Строительство из прессованной земли: мировой опыт

Строительство из прессованной земли — это древняя строительная техника, которая переживает современное возрождение, обусловленное растущим осознанием необходимости устойчивых методов строительства и стремлением к эстетически привлекательным, долговечным и экологически чистым сооружениям. В этом руководстве представлен всесторонний обзор строительства из прессованной земли с глобальной точки зрения, рассматривающий его историю, принципы, преимущества, недостатки и разнообразные применения в различных климатических и культурных условиях.

Что такое прессованная земля?

Прессованная земля, также известная как pisé de terre (франц. «утрамбованная земля»), — это метод строительства, который включает уплотнение смеси сырьевых материалов, обычно включающих землю, гравий, песок и глину, в опалубку для создания прочных стен. Смесь увлажняется, а затем сжимается слоями с помощью ручных или пневматических трамбовок. Этот процесс создает плотный, прочный и долговечный материал, подходящий для строительства стен, фундаментов и других несущих элементов.

Основные принципы строительства из прессованной земли

Подбор материалов: Идеальная смесь для прессованной земли состоит из хорошо подобранной смеси заполнителей, обычно содержащей 70-80% песка и гравия, 10-20% ила и 10-15% глины. Глина действует как связующее вещество, скрепляя заполнитель. Конкретные пропорции могут варьироваться в зависимости от местного состава почвы и желаемых структурных свойств.
Опалубка: Временная опалубка, обычно из дерева или металла, используется для удержания земляной смеси во время процесса трамбовки. Опалубка обычно изготавливается из модульных секций для легкого снятия и повторного использования.
Смешивание и увлажнение: Земляная смесь тщательно перемешивается и увлажняется до оптимального содержания влаги. Идеальный уровень влажности имеет решающее значение для достижения надлежащего уплотнения и прочности. «Тест шарика» — распространенный метод определения уровня влажности; смесь должна образовывать шарик при сжатии в руке, но легко рассыпаться при падении.
Трамбовка: Увлажненная земляная смесь укладывается в опалубку слоями толщиной обычно 10-15 см (4-6 дюймов). Каждый слой затем уплотняется с помощью трамбовки, ручной или пневматической. Процесс трамбовки сжимает землю, увеличивая ее плотность и прочность.
Высыхание (твердение): После снятия опалубки стене из прессованной земли дают высохнуть естественным путем. Процесс высыхания позволяет влаге постепенно испаряться, что еще больше увеличивает прочность и долговечность стены.

Краткая история прессованной земли

Строительство из прессованной земли имеет долгую и богатую историю, насчитывающую тысячи лет. Свидетельства сооружений из прессованной земли были найдены в древних цивилизациях по всему миру, включая:

Китай: Участки Великой Китайской стены были построены с использованием технологий прессованной земли.
Северная Африка: Древние касбы Марокко, такие как Айт-Бен-Хадду, являются яркими примерами традиционной архитектуры из прессованной земли.
Ближний Восток: Археологические раскопки на Ближнем Востоке свидетельствуют об использовании прессованной земли в ранних поселениях.
Европа: Сооружения из прессованной земли были найдены в Европе и датируются римскими временами.
Америка: Коренные культуры Северной и Южной Америки также использовали методы строительства из земли, включая прессованную землю.

На протяжении всей истории строительство из прессованной земли адаптировалось к местным климатическим условиям, материалам и культурным предпочтениям. Его неизменная популярность является свидетельством его универсальности, долговечности и экологичности.

