stringtranslate.com

Утрамбованная земля

Руины китайской сторожевой башни из утрамбованной земли времен династии Хань (202 г. до н. э. – 220 г. н. э.) в Дуньхуане , провинция Ганьсу , Китай , в восточной части 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 сделанных в формах . Он был особенно использован в Средней Азии и тибетском искусстве , а иногда и в Китае. [2]

Здания, образованные из утрамбованной земли, можно найти на каждом континенте, кроме Антарктиды , в различных условиях, включая умеренные , влажные, [3] полузасушливые пустыни , горные и тропические регионы. Наличие подходящей почвы и проект здания , соответствующий местным климатическим условиям , являются двумя факторами, которые делают его использование благоприятным.

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

Процесс строительства

Традиционная модель возведения стены из утрамбованной земли на фундаменте

Изготовление утрамбованной земли включает в себя уплотнение влажной смеси подпочвы , которая имеет подходящие пропорции песка , гравия , глины , ила и стабилизатора, если таковой имеется, в опалубку (внешне поддерживаемую раму или форму).

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

Почвенная смесь заливается в опалубку на глубину от 10 до 25 см (от 4 до 10 дюймов), а затем уплотняется примерно до 50% от ее первоначального объема. Почва уплотняется итеративно, партиями или курсами, чтобы постепенно возвести стену до верха опалубки. Трамбовка исторически производилась вручную с помощью длинного трамбовочного шеста, но современные строительные системы могут использовать пневматические трамбовки.

Типичная техника строительства домов хмонгами в субтропическом климате Вьетнама .
Старая стена из утрамбованной земли, находящаяся в состоянии упадка, во Франции

После завершения стены она достаточно прочна, чтобы немедленно снять опалубку. Это необходимо, если необходимо нанести текстуру поверхности, например, с помощью проволочной щетки , резьбы или оттиска формы, поскольку стены становятся слишком твердыми для обработки примерно через час. Прочность на сжатие утрамбованной земли увеличивается по мере ее застывания. Стабилизированная цементом утрамбованная земля застывает в течение минимального периода в 28 дней.

В современных зданиях из утрамбованной земли стены возводятся на обычных фундаментах или на железобетонных плитах.

Современная скользящая опалубка в использовании

Строительство всей стены начинается с временного каркаса, «опалубки», которая обычно изготавливается из дерева или фанеры, в качестве 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 выпячивание или деформацию, вызванную большими сжимающими силами. Опалубка играет важную роль в строительстве стен из утрамбованной земли. Исторически для строительства стен использовались деревянные доски, связанные веревкой. Современные строители используют фанеру и/или сталь для создания опалубки.

Характеристики

Фрагмент поверхности разрушенной стены из утрамбованной земли: помимо участков повреждений, на поверхности видны ровные горизонтальные линии, образованные деревянной опалубкой , и более тонкие горизонтальные слои от последовательных рядов.
Поверхность недавно возведенной стены из утрамбованной земли сразу после снятия опалубки

Прочность на сжатие утрамбованной земли определяется такими факторами, как тип почвы, распределение размера частиц, степень уплотнения, влажность смеси и тип/количество используемого стабилизатора. Качественно изготовленные цементно-стабилизированные утрамбованные стены из земли могут иметь прочность от 5 до 20 МПа (от 700 до 3000 фунтов на кв. дюйм). Более высокая прочность на сжатие может потребовать больше цемента. Но добавление большего количества цемента может повлиять на проницаемость стен. Действительно, правильно построенная утрамбованная земля выдерживает тысячи лет, как показывают многие древние сооружения, которые все еще стоят по всему миру. Стены из утрамбованной земли укрепляются арматурой в районах с высокой сейсмической активностью .

