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土这种适用范围最广的建筑材料如今能造出怎样的房子?

  以土为材,是我国乃至全世界历史最为悠久、应用最为广泛的营造传统之一。我们如何理解土这种材料?如何做生土建筑?未来,土还能做什么?

  近日由明珠美术馆、北京建筑大学和同济大学出版社•光明城联合主办的“《土生土长》《用土建造》新书发布会”在上海明珠美术馆举办。两本以“土”为主题的图书,从历史到如今,串联起了“土”作为建筑材料的无限可能。

  《土生土长:生土营建的传统与现代》作者、北京建筑大学建筑与城市规划学院执行院长穆钧谈到,尽管我国各地域自然地理环境差异较大,但生土材料的应用传统遍及全国各个省份。这充分证明,可就地取材的生土材料及其营建技术具有十分突出的地域适应性,其中蕴含着大量因地制宜、因需而异,且具有科学性和理性的生态营建智慧。

  “世界遗产文化名录里面有大概15%是土营建的建筑。” 《用土建造:从尘埃到建筑》译者、北京建筑大学建筑与城市规划学院蒋蔚亦提及,建筑中使用土作为材料历史非常悠久,“土这个材料基本上一直伴随着人类的建造史。”

土这种适用范围最广的建筑材料如今能造出怎样的房子?(图1)

  土作为建筑材料,叫做“生土”。“生土实际上没有一个清晰界定的定义。但是有一点可以肯定,生土指就地挖出来的土经过非常简单的机械类加工,就可以用来作为建造建筑的材料。” 穆钧说。以这个定义来看,泥土经过烧制成为砖,性状发生化学变化,再用来建造房屋,就不能再称之为“生土建筑”。

  即使做这样的分类,生土建筑在国内依然有许多形式,西北有窑洞,南方有木/竹骨泥墙,夯土这种建设方式更是遍布全国。黄土高原、西南、华东、青藏高原和新疆是我国传统生土民居依然密集的五个区域。

  “拿土盖房子,是全世界先民工匠们都在使用工艺。它适用于不同地区,热带地区、温带地区、戈壁……地球上不同气候地理环境类型中,都有不同类型的土房子。”蒋蔚介绍,用土这种材料,以不同的工艺盖房子,世界各地的人类创造了大量建筑文化,形成生土民居巨大建筑学宝库。

  生土作为建筑材料有无限的可能,与这种材料本身的性质有关。穆钧从生土材料科学角度出发,尝试解释为何世界各地遍布生土建筑。

  土作为建筑材料有一系列优点。大家非常熟悉的就是“冬暖夏凉”。穆钧以一个实验直观地展示了生土材料的蓄热性能。一面土墙剖面,左侧是室外,右侧是室内,凌晨4点时室外气温零下5度,室内还可保持十七八度。白天,室外气温随着太阳升起后不断升高,下午最高达到55度,而此时室内温度反而在下降,只有16度左右。

  “室外一天温度变化区间达到60度,室内温度变化只有不到5度。很神奇。这就是生土特有的良好蓄热性能。生土要吸收大量热,温度才能升高一度,在温差巨大的地区,能很好平衡室内外温度。”

  生土材料还有一个大家不太熟悉的优点,既“吸湿性能好”。穆钧经常被问到一个问题:“南方雨水多,用土盖房子行不行?”

  “恰恰更好。”穆钧表示,根据研究发现,生土是一种非常特殊的多孔重型材料,“生土有大量纳米级的孔腔,可以很好地吸收空气中的水分。”

  德国人做过一个实验,把夯土土坯跟烧结砖和混凝土房子做对比,将房子内湿度同时从40%提升到70%,观察16天。混凝土和砖材料第一天吸收水分就基本达到饱和,而夯土和土坯第16天还在吸收水分,总吸水量是混凝土和砖材料的30倍,而且表面依然干燥。

  “根据实测发现,当室内太干燥的时候,生土材料会向室内散发水分,室内过湿的时候,又会吸收水分,是一种非常好的可以同时平衡温度和湿度的材料。”正因为此,近些年,国内外有不少对温度和湿度要求很高的博物馆建筑材料分类目录、制药厂建筑采用生土材料。

  生土还有一些其他优点,例如节能。生土建筑基本就地取材,又不用烧制,碳排放量很低。用到一定年限建筑拆除时也不产生建筑废料,土直接回归自然,非常环保。

  “生土也有相对的缺陷,例如力学性差,强度远远不如钢筋混凝土。生土耐水性也不理想,但凡屋檐漏水或是土墙没有做好基础,一旦遇到水很容易毁坏。正因为有这两个缺陷,国内外都普遍对生土材料有偏见。”穆钧提到,不久前的甘肃地震,就有大量土房倒塌,“新闻报道中说那里的居民穷得只能住土房子里面,用土盖房子这些年一直作为贫困落后的象征。”

  如何改变生土材料的这两个缺陷?如今世界各地有大量科学实验和实践。法国国际生土建筑中心研究发现,传统生土中根据颗粒大小,可以分为石头、石子、砂子、粉粒,线毫米以下的颗粒。如果这些颗粒按照一定的配比组合,夯土就可以达到平均3.5兆帕的抗压强度,相当于几层楼的墙体承重效果。

  这样理论基础上,过去几十年间世界各地涌现大量实践。《土生土长》和《用土建造》中都总结了一系列国际当代生土建筑优秀案例。在材料、技术不断取得突破的基础上,中国也开始有了现代生土建筑的尝试。

  蒋蔚谈到,翻译《用土建造》是希望给大家提供一个崭新视角去理解土这种材料,这本科普著作涵盖了生土这种建筑材料的诸多方面,尤其是在原始土材料、土办法与先进的科学技术之间建立了连接,“土不是边缘的材料,它一直是我们赖以生存的基本物质,过去是,未来仍是”。

  “长期以来由于时代的变迁,传统营造有些没落。今天有一个词叫乡愁,相信随着岁月的流逝,我们追忆不仅仅那一缕淡淡情绪。”上海交通大学设计学院建筑系系主任刘杰认为,在当下,大规模的城市建设已进入平稳期,人们反而会在意场景,在意传统技艺营造出的空间和景观,静下心来去思考传统营造技艺在当下的生命力,“相信在新科学技术的加持下,传统土营造和传统木构都会迎来新的发展契机。”