Преимущества строительства из прессованной земли

Строительство из прессованной земли предлагает широкий спектр преимуществ, что делает его привлекательным вариантом для проектов устойчивого строительства:

Экологичность: В строительстве из прессованной земли используются легкодоступные природные материалы, что снижает потребность в промышленных строительных изделиях и минимизирует транспортные расходы. Оно также имеет низкую воплощенную энергию, что означает, что для его производства и транспортировки требуется меньше энергии по сравнению с традиционными строительными материалами, такими как бетон и сталь.
Долговечность: Сооружения из прессованной земли невероятно долговечны и при надлежащем уходе могут простоять веками. Их плотность и прочность делают их устойчивыми к погодным условиям, вредителям и огню.
Тепловая масса: Прессованная земля обладает отличными свойствами тепловой массы, что означает, что она может поглощать и хранить тепло днем и медленно отдавать его ночью. Это помогает регулировать температуру в помещении, снижая потребность в искусственном отоплении и охлаждении.
Акустические характеристики: Плотная масса прессованной земли обеспечивает отличную звукоизоляцию, создавая тихую и комфортную внутреннюю среду.
Огнестойкость: Прессованная земля по своей природе огнестойка, обеспечивая высокий уровень защиты от пожара.
Эстетическая привлекательность: Стены из прессованной земли имеют естественную, землистую эстетику, которая одновременно красива и неподвластна времени. Слоистый вид уплотненной земли создает уникальную и визуально привлекательную текстуру.
Использование местных материалов: Возможность использования местных материалов снижает транспортные расходы и поддерживает местную экономику.
Низкие эксплуатационные расходы: Прессованная земля требует минимального ухода.
Паропроницаемость: Прессованная земля — это «дышащий» материал, позволяющий влаге проходить через стены, что предотвращает образование плесени и улучшает качество воздуха в помещении.

Проблемы строительства из прессованной земли

Хотя строительство из прессованной земли предлагает множество преимуществ, оно также сопряжено с определенными проблемами, которые необходимо учитывать:

Трудоемкость: Строительство из прессованной земли может быть трудоемким, особенно при использовании ручных методов трамбовки. Однако использование пневматических трамбовок может значительно сократить трудозатраты.
Зависимость от погоды: Строительство из прессованной земли чувствительно к погодным условиям. Дождь может нарушить процесс трамбовки и повредить стены. Поэтому важно защищать стены от дождя во время строительства.
Стоимость опалубки: Стоимость опалубки может быть значительной, особенно для сложных конструкций. Однако многоразовые системы опалубки могут помочь снизить затраты.
Анализ почвы: Надлежащий анализ почвы необходим для того, чтобы убедиться, что земляная смесь подходит для строительства из прессованной земли. Это может потребовать услуг инженера-геотехника.
Строительные нормы и правила: Строительные нормы и правила, касающиеся строительства из прессованной земли, могут различаться в зависимости от местоположения. Важно проконсультироваться с местными строительными инспекторами для обеспечения соответствия.
Квалифицированная рабочая сила: Требуются опытные рабочие, знакомые с этой строительной техникой.

Мировые примеры архитектуры из прессованной земли

Строительство из прессованной земли используется в широком диапазоне архитектурных стилей и применений по всему миру. Вот несколько примечательных примеров:

Айт-Бен-Хадду, Марокко: Объект Всемирного наследия ЮНЕСКО, Айт-Бен-Хадду — это укрепленная деревня (ксар), которая является примером традиционной архитектуры из прессованной земли в Северной Африке. Его высокие касбы и земляные стены являются свидетельством долговечности и красоты прессованной земли.
Великая Китайская стена: Некоторые участки Великой стены были построены с использованием технологий прессованной земли, что демонстрирует ее применение в крупномасштабных инфраструктурных проектах.
Проект «Эдем», Корнуолл, Великобритания: В визит-центре проекта «Эдем» есть внушительная стена из прессованной земли, демонстрирующая универсальность и эстетическую привлекательность этого материала в современной архитектуре.
Культурный центр пустыни Нк'Мип, Осуюс, Британская Колумбия, Канада: В этом культурном центре широко используется прессованная земля, чтобы органично вписаться в окружающий пустынный ландшафт. Стены из прессованной земли обеспечивают отличную тепловую массу, помогая регулировать температуру в помещении в суровом пустынном климате.
Великая мечеть Дженне, Мали: Хотя технически это сырцовый кирпич (саман), она демонстрирует потенциал земляного строительства в монументальной архитектуре. Методы строительства схожи в своей зависимости от местной земли и сушки на солнце.
Различные современные дома и здания: Многочисленные современные дома и здания по всему миру включают прессованную землю в качестве устойчивого и эстетически привлекательного строительного материала. Эти проекты демонстрируют адаптируемость прессованной земли к современным дизайнам и строительным стандартам.

