизатора. Хорошо изготовленные утрамбованные земляные стены, стабилизированные цементом, могут иметь давление от 5 до 20 МПа (от 700 до 3000 фунтов на квадратный дюйм). Для более высокой прочности на сжатие может потребоваться больше цемента. Но добавление большего количества цемента может повлиять на проницаемость стен. Действительно, правильно построенная утрамбованная земля прослужит тысячи лет, о чем свидетельствуют многие древние сооружения, которые до сих пор стоят по всему миру. В районах повышенной сейсмической активности утрамбованные земляные валы армируются арматурой.

Добавление цемента в почвенные смеси с низким содержанием глины также может повысить несущую способность строений из утрамбованной земли. [ нужна цитата ] В 1925 году Министерство сельского хозяйства США заметило, что конструкции из утрамбованной земли служат неопределенно долго и могут быть построены менее чем за две трети стоимости стандартных каркасных домов. [4]

Для проведения земляных работ требуется как минимум один квалифицированный специалист по контролю качества. Все остальные рабочие могут быть неквалифицированными или полуквалифицированными.

Одним из существенных преимуществ утрамбованной земли является ее высокая тепловая масса : подобно кирпичу или бетону , она поглощает тепло днем ​​и выделяет тепло ночью. [ нужна цитата ] Это действие смягчает ежедневные колебания температуры и снижает потребность в кондиционировании воздуха и отоплении . В более холодном климате стены из утрамбованной земли можно изолировать, вставив изоляцию, такую ​​​​как пенополистирол или жесткие панели из стекловолокна , во внутренние и внешние слои утрамбованной земли. В зависимости от типа и содержания вяжущего его также необходимо защитить от сильного дождя и изолировать пароизоляцией. [5]

Утрамбованная земля может эффективно регулировать влажность, если незакрытые стены, содержащие глину, подвергаются воздействию внутреннего пространства. Влажность регулируется от 40% до 60%. [ нужна цитата ] Масса материала и содержание глины в утрамбованной земле позволяют зданию дышать больше, чем бетонные здания, что позволяет избежать проблем с конденсацией, но предотвращает значительную потерю тепла. [6]

Стены из утрамбованной земли имеют цвет и текстуру натуральной земли. Некоторые люди не используют влагонепроницаемые отделочные материалы, такие как цементная штукатурка, поскольку они ухудшают способность стены десорбировать влагу, [7] а это качество необходимо для сохранения ее прочности. [ нужна цитата ]

Дефекты можно устранить, используя почвенную смесь в качестве штукатурки и отшлифовав до гладкости.

Поверхность стены оксидного цвета для визуальной привлекательности

Толщина широко варьируется в зависимости от региона и кода. Она может составлять всего 6 дюймов (150 мм) для ненесущих стен и до 24 дюймов (600 мм) для несущих стен. Толщина и плотность утрамбованных стен делают их пригодными для звукоизоляции . Они также по своей природе пожаробезопасны , устойчивы к повреждениям термитами и нетоксичны.

Экологические последствия и устойчивость

Стена тромба из утрамбованной земли , построенная Design Build Bluff

Здания из утрамбованной земли более устойчивы и экологически безопасны, чем другие строительные технологии, в которых используется больше цемента и других химикатов. Поскольку в зданиях из утрамбованной земли используются местные материалы, они обычно имеют низкий уровень воплощенной энергии и производят очень мало отходов. [ нужна цитата ] Используемые почвы обычно представляют собой недра , которые сохраняют верхний слой почвы для сельского хозяйства. Когда можно использовать грунт, выкопанный при подготовке фундамента, затраты и энергозатраты на транспортировку минимальны. [8] Утрамбованная земля, вероятно, является наименее экологически вредным строительным материалом и технологией, которая сегодня легко и коммерчески доступна для строительства прочных зданий. [ нужна цитата ] Утрамбованная земля имеет потенциально небольшое производственное воздействие, в зависимости от количества цемента и количества местного производства; часто это добываемые из карьеров заполнители, а не «земля».

