Утрамбованная земля
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, встречаются на всех континентах, кроме Антарктиды , в различных средах, включая умеренный , влажный, [3] полузасушливые пустыни , горные и тропические регионы. Наличие подходящей почвы и конструкция здания , соответствующая местным климатическим условиям , являются двумя факторами, делающими ее использование благоприятным.
Французский термин «pisé de terre» или «terre pisé» иногда использовался в английском языке в архитектурных целях, особенно в 19 веке.
Процесс сборки [ править ]
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 такие добавки, как известь для его стабилизации использовались 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 пневматическим трамбовки с приводом.
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.
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 [ править ]
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. утрамбованные земляные валы армируются арматурой В районах повышенной сейсмической активности .
Добавление цемента в почвенные смеси с низким содержанием глины также может повысить несущую способность строений из утрамбованной земли. [ нужна ссылка ] 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 ссылка ] 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 ссылка ] Масса материала и содержание глины в утрамбованной земле позволяют зданию дышать больше, чем бетонные постройки. Это позволяет избежать проблем с конденсацией и предотвратить значительные потери тепла. [6]
Стены из утрамбованной земли имеют цвет и текстуру натуральной земли. Некоторые люди не используют влагонепроницаемые покрытия, такие как цементная штукатурка , поскольку они ухудшают способность стены десорбировать влагу, [7] какое качество необходимо для сохранения его прочности. [ нужна ссылка ]
Дефекты можно устранить, используя почвенную смесь в качестве штукатурки и отшлифовав до гладкости.
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.
и устойчивость последствия Экологические
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 ссылка ] 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 ссылка ] Утрамбованная земля имеет потенциально небольшое производственное воздействие, в зависимости от количества цемента и количества местного сырья; 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] в стране низкие выбросы парниковых газов Хотя теоретически , транспортировка и производство цемента могут значительно увеличить [ количественно ] к общим выбросам от современного строительства с утрамбованным грунтом. 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 ссылка ]
История [ править ]
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] и культур Яншао и Луншань в Китае , датируемые 5000 годом до нашей эры. архитектурные методы утрамбованной земли (夯土 Hāng tǔ для возведения стен и фундамента широко использовались К 2000 году до нашей эры в Китае ) . [11]
США и Канада [ править ]
В 1800-х годах утрамбованная земля была популяризирована в Соединенных Штатах благодаря книге «Сельская экономика С.В. Джонсона ». Эта техника использовалась при строительстве плантации городских домов. [12] и церковь Святого Креста [13] в Стейтберге, Южная Каролина , оба являются национальными историческими достопримечательностями .
построенный в 1821 году, Комплекс Borough House Plantation, 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 этой стране в 1806 году благодаря книге Сельская экономика ». С.В. Джонсона «
Выдающимся примером здания из утрамбованной земли в Канаде является англиканская церковь Св. Фомы в Шанти Бэй , Онтарио , построенная между 1838 и 1841 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 ссылка ] 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 ссылка ] [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 ссылка ] Дома были построены недорого и проданы населению вместе с достаточным количеством земли для садов и небольшими участками 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 ссылка ] 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 ссылка ] В Чили , например, постройки из утрамбованной земли обычно не могут быть застрахованы от ущерба традиционным способом или даже не могут быть одобрены правительством. [ нужна ссылка ]
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 века 20
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 Считалось, что городской и сельский ландшафт Дацина воплощает идеальное коммунистическое общество, описанное Карлом Марксом , поскольку оно устранило (1) разрыв между городом и деревней, (2) разрыв между рабочими и крестьянами и (3) разрыв между физическим и умственным трудом. труд. [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 советско-китайского 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 использование строительства из утрамбованной земли как недорогого метода, присущего Китаю и не требующего особых технических навыков. [17] : 55
Во время кампании Третьего фронта по развитию стратегических отраслей промышленности в труднопроходимых 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 завод, а потом жилье». [19] : 207
См. также [ править ]
- Adobe
- Алкер
- Коб , очень похожий материал, в который добавлены органические волокна для увеличения прочности.
- Земляной блок
- Земляное укрытие , архитектурная практика использования земли для стен зданий.
- Зеленое здание
- сырцовый кирпич
- Блоки из прессованного грунта , отдельные кирпичи из сильно сжатого грунта (и других натуральных добавок), которые можно использовать в обычной кладке.
- Полимерная стабилизация грунта
- Устойчивая архитектура
- Народная архитектура
- Кратер . Этот французский институт проводит обучение методам земляного строительства и совместно с ЮНЕСКО стремится распространять научные и технические ноу-хау в области земляной архитектуры.
Ссылки [ править ]
- ^ «Терминология Писе» . Merriam-webster.com . Проверено 3 октября 2018 г.
- ^ 17 предметов, сделанных из « суглинка » в Рейксмузеуме.
- ^ Кибл, Роуленд. «Лекторий «Утрамбованная земля», Центр альтернативных технологий (CAT)» . Rammed Earth Consulting . Лондон . Проверено 4 февраля 2012 г.
- ^ 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.
- ^ «Строительство из утрамбованной земли» . Земные конструкции . Виктория, Австралия. Архивировано из оригинала 24 января 2018 года . Проверено 4 февраля 2012 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и Касселл, Роберт О. (17 декабря 2001 г.). «Традиционное исследование: строительство из утрамбованной земли» . Общественный и технический колледж Эшленда . Архивировано из оригинала 22 марта 2017 года . Проверено 4 февраля 2012 г.
- ^ Аллинсон, Дэвид; Холл, Мэтью (10 января 2013 г.). «Буферизация влажности с использованием стабилизированных утрамбованных земляных материалов» . Труды Института инженеров-строителей – строительных материалов .
- ^ «Грунты для утрамбованной земли, блоков калиша и строительства грунтовых материалов» . Остин, Техас, США: Устойчивые источники . Проверено 4 февраля 2012 г.
- ^ Кибл, Роуленд. «Утрамбованная земля – загрязнение и цемент» . Rammed Earth Consulting . Лондон . Проверено 4 февраля 2012 г.
- ^ Гвендолин Лейк: Словарь древней ближневосточной архитектуры , Рутледж, Лондон, 1988, с. 165
- ^ Сюйцзе, Лю; и др. (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 .
- ^ «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.
- ^ «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.
- ^ Ховард, Гленн (1943). «Бюллетень № 3: Строительство зданий из утрамбованной земли». . Клемсон, Южная Каролина: Сельскохозяйственный колледж Клемсона Южной Каролины, инженерная экспериментальная станция.
- ^ 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.
- ^ «Стена из утрамбованной земли на века в Культурном центре пустыни Нк'Мип» . www.architecturalrecord.com . Проверено 12 марта 2021 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и 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 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б 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 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б 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 .