Добавление цемента в почвенные смеси с низким содержанием глины также может увеличить несущую способность зданий из утрамбованной земли. [ необходима ссылка ] Министерство сельского хозяйства США в 1925 году отметило, что конструкции из утрамбованной земли служат бесконечно долго и могут быть построены менее чем за две трети стоимости стандартных каркасных домов. [4]

Для работ по утрамбовке земли требуется как минимум один квалифицированный человек для контроля 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 в течение дня и выделяет тепло ночью. [ требуется ссылка ] Это действие смягчает суточные 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 стекловолоконные панели, во внутренние и внешние слои утрамбованной земли. В зависимости от типа и содержания связующего вещества, она также должна быть защищена от сильного дождя и изолирована пароизоляцией. [5]

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

Стены из утрамбованной земли имеют цвет и текстуру натуральной земли. Отделочные покрытия, непроницаемые для влаги, такие как цементная штукатурка , не используются некоторыми людьми, поскольку они ухудшают способность стены десорбировать влагу, [7] что необходимо для сохранения ее прочности. [ необходима цитата ]

Неровности можно устранить, используя смесь грунта в качестве штукатурки и отшлифовав до гладкости.

Поверхность стены с оксидным цветом для визуальной привлекательности

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

Воздействие на окружающую среду и устойчивость

Стена тромба из утрамбованной земли, построенная компанией Design Build Bluff

Здания из утрамбованной земли более устойчивы и экологичны, чем другие методы строительства, в которых используется больше цемента и других химикатов. Поскольку здания из утрамбованной земли используют местные материалы, они обычно имеют низкую внутреннюю энергию и производят очень мало отходов. [ требуется ссылка ] Используемые почвы, как правило, являются подпочвой , которая сохраняет верхний слой почвы для сельского хозяйства. Когда почва, выкопанная при подготовке к фундаменту, может быть использована, стоимость и потребление энергии на транспортировку минимальны. [8] Утрамбованная земля, вероятно, является наименее экологически вредным строительным материалом и технологией, которая легко и коммерчески доступна сегодня для строительства прочных зданий. [ требуется ссылка ] Утрамбованная земля имеет потенциально низкое воздействие на производство, в зависимости от количества цемента и количества, которое добывается на месте; это часто добываемые в карьерах 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 проведения тепла через стену толщиной 35 см (14 дюймов) требуется почти 12 часов. [6]

Смешивание цемента с почвой может противодействовать устойчивым преимуществам, таким как низкое воплощенное энергозатраты, поскольку производство самого цемента создает 1,25 тонны углекислого газа на тонну произведенного цемента. [9] Хотя в теории выбросы парниковых газов низкие, транспортировка и производство цемента могут значительно [ количественно оценить ] увеличить общие выбросы современного строительства из утрамбованной земли. Самый базовый вид традиционной утрамбованной земли имеет очень низкие выбросы парниковых газов, но более спроектированный и обработанный вариант утрамбованной земли имеет потенциал для значительных выбросов. [ необходима цитата ]

История

Участок Великой Китайской стены, покрытый хангту
Земляное сооружение на ферме во Франции

Доказательства древнего использования утрамбованной земли были найдены в неолитических археологических памятниках, таких как Плодородный полумесяц , датируемый 9–7 тысячелетием до н. э., [10] и культур Яншао и Луншань в Китае , датируемый 5000 годом до н. э. К 2000 году до н. э. архитектурные приемы утрамбованной земли (夯土Hāng tǔ ) широко использовались для стен и фундаментов в Китае . [11]

США и Канада

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

Построенный в 1821 году, комплекс Borough House Plantation содержит старейшую и самую большую коллекцию зданий «высокого стиля» из pise de terre (трамбованной земли) в Соединенных Штатах . Шесть из 27 пристроек и части главного дома были построены с использованием этой древней техники, которая была введена в этой стране в 1806 году в книге « Сельская экономика» С. В. Джонсона.

Ярким примером сооружения из утрамбованной земли в Канаде является англиканская церковь Св. Фомы в Шанти-Бей , Онтарио , возведенная 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 , возведенная между 1850 и 1852 годами.

С 1920-х по 1940-е годы в США изучалось строительство из утрамбованной земли. Государственный колледж Южной Дакоты провел обширные исследования и построил почти сотню устойчивых к выветриванию стен из утрамбованной земли. [ требуется ссылка ] Более 30 лет колледж исследовал использование красок и штукатурки в отношении коллоидов в почве. В 1943 году Сельскохозяйственный колледж Клемсона в Южной Каролине опубликовал результаты своих исследований утрамбованной земли в брошюре под названием «Строительство зданий из утрамбованной земли». [ требуется ссылка ] [14] В 1936 году на ферме недалеко от Гардендейла, штат Алабама , Министерство сельского хозяйства США построило экспериментальные здания из утрамбованной земли совместно с архитектором Томасом Хиббеном. [ требуется ссылка ] Дома были построены недорого и продавались населению вместе с достаточным количеством земли для садов и небольшими участками для скота. Проект успешно обеспечил жильем семьи с низким доходом. [6]

