Секрет успешного замка из песка может помочь возродить древнюю экологически чистую технику строительства, согласно исследованию, проведенному Даремским университетом.
Исследователи во главе с экспертами из Инженерной школы Дарема провели исследование прочности утрамбованной земли, которая становится все более популярной как экологически безопасный метод строительства.
Подобно тому, как замку из песка нужно немного воды, чтобы стоять, инженеры из Дарема обнаружили, что прочность утрамбованной земли сильно зависит от содержания в ней воды.
Утрамбованная земля представляет собой искусственный материал, состоящий из песка, гравия и глины, которые увлажняют, а затем уплотняют между формами для строительства стен. Иногда добавляют стабилизаторы, такие как цемент, но исследования Дарема были сосредоточены на нестабилизированных материалах.
Исследование, финансируемое Исследовательским советом по инженерным и физическим наукам (EPSRC) и опубликованное в журнале Geotechnique, показало, что основным компонентом прочности утрамбованной земли является небольшое количество присутствующей воды.
Небольшие цилиндрические образцы утрамбованного грунта подверглись «трехосным испытаниям» - когда внешнее давление применяется для моделирования поведения материала в стене. Исследователи обнаружили, что всасывание, создаваемое между частицами почвы при очень низком содержании воды, было источником прочности нестабилизированной утрамбованной земли.
Они показали, что утрамбованные земляные стены, оставленные сохнуть после строительства в подходящем климате, могут высохнуть, но не потерять всю свою воду. Небольшое количество оставшейся воды обеспечило значительную прочность с течением времени.
Исследователи говорят, что их работа может иметь значение для будущего проектирования зданий с использованием утрамбованной земли, поскольку связь между прочностью и содержанием воды становится все более ясной.
Существует растущий интерес к использованию этого метода, поскольку он может помочь снизить зависимость от цемента в строительных материалах (на производство цемента приходится пять процентов выбросов CO2 человеком (1)). Материалы из утрамбованной земли обычно также можно приобрести на месте, что снижает потребность в транспортировке.
Помимо информирования о новых проектах строительства, команда надеется, что их результаты могут также помочь в сохранении древних построек из утрамбованной земли путем внедрения методов защиты от слишком большого количества воды, попадающей в конструкцию, что может снизить ее прочность. Пол Жакин, исследователь проекта, в настоящее время работает в инженерной консалтинговой компании (Рамболл, Великобритания) над новыми проектами строительства из земли по всему миру, используя это исследование для улучшения проектирования зданий.
Руководитель исследовательского проекта д-р Шарль Огард из Инженерной школы Даремского университета сказал: «Мы знаем, что утрамбованная земля может выдержать испытание временем, но источник ее прочности до сих пор не изучен должным образом».
Без этого понимания мы не можем эффективно сохранять старую утрамбованную землю или разрабатывать экономичные проекты для нового строительства.
Наши первоначальные тесты показали, что основной источник прочности связан с содержанием воды.
"Узнав больше об этом, мы можем начать рассматривать последствия использования утрамбованной земли в качестве зеленого материала при проектировании новых зданий и сохранении древних зданий, построенных с использованием этой техники."
Утрамбованная земля была разработана в древнем Китае примерно за 2000 лет до Рождества Христова, когда люди использовали эту технику для возведения стен вокруг своих поселений, и эта техника распространилась по всему миру - как задокументировано в другой недавней публикации исследователей, связывающих с доктором Крисом Джеррардом с кафедры археологии Даремского университета ().
Части Великой Китайской стены и Альгамбры в Гранаде в Испании были построены из утрамбованной земли.
В Великобритании этот метод использовался для строительства экспериментального недорогого жилья в Эймсбери, Уилтшир, после окончания Первой мировой войны, и этот метод строительства признан в некоторых частях Австралии и США.
Популярность экологически чистых домов, демонстрируемых в телевизионных программах, таких как Grand Designs, также привлекла внимание людей к этой технике.
Д-р Огард является содиректором Earth Building UK (EBUK), новой ассоциации, созданной в этом году для содействия сохранению, пониманию и развитию строительства с использованием земли в Соединенном Королевстве.
EBUK объединяет строителей, ученых, исследователей, архитекторов, инженеров, производителей и многих других для работы в областях, представляющих общий интерес на национальном и местном уровнях.
Том Мортон, секретарь организации Earth Building UK, сказал: «Такого рода исследования очень ценны, поскольку строительная отрасль анализирует экологически безопасные традиционные способы строительства и адаптирует их для устойчивого строительства в 21 веке».
«Такие низкоуглеродные технологии, скорее всего, будут успешными, если объединить опыт наших исследовательских университетов, таких как Дарем, с коммерческим пониманием более широкой отрасли, и мы наблюдаем ряд очень интересных разработок в этой области..