Утрамбованная земля может способствовать общей энергоэффективности зданий: плотность, толщина и теплопроводность утрамбованной земли делают ее особенно подходящим материалом для пассивного солнечного отопления. Для передачи тепла через стену толщиной 35 см (14 дюймов) требуется почти 12 часов. [6]

Смешивание цемента с почвой может свести на нет устойчивые преимущества, такие как низкий уровень затрат энергии, поскольку производство самого цемента создает 1,25 тонны углекислого газа на тонну произведенного цемента. [9] Несмотря на то, что теоретически выбросы парниковых газов низкие , транспортировка и производство цемента могут значительно увеличить общий объем выбросов при современном строительстве из утрамбованной земли . Самый простой вид традиционной утрамбованной земли имеет очень низкие выбросы парниковых газов, но более спроектированный и обработанный вариант утрамбованной земли может привести к значительным выбросам. [ нужна цитата ]

История

Участок Великой Китайской стены хангту.
Здание из утрамбованной земли на ферме во Франции

Свидетельства древнего использования утрамбованной земли были найдены в археологических памятниках эпохи неолита , таких как памятники Плодородного полумесяца , датируемые 9–7 тысячелетиями до нашей эры [10] , а также культур Яншао и Луншань в Китае , датируемые 5000 годом до нашей эры. К 2000 году до нашей эры архитектурные методы утрамбованной земли (夯土Hāng tǔ ) широко использовались для возведения стен и фундаментов в Китае . [11]

США и Канада

В 1800-х годах утрамбованная земля была популяризирована в Соединенных Штатах благодаря книге С.В. Джонсона « Сельская экономика» . Эта техника использовалась при строительстве плантации «Городской дом» [12] и церкви Святого Креста [13] в Стейтберге, Южная Каролина , которые являются национальными историческими достопримечательностями .

Комплекс Borough House Plantation , построенный в 1821 году, содержит старейшую и крупнейшую коллекцию зданий в стиле «pise de terre» (утрамбованная земля) в Соединенных Штатах . Шесть из 27 пристроек и частей главного дома были построены с использованием этой древней техники, которая была представлена ​​в этой стране в 1806 году благодаря книге С.В. Джонсона «Сельская экономика».

Выдающимся примером здания из утрамбованной земли в Канаде является англиканская церковь Св. Фомы в Шанти Бэй , Онтарио , построенная между 1838 и 1841 годами.

Здания плантации Borough House , Стейтберг, Южная Каролина , возведенные в 1820-х годах.
Епископальная церковь Святого Креста в Стейтберге, Южная Каролина , построенная между 1850 и 1852 годами.

С 1920-х по 1940-е годы в США изучалось утрамбованное строительство. Государственный колледж Южной Дакоты тщательно исследовал и построил почти сотню стен выветривания из утрамбованной земли. [ нужна цитата ] Более 30 лет колледж исследовал использование красок и штукатурок в отношении коллоидов в почве. В 1943 году Клемсонский сельскохозяйственный колледж Южной Каролины опубликовал результаты своего исследования утрамбованной земли в брошюре под названием «Строительство зданий из утрамбованной земли». [ нужна цитата ] [14] В 1936 году на усадьбе недалеко от Гардендейла, штат Алабама , Министерство сельского хозяйства США построило экспериментальные здания из утрамбованной земли под руководством архитектора Томаса Хиббена. [ нужна цитация ] Дома были построены недорого и были проданы населению вместе с достаточным количеством земли для садов и небольших участков для скота. Проект оказался успешным, предоставив дома малообеспеченным семьям. [6]

Агентство США по международному развитию работает с развивающимися странами над улучшением конструкции домов из утрамбованной земли. [ нужна ссылка ] Он также профинансировал авторство «Справочника по утрамбованной земле» Техасского университета A&M и Техасского института транспорта . [6] [15]