Агентство США по международному развитию сотрудничает с развивающимися странами в целях улучшения проектирования домов из утрамбованной земли. [ требуется ссылка ] Оно также финансировало написание Справочника по утрамбованной земле Техасским университетом A&M и Техасским институтом транспорта . [6] [15]

Интерес к утрамбованной земле снизился после Второй мировой войны , когда стоимость современных строительных материалов снизилась. [ требуется цитата ] Утрамбованная земля считается некачественной и выступает против нее многих подрядчиков, инженеров и торговцев. [6] Преобладающее мнение о том, что такие материалы и технологии плохо работают в регионах, подверженных землетрясениям, помешало их использованию во многих странах мира. [ требуется цитата ] Например, в Чили сооружения из утрамбованной земли обычно не могут быть традиционно застрахованы от повреждений или даже одобрены правительством. [ требуется цитата ]

Ярким примером использования утрамбованной земли в 21 веке является фасад Культурного центра пустыни Нк'Мип на юге Британской Колумбии , Канада. По состоянию на 2014 год это самая длинная стена из утрамбованной земли в Северной Америке . [16]

Китай 20 века

Строительство из утрамбованной земли было как практически, так и идеологически важным во время быстрого строительства нефтяного месторождения Дацин и связанного с этим развития Дацина . [17] : 55  «Дух Дацина» представлял глубокую личную приверженность достижению национальных целей, самодостаточную и бережливую жизнь и комплексное использование земли городом и деревней. [18] : 3  Городской и сельский ландшафт Дацина, как говорили, воплощал идеальное коммунистическое общество, описанное Карлом Марксом, поскольку он устранял (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, Китай поощрял строительство из утрамбованной земли в середине 1960-х годов. [17] : 55  Начиная с 1964 года Мао Цзэдун выступал за «массовое революционное движение дизайна». [17] : 55  В контексте китайско-советского раскола Мао призывал планировщиков избегать использования сборных материалов советского образца и вместо этого принять пролетарский дух строительства на месте с использованием утрамбованной земли. [17] : 55  Коммунистическая партия продвигала использование строительства из утрамбованной земли как недорогого метода, который был свойствен Китаю и требовал небольших технических навыков. [17] : 55 

Во время Третьего фронта по развитию стратегических отраслей промышленности в труднодоступных внутренних районах Китая для подготовки к потенциальному вторжению Соединенных Штатов или Советского Союза директор Плановой комиссии Ли Фучунь поручил руководителям проекта обойтись тем, что было доступно, включая строительство домов из утрамбованной земли, чтобы можно было направить больше ресурсов на производство. [19] : 207  Эта политика была выражена в лозунге: «Сначала постройте завод, а потом жилье». [19] : 207 

Культурный центр Nk'Mip Desert в Осуюсе , Британская Колумбия , Канада, построен в 2006 году.
Дома из утрамбованной земли «Pisé» в Табанте , Марокко ; там эта технология называется « tabut ».
Стены из утрамбованной земли являются частью входного здания проекта «Эдем» в Корнуолле , Англия , Великобритания.

