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土這種適用範圍最廣的建築材料,如今能造出怎樣的房子?

2024-01-21文化

以土為材,是中國乃至全世界歷史最為悠久、套用最為廣泛的營造傳統之一。我們如何理解土這種材料?如何做生土建築?未來,土還能做什麽?

近日由明珠美術館、北京建築大學和同濟大學出版社•光明城聯合主辦的「【土生土長】【用土建造】新書釋出會」在上海明珠美術館舉辦。兩本以「土」為主題的圖書,從歷史到如今,串聯起了「土」作為建築材料的無限可能。

【土生土長】【用土建造】新書釋出會現場

生土建築遍布世界

【土生土長:生土營建的傳統與現代】作者、北京建築大學建築與城市規劃學院執行院長穆鈞談到,盡管中國各地域自然地理環境差異較大,但生土材料的套用傳統遍及全國各個省份。這充分證明,可就地取材的生土材料及其營建技術具有十分突出的地域適應力,其中蘊含著大量因地制宜、因需而異,且具有科學性和理性的生態營建智慧。

【土生土長:生土營建的傳統與現代】書封

「世界遺產文化名錄裏面有大概15%是土營建的建築。」 【用土建造:從塵埃到建築】譯者、北京建築大學建築與城市規劃學院蔣蔚亦提及,建築中使用土作為材料歷史非常悠久,「土這個材料基本上一直伴隨著人類的建造史。」

【用土建造:從塵埃到建築】譯書封

土作為建築材料,叫做「生土」。「生土實際上沒有一個清晰界定的定義。但是有一點可以肯定,生土指就地挖出來的土經過非常簡單的機械類加工,就可以用來作為建造建築的材料。」 穆鈞說。以這個定義來看,泥土經過燒制成為磚,性狀發生化學變化,再用來建造房屋,就不能再稱之為「生土建築」。

即使做這樣的分類,生土建築在國內依然有許多形式,西北有窯洞,南方有木/竹骨泥墻,夯土這種建設方式更是遍布全國。黃土高原、西南、華東、青藏高原和新疆是中國傳統生土民居依然密集的五個區域。

中國傳統生土營建技術

「拿土蓋房子,是全世界先民工匠們都在使用工藝。它適用於不同地區,熱帶地區、溫帶地區、戈壁……地球上不同氣候地理環境型別中,都有不同型別的土房子。」 蔣蔚介紹,用土這種材料,以不同的工藝蓋房子,世界各地的人類創造了大量建築文化,形成生土民居巨大建築學寶庫。

生土材料優勢顯著

生土作為建築材料有無限的可能,與這種材料本身的性質有關。穆鈞從生土材料科學角度出發,嘗試解釋為何世界各地遍布生土建築。

土作為建築材料有一系列優點。大家非常熟悉的就是「冬暖夏涼」。穆鈞以一個實驗直觀地展示了生土材料的蓄熱效能。一面土墻剖面,左側是室外,右側是室內,淩晨4點時室外氣溫零下5度,室內還可保持十七八度。白天,室外氣溫隨著太陽升起後不斷升高,下午最高達到55度,而此時室內溫度反而在下降,只有16度左右。

「室外一天溫度變化區間達到60度,室內溫度變化只有不到5度。很神奇。這就是生土特有的良好蓄熱效能。生土要吸收大量熱,溫度才能升高一度,在溫差巨大的地區,能很好平衡室內外溫度。」

生土材料還有一個大家不太熟悉的優點,既「吸濕效能好」。 穆鈞經常被問到一個問題:「南方雨水多,用土蓋房子行不行?」

「恰恰更好。」穆鈞表示,根據研究發現,生土是一種非常特殊的多孔重型材料,「生土有大量奈米級的孔腔,可以很好地吸收空氣中的水分。」

德國人做過一個實驗,把夯土土坯跟燒結磚和混凝土房子做對比,將房子內濕度同時從40%提升到70%,觀察16天。混凝土和磚材料第一天吸收水分就基本達到飽和,而夯土和土坯第16天還在吸收水分,總吸水量是混凝土和磚材料的30倍,而且表面依然幹燥。

「根據實測發現,當室內太幹燥的時候,生土材料會向室內散發水分,室內過濕的時候,又會吸收水分,是一種非常好的可以同時平衡溫度和濕度的材料。」正因為此,近些年,國內外有不少對溫度和濕度要求很高的博物館、制藥廠建築采用生土材料。

生土還有一些其他優點,例如節能。生土建築基本就地取材,又不用燒制,碳排放量很低。用到一定年限建築拆除時也不產生建築廢料,土直接回歸自然,非常環保。

未來,土還能做什麽?

生土材料有悠久的使用歷史和諸多優勢,為何如今大家並不喜歡「土房子」?

「生土也有相對的缺陷,例如力學性差,強度遠遠不如鋼筋混凝土。生土耐水性也不理想,但凡屋檐漏水或是土墻沒有做好基礎,一旦遇到水很容易毀壞。正因為有這兩個缺陷,國內外都普遍對生土材料有偏見。」 穆鈞提到,不久前的甘肅地震,就有大量土房倒塌,「新聞報道中說那裏的居民窮得只能住土房子裏面,用土蓋房子這些年一直作為貧困落後的象征。」

如何改變生土材料的這兩個缺陷?如今世界各地有大量科學實驗和實踐。法國國際生土建築中心研究發現,傳統生土中根據顆粒大小,可以分為石頭、石子、砂子、粉粒,真正產生黏性的是0.002公釐以下的顆粒。如果這些顆粒按照一定的配比組合,夯土就可以達到平均3.5兆帕的抗壓力度,相當於幾層樓的墻體承重效果。

多種多樣的土

這樣理論基礎上,過去幾十年間世界各地湧現大量實踐。【土生土長】和【用土建造】中都總結了一系列國際當代生土建築優秀案例。在材料、技術不斷取得突破的基礎上,中國也開始有了現代生土建築的嘗試。

蔣蔚談到,轉譯【用土建造】是希望給大家提供一個嶄新視角去理解土這種材料,這本科普著作涵蓋了生土這種建築材料的諸多方面,尤其是在原始土材料、土辦法與先進的科學技術之間建立了連線,「土不是邊緣的材料,它一直是我們賴以生存的基本物質,過去是,未來仍是」。

「長期以來由於時代的變遷,傳統營造有些沒落。今天有一個詞叫鄉愁,相信隨著歲月的流逝,我們追憶不僅僅那一縷淡淡情緒。」上海交通大學設計學院建築系系主任劉傑認為,在當下,大規模的城市建設已進入平穩期,人們反而會在意場景,在意傳統技藝營造出的空間和景觀,靜下心來去思考傳統營造技藝在當下的生命力,「相信在新科學技術的加持下,傳統土營造和傳統木構都會迎來新的發展契機。」