Интерес к утрамбованной земле снизился после Второй мировой войны , когда стоимость современных строительных материалов снизилась. [ нужна цитата ] Утрамбованная земля считается некачественной, и против нее выступают многие подрядчики, инженеры и торговцы. [6] Преобладающее мнение о том, что такие материалы и методы плохо работают в регионах, подверженных землетрясениям, не позволяет их использовать в большей части мира. [ нужна цитата ] В Чили , например, постройки из утрамбованной земли обычно не могут быть застрахованы обычным способом от ущерба или даже не могут быть одобрены правительством. [ нужна цитата ]

Ярким примером использования утрамбованной земли в XXI веке является фасад Культурного центра пустыни Нк'Мип на юге Британской Колумбии , Канада. По состоянию на 2014 год это самая длинная утрамбованная земляная стена в Северной Америке . [16]

Китай 20 века

Строительство утрамбованной земли было как практически, так и идеологически важно во время быстрого строительства нефтяного месторождения Дацин и связанного с ним развития Дацина . [17] : 55  «Дух Дацина» олицетворял глубокую личную приверженность достижению национальных целей, самодостаточный и бережливый образ жизни, а также интегрированное землепользование между городом и деревней. [18] : 3  Городско-сельский ландшафт Дацина считался олицетворением идеального коммунистического общества, описанного Карлом Марксом, поскольку он устранил (1) разрыв между городом и деревней, (2) разрыв между рабочими и крестьянами и (3) разрыв между физическим и умственным трудом. [18] : 3 

Опираясь на опыт Дацина, в середине 1960-х годов Китай поощрял строительство утрамбованной земли. [17] : 55  Начиная с 1964 года Мао Цзэдун выступал за «движение за революцию массового дизайна». [17] : 55  В контексте китайско-советского раскола Мао призвал проектировщиков избегать использования сборных материалов советского типа и вместо этого принять пролетарский дух строительства на месте с использованием утрамбованной земли. [17] : 55  Коммунистическая партия пропагандировала строительство из утрамбованной земли как недорогой метод, который был присущ Китаю и не требовал особых технических навыков. [17] : 55 

Во время кампании Третьего фронта по развитию стратегических отраслей в суровых внутренних районах Китая с целью подготовки к потенциальному вторжению Соединенных Штатов или Советского Союза директор Комиссии по планированию Ли Фучунь руководил проектом, чтобы обойтись тем, что было доступно, включая строительство домов из утрамбованной земли, чтобы получить больше ресурсов. можно было бы направить в производство. [19] : 207  Эта политика стала выражаться в лозунге: «Сначала постройте фабрику, а потом жилье». [19] : 207 

Культурный центр пустыни Нк'Мип в Осойосе , Британская Колумбия , Канада, завершен в 2006 году.
Дома «Пизе» из утрамбованной земли в Табанте , Марокко ; Там эта техника называется « табут ».
Стены из утрамбованной земли являются частью входного здания проекта «Эдем» в Корнуолле , Англия , Великобритания.