Смотрите также

Ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Утрамбованная земля» .
  1. ^ "Терминология Пизе". Merriam-webster.com . Получено 2018-10-03 .
  2. ^ 17 предметов из « глины » в Рейксмузеуме
  3. ^ Keable, Rowland. "Rammed earth lecture theatre, Centre for Alternative Technology (CAT)". Rammed Earth Consulting . London . Получено 4 февраля 2012 г.
  4. ^ Беттс, Моррис Котгрейв; Миллер, Томас Аррингтон Хантингтон (май 1937 г.) [1925]. "Farmers' Bulletin No. 1500: Rammed Earth Walls for Buildings - Rammed Earth Books - The Boden Hauser". The Boden Hauser . стр. 20. OCLC  600507592. Архивировано из оригинала 25 февраля 2012 г. Получено 4 февраля 2012 г.Первоначально опубликовано Министерством сельского хозяйства США , Вашингтон, округ Колумбия, США. Альтернативная версия находится по адресу: Betts, Morris Cotgrave; Miller, Thomas Arrington Huntington (май 1937 г.) [1925]. Стены из утрамбованной земли для зданий. Дентон, Техас, США: Цифровая библиотека UNT, Университет Северного Техаса . OCLC  600507592. Получено 4 февраля 2012 г.
  5. ^ "Rammed Earth Construction". Earth Structures . Виктория, Австралия. Архивировано из оригинала 24 января 2018 года . Получено 4 февраля 2012 года .
  6. ^ abcde Касселл, Роберт О. (17 декабря 2001 г.). «Традиционная исследовательская работа: строительство с использованием утрамбованной земли». Ashland Community and Technical College . Архивировано из оригинала 22 марта 2017 г. Получено 4 февраля 2012 г.
  7. ^ Аллинсон, Дэвид; Холл, Мэтью (2013-01-10). «Буферизация влажности с использованием стабилизированных утрамбованных земляных материалов». Труды Института инженеров-строителей — Строительные материалы .
  8. ^ "Почвы для трамбованной земли, каличе-блоков и строительства из почвенных материалов". Остин, Техас, США: Sustainable Sources . Получено 4 февраля 2012 г.
  9. ^ Кибл, Роуленд. «Rammed Earth – Pollution and Cement». Rammed Earth Consulting . Лондон . Получено 4 февраля 2012 г.
  10. ^ Гвендолин Лейк: Словарь древней архитектуры Ближнего Востока , Routledge, Лондон, 1988, стр. 165
  11. ^ Xujie, Liu; et al. (2002). Steinhardt, Nancy Shatzman (ред.). Китайская архитектура. Нью-Хейвен, Коннектикут, США: Yale University Press и Пекин, Китай: New World Press. стр. 12–14, 21–2. ISBN 978-0-300-09559-3. OCLC  186413872.
  12. ^ "Национальный реестр недвижимости в Южной Каролине: плантация Borough House, округ Самтер (шоссе SC 261, окрестности Стейтберга)". Национальный реестр объектов в Южной Каролине . Колумбия, Южная Каролина, США: Департамент архивов и истории Южной Каролины. 20 апреля 2009 г. Получено 4 февраля 2012 г.
  13. ^ "Национальный реестр объектов недвижимости в Южной Каролине: Церковь Святого Креста, округ Самтер (шоссе SC 261, окрестности Стейтберга)". Национальный реестр объектов в Южной Каролине . Колумбия, Южная Каролина, США: Департамент архивов и истории Южной Каролины. 20 апреля 2009 г. Получено 4 февраля 2012 г.
  14. ^ Говард, Гленн (1943). «Бюллетень № 3: Строительство зданий из утрамбованной земли». Клемсон, Южная Каролина: Сельскохозяйственный колледж Клемсона в Южной Каролине, Инженерная экспериментальная станция.
  15. ^ Вольфскилл, Лайл А.; Данлэп, Уэйн А.; Гэллауэй, Боб М. «Справочник по строительству домов из земли» (PDF) . Бюллетень Техасского института транспорта . № 21 (1453 изд.). Колледж-Стейшн, Техас, США: Техасский институт транспорта . Получено 6 октября 2017 г. .
  16. ^ «Стена из утрамбованной земли на века в культурном центре пустыни Нк'Мип». www.architecturalrecord.com . Получено 12.03.2021 .
  17. ^ abcde Роскам, Коул (2022). «Кирпич». В Альтехенгер, Дженнифер; Хо, Дениз Й. (ред.). Материальные противоречия в Китае Мао . Сиэтл: Издательство Вашингтонского университета . ISBN 978-0-295-75085-9.
  18. ^ ab Hou, Li (2021). Building for Oil: Daqing and the Formation of the Chinese Socialist State . Серия монографий Harvard-Yenching Institute . Кембридж, Массачусетс: Harvard University Asia Center . ISBN 978-0-674-26022-1.
  19. ^ ab Meyskens, Covell F. (2022). «Город автомобилей холодной войны в Китае». В Altehenger, Jennifer; Ho, Denise Y. (ред.). Material Contradictions in Mao's China . Seattle: University of Washington Press . ISBN 978-0-295-75085-9.

Внешние источники