Прессованная земля в разных климатических условиях

Строительство из прессованной земли подходит для широкого спектра климатических условий, но для обеспечения оптимальной производительности необходимы определенные проектные решения:

Жаркий, засушливый климат: В жарком, засушливом климате тепловая масса прессованной земли помогает регулировать температуру в помещении, сохраняя прохладу в зданиях днем и тепло ночью. Толстые стены и маленькие окна также являются важными элементами дизайна для минимизации притока тепла. Примеры: Марокко, юго-запад США.
Умеренный климат: В умеренном климате прессованная земля может обеспечить комфортную и энергоэффективную внутреннюю среду. Важными соображениями являются надлежащая изоляция и управление влажностью. Примеры: Великобритания, Франция.
Холодный климат: В холодном климате прессованную землю все еще можно эффективно использовать, но может потребоваться дополнительная изоляция для соответствия строительным нормам и поддержания комфортной температуры в помещении. Управление влажностью также имеет решающее значение для предотвращения повреждений от мороза. Примеры: Канада, Скандинавия.
Влажный климат: Во влажном климате крайне важно обеспечить адекватную вентиляцию и дренаж для предотвращения накопления влаги в стенах. Добавление стабилизаторов в земляную смесь и обеспечение достаточных свесов крыши также могут улучшить характеристики прессованной земли во влажных условиях. Примеры: Юго-Восточная Азия, прибрежные регионы.

Современные инновации в технологии прессованной земли

Хотя основные принципы строительства из прессованной земли остаются прежними, современные инновации улучшают его производительность, эффективность и эстетические возможности:

Пневматические трамбовки: Пневматические трамбовки значительно сокращают трудозатраты на трамбовку, делая процесс быстрее и эффективнее.
Стабилизаторы: Добавление стабилизаторов, таких как цемент, известь или асфальтовая эмульсия, в земляную смесь может улучшить ее прочность, долговечность и влагостойкость. Однако использование цемента может снизить экологические преимущества прессованной земли.
Системы опалубки: Модульные системы опалубки из металла или композитных материалов становятся все более популярными. Эти системы долговечны, многоразовы и могут быть легко адаптированы к различным конструкциям.
Армирование: Включение армирующих материалов, таких как стальные стержни или волокна, в стены из прессованной земли может улучшить их конструктивную прочность и сейсмостойкость.
Сборные панели из прессованной земли: Эти панели изготавливаются вне строительной площадки, а затем собираются на месте, что сокращает время строительства и улучшает контроль качества.
Утепленная прессованная земля: Включение утеплителя в конструкцию стены из прессованной земли обеспечивает превосходные тепловые характеристики.

Будущее строительства из прессованной земли

Строительство из прессованной земли готово к дальнейшему росту и инновациям в ближайшие годы, что обусловлено растущим спросом на устойчивые методы строительства и стремлением к эстетически привлекательным и долговечным сооружениям. По мере того как строительные нормы и правила адаптируются для учета строительства из прессованной земли, и по мере появления большего числа квалифицированных рабочих, его использование, вероятно, станет более распространенным. Постоянные исследования и разработки направлены на улучшение производительности, эффективности и доступности строительства из прессованной земли, что делает его все более привлекательным вариантом для строителей и домовладельцев по всему миру.

Заключение

Строительство из прессованной земли предлагает убедительную альтернативу традиционным методам строительства, предоставляя устойчивое, долговечное и эстетически привлекательное решение для широкого спектра применений. Понимая принципы, преимущества и проблемы строительства из прессованной земли, а также учитывая конкретный климатический и культурный контекст каждого проекта, можно создавать красивые и функциональные здания, которые являются одновременно экологически ответственными и культурно-чувствительными. Древняя техника продолжает развиваться и обновляться, гарантируя, что она останется жизнеспособным и привлекательным вариантом для устойчивого строительства для будущих поколений.