Смотрите также

Рекомендации

Викискладе есть медиафайлы по теме утрамбованной земли .
  1. ^ "Терминология Писе" . Merriam-webster.com . Проверено 3 октября 2018 г.
  2. ^ 17 предметов, сделанных из « суглинка » в Рейксмузеуме.
  3. ^ Кибл, Роуленд. «Лекторий утрамбованной земли, Центр альтернативных технологий (CAT)». Rammed Earth Consulting . Лондон . Проверено 4 февраля 2012 г.
  4. ^ Беттс, Моррис Котгрейв; Миллер, Томас Аррингтон Хантингтон (май 1937 г.) [1925]. «Фермерский бюллетень № 1500: Стены из утрамбованной земли для зданий - Книги о утрамбованной земле - Боден Хаузер». Боден Хаузер . п. 20. OCLC  600507592. Архивировано из оригинала 25 февраля 2012 года . Проверено 4 февраля 2012 г.Первоначально опубликовано Министерством сельского хозяйства США , Вашингтон, округ Колумбия, США. Альтернативная версия находится по адресу: Беттс, Моррис Котгрейв; Миллер, Томас Аррингтон Хантингтон (май 1937 г.) [1925]. Утрамбованные земляные стены для зданий. Дентон, Техас, США: Цифровая библиотека UNT, Университет Северного Техаса . OCLC  600507592 . Проверено 4 февраля 2012 г.
  5. ^ "Строительство из утрамбованной земли" . Земные конструкции . Виктория, Австралия. Архивировано из оригинала 24 января 2018 года . Проверено 4 февраля 2012 г.
  6. ^ abcde Касселл, Роберт О. (17 декабря 2001 г.). «Традиционный исследовательский доклад: Строительство из утрамбованной земли». Общественный и технический колледж Эшленда . Архивировано из оригинала 22 марта 2017 года . Проверено 4 февраля 2012 г.
  7. ^ Аллинсон, Дэвид; Холл, Мэтью (10 января 2013 г.). «Буферизация влажности с использованием стабилизированных утрамбованных земляных материалов». {{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )
  8. ^ «Почвы для утрамбованной земли, блоков калиша и строительства грунтовых материалов». Остин, Техас, США: Устойчивые источники . Проверено 4 февраля 2012 г.
  9. ^ Кибл, Роуленд. «Утрамбованная земля – загрязнение и цемент». Rammed Earth Consulting . Лондон . Проверено 4 февраля 2012 г.
  10. ^ Гвендолин Лейк: Словарь древней ближневосточной архитектуры , Рутледж, Лондон, 1988, с. 165
  11. ^ Сюйцзе, Лю; и другие. (2002). Стейнхардт, Нэнси Шацман (ред.). Китайская архитектура. Нью-Хейвен, Коннектикут, США: Издательство Йельского университета и Пекин, Китай: New World Press. стр. 12–14, 21–2. ISBN 978-0-300-09559-3. OCLC  186413872.
  12. ^ «Недвижимость Национального реестра в Южной Каролине: Плантация городских домов, округ Самтер (SC Hwy 261, окрестности Стейтбурга)» . Сайты национального реестра в Южной Каролине . Колумбия, Южная Каролина, США: Департамент архивов и истории Южной Каролины. 20 апреля 2009 года . Проверено 4 февраля 2012 г.
  13. ^ «Недвижимость Национального реестра в Южной Каролине: Церковь Святого Креста, округ Самтер (SC Hwy 261, окрестности Стейтберга)» . Сайты национального реестра в Южной Каролине . Колумбия, Южная Каролина, США: Департамент архивов и истории Южной Каролины. 20 апреля 2009 года . Проверено 4 февраля 2012 г.
  14. ^ Ховард, Гленн (1943). «Бюллетень № 3: Строительство зданий из утрамбованной земли». . Клемсон, Южная Каролина: Сельскохозяйственный колледж Клемсона Южной Каролины, инженерная экспериментальная станция.
  15. ^ Вольфскилл, Лайл А.; Данлэп, Уэйн А.; Галлауэй, Боб М. «Справочник по строительству домов на Земле» (PDF) . Бюллетень Техасского транспортного института . № 21 (изд. 1453 г.). Колледж-Стейшн, Техас, США: Техасский транспортный институт . Проверено 6 октября 2017 г.
  16. ^ "Стена из утрамбованной земли на века в Культурном центре пустыни Нк'Мип" . www.architecturalrecord.com . Проверено 12 марта 2021 г.
  17. ^ abcde Роскам, Коул (2022). «Кирпич». В Альтехенгере, Дженнифер; Хо, Дениз Ю. (ред.). Материальные противоречия в Китае Мао . Сиэтл: Вашингтонский университет Press . ISBN 978-0-295-75085-9.
  18. ^ Аб Хоу, Ли (2021). Строительство нефти: Дацин и формирование китайского социалистического государства . Серия монографий Гарвардского института Йенчин . Кембридж, Массачусетс: Азиатский центр Гарвардского университета . ISBN 978-0-674-26022-1.
  19. ^ аб Мейскенс, Ковелл Ф. (2022). «Китайский автомобильный город времен холодной войны». В Альтехенгере, Дженнифер; Хо, Дениз Ю. (ред.). Материальные противоречия в Китае Мао . Сиэтл: Вашингтонский университет Press . ISBN 978-0-295-75085-9.

Внешние источники