可以说,夯土作为一种建筑技术经受住了时间的考验。世界各地都曾用它建造建筑,其中的美感与坚固性至今仍清晰可见,例如西班牙的 阿尔罕布拉宫 和 中国长城,两者建成至今均已超过1,000年。
传统夯土由富含黏土的土壤、水和天然稳定剂混合而成,天然稳定剂包括动物尿液、动物血液、植物纤维或沥青。随后,将混合物填入临时模板中夯实,待其干燥硬化后再拆除模板。最终形成的结构能够承受高达2.5兆帕的压缩力(约为现代砖平均抗压强度的10%)。
墙体可以通过嵌入木梁或竹格栅进行加固,当然还需要一些建筑构件来抵御雨水和风。南美洲、中国、印度、中东和北非都能找到采用传统夯土建造的历史建筑。
在欧洲,尤其是法国、英国和德国,传统夯土正重新兴起,已有多座现代建筑采用这种技术建成,例如下图这座三层夯土住宅,建于2008年的奥地利。
过去30年间,夯土出现了一种新形式,并在澳大利亚、加利福尼亚和加拿大等地逐渐流行。这种技术称为水泥稳定夯土(CSRE),由低黏土含量的土壤、水和水泥混合而成。与传统夯土一样,混合物在临时模板中夯实后晾干。
但它的强度高出一个数量级,可承受高达40兆帕的压缩力,强度和耐久性与混凝土相近。这意味着墙体无需特别防护即可抵御雨水和风,因为它们十分坚固耐久,尤其是在用钢材加固的情况下。
可持续的建筑材料
传统夯土和CSRE都具有若干特点,使其成为颇具吸引力的建筑材料。其主要原料是土壤,价格低廉(甚至免费)。在偏远地区,使用当地土壤建造,意味着可以大幅降低将建筑材料运往工地的成本。
这种建筑技术十分简单。通常只需一名有经验的建筑工人在现场指导劳动力如何搭建模板和混合材料。其余工作可由当地社区中未经培训或缺乏技能的人完成,从而创造就业机会,并降低从外地运送和安置工人的成本。
夯土的隔热性能虽不太理想,但墙体非常厚(通常为250–800毫米),因此夯土建筑能够轻松地在炎热干燥地区营造舒适的室内环境。夯土墙能够透气,因而可以调节室内相对湿度,适合有呼吸系统问题的人居住。
最后,夯土墙的最终质感独特而美观,因此通常无需抹灰或涂饰。
夯土,让理念落地
目前,世界各地有多个项目旨在推广夯土,将其作为一种可持续且经济高效的建筑技术。
我和同事正与西澳大利亚州住房部合作,研究在偏远原住民社区使用CSRE。迄今为止,赢得原住民群体的信任一直是项目中最困难的方面。
与此同时,在美国,科罗拉多大学正启动一个类似项目,研究在美洲原住民保留地建造夯土住宅的可能性。
最令人瞩目的是,中国的 西安建筑科技大学 已制定一项计划,帮助农村社区使用传统和现代夯土建造新房。该计划已成功帮助当地居民建成整座夯土新村。
不过,夯土并非只用于经济适用房项目。颇为奇怪的是,另一种最常见的用途,是由离经叛道的建筑师为富裕且关注环境的客户设计昂贵住宅。这些房屋最终往往登上各类设计杂志,并被视为真正的艺术品。
那么,为什么不是所有人都采用这种技术呢?
夯土已有数百年历史,但如今仅限于上文所述的专业项目。为什么它没有在世界各地广泛用于办公室和住宅等普通建筑?
一个主要原因可能是相关知识不足。尽管夯土本身历史悠久,但与混凝土、钢材、砌体和木材等其他传统建筑材料相比,夯土研究仍是一个相当新的领域。遗憾的是,研究不足意味着人们对这种材料及其结构性能缺乏了解。
另一个障碍是法规,或者说缺少法规。在澳大利亚,与大多数国家一样,并没有针对夯土建筑的建筑规范。许多工程师和建筑师会因这种建筑技术缺乏监管而望而却步。
好消息是,人们对环保且经济适用住宅的兴趣空前高涨。来自不同领域(工程、材料科学、建筑、化学等)的研究人员正开始研究夯土的各种性能,旨在推广这种建筑技术。
它或许不如阿尔罕布拉宫宏伟,但未来几年里,你走进夯土建筑的机会正在增加。
本文由 The Conversation合作发表。阅读 原文。
本文的发表并不意味着世界经济论坛认可其中的观点。
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作者:Daniela Ciancio,西澳大利亚大学土木、环境与采矿工程高级讲师。
图片:一名游客在北京郊外的司马台长城段行走。路透社/Claro Cortes IV


