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土房子的“逆袭”

来源:经济日报 供稿:李佳霖、常理 审核:孙冬梅 发布时间:2019-12-26
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  近日,世界人居基金与联合国人居署联合发布2019年度世界人居奖获奖名单,北京亚博体育官网app下载8大学亚博体育官网app下载8与城市规划学院穆钧教授团队完成的“现代生土营建研究与推广”系列成果,荣获本年度世界人居奖铜奖。世界人居奖是教育部亚博体育官网app下载8学学科评估指标体系认定国际奖的最高级别奖项。中国的土房子是如何“逆袭”,从而走向世界的?经济日报记者带您一同揭秘。

  穆钧至今还清晰记得,15年前他在接受香港中文大学博士申请面试时,老师提出的问题:“你读博士,想研究什么?”

  “在西北的黄土高原,有很多传统的生土亚博体育官网app下载8,它们冬暖夏凉、经济节能,可是愿意住在里面的人却越来越少,我想好好研究这个问题。”穆钧脱口而出。

  15年来,穆钧和团队针对我国应用分布广泛的传统夯土建造技术,首次将现代生土材料优化理论引入我国乡村建设,通过大量田野考察和本土化系统研究试验,有效克服了传统夯土在抗震和耐久性方面的固有缺陷,并研发出一系列适合我国农村地区的现代生土房屋建造技术、设计方法及其相应的施工机具系统。

  正在消失的土房子

  生土,指从自然界中取出的原状土,不需要焙烧仅依靠简单的机械加工,便可用于房屋建造的亚博体育官网app下载8材料,其传统形式包括夯土、土坯、泥砖、草泥、屋面覆土等。与木材一样,生土在我国传统营造技术和亚博体育官网app下载8文化遗产中具有举足轻重的地位。以生土作为主体结构材料的房屋通常被称为生土亚博体育官网app下载8,在我国已拥有数千年的建造历史,分布也十分广泛。

  传统夯土材料房子的优缺点都很突出:它们冬暖夏凉,生态环保,但其在力学和耐久性能方面存在的缺陷,使得传统夯土民居普遍存在结构安全性较差的问题。

  “受收入、技术和知识水平所限,在农村地区,大量村民以常规建材自建的房屋,难以满足相应的设计规范和施工质量标准,这些房屋在舒适度、安全性能等方面甚至不及从前的土房子。”穆钧坦言。

  与国内传统生土亚博体育官网app下载8面临的窘境相比,过去40多年来,欧美国家在生土亚博体育官网app下载8研究领域,取得了长足发展——尤其在夯土材料优化机理方面所取得的突破,为传统夯土建造技术的革新以及全球范围内的现代化应用奠定了坚实的科学基础。

  2011年6月,在住房和城乡建设部以及法国国际生土亚博体育官网app下载8中心的支持下,穆钧团队以甘肃省会宁县为基地启动了“现代夯土民居建造研究与示范”项目,旨在借鉴国外在现代夯土技术研究方面的成功经验,针对我国具有夯土建造传统的贫困农村地区,开展系统的研究和示范。

  但是,随着研究和实践的深入,穆钧及团队发现,欧美国家先进的夯土技术在进入中国后“水土不服”了。这是为什么呢?

  “因为这些技术多依托于当地发达的混凝土施工体系,而我国的广大农村,根本不具备这样的条件。另外,法国、奥地利等夯土实践活跃的地区,地震设防烈度通常不高,相关的夯土亚博体育官网app下载8抗震经验较为有限。”穆钧说。

  如何基于我国农村发展的现状,探索出一套具有较高性价比又适合中国国情的成套夯土建造体系,成为摆在穆钧及团队面前的最大挑战。

  会“呼吸”的土房子

  甘肃庆阳位于甘肃省最东部,冬季常刮西北风,属于严寒地区。2004年,穆钧和团队带着“让西北山区的孩子在温暖的房子里读书”这个愿望,来到当地进行“毛寺生态实验小学”项目。

  在研究中穆钧发现,当地传统的土坯、秸秆等自然材料作为亚博体育官网app下载8主材,具有很好的呼吸作用,保暖性能好,造价低,且生态环保,可以就地取材。

  随后,团队开展了两项实验:他们首先将常规的240毫米厚烧结砖墙,替换为同等造价的600毫米厚土坯墙,这使得冬季教室内气温平均提升1.5℃;同时,将常规屋面保温挤塑板,替换为同等绝热效能的草泥垫层,造价可降低至少80%。

  “通常,亚博体育官网app下载8材料的保温层是靠细微孔洞留住空气来实现室内外温度隔绝的。当室外热时,室内就相对凉;当室外冷时,室内的温度也不会散失出去。”团队成员蒋蔚向记者描述着生土的保温原理:“而夯土就有所不同了,它是一种难得的多孔重型材料,不仅具有大量可起绝热作用的细微空腔孔洞,还具有十分突出的蓄热性能。只要墙的厚度、密实度、空间大小合适,它的保温性能就会很好。”

  而且,正因其具有多孔性特点,夯土的吸湿性能是混凝土和烧结砖的30倍,可有效调节室内湿度。尤其在南方潮湿闷热的天气里,墙体可以吸收大量空气中的水分,使室内的湿度降低;而当空气干燥时,它又可以释放出水分,来增加空气中的湿度。

  蒋蔚开玩笑说,这可是一款会“呼吸”的材料,通过调节室内的湿度和空气质量,提升用户的居住体验。

  具体成果还需要数据说话。监测数据表明:通过改造过的生土亚博体育官网app下载8,即使在气温平均低达-12℃的1月份,无需任何采暖措施,仅利用40多个学生的人体散热(相当于3200W的电暖气),就可使室内达到适宜的舒适度。更为重要的是,其造价与当地具有同等抗震和保温性能的常规砖混房屋相比,仅为后者的三分之二,且全部施工仅由村民利用简单的机具就可实施完成。

  “从此以后,学校过冬再也不需要烧煤了,省下来的钱可以给孩子们多买一些书了。”毛寺生态实验小学校长感慨道。

  对于穆钧而言,这句话是对这个项目的最大奖励。

  2008年汶川大地震以后,穆钧又在住建部的支持下作为项目负责人,开展了以四川会理县马鞍桥村为基地的震后重建综合示范项目。他们充分利用本地自然材料,通过融入抗震技术,改良当地传统夯土技术,自力更生开展家园重建。3个多月后,一幢幢崭新的土房子拔地而起……

  就地取材、抗震环保

  随着人类社会发展,高楼大厦、钢筋水泥成为一座城市现代化的标志。然而,标准化亚博体育官网app下载8带来的问题也很突出:房屋过于千篇一律,亚博体育官网app下载8材料的生产和运输成本普遍偏高。

  在穆钧团队的项目中,这个问题得到了很好解决。“通常在接到相关项目后,我们会从项目附近取土样,拿到实验室测试,选出性能最好的土,再根据生土材料优化原理,配上一定比例的砂子和石子,使土料混合物形成与混凝土相类似的骨料构成。”团队成员顾倩倩告诉记者。

  这种新型的生土材料是以原土中的黏粒取代水泥成分,形成黏粒、细砂、石子的骨料配比构成,通过含水率的控制和基于机械的强力夯击所带来的物理作用,使其干燥后形成具有稳固力学结构的夯筑体。同时,其耐水、防蛀、防潮等耐久性能均得到极大提升。

  土房子是否防震?这也是居住者的共同疑虑。我国西部具有夯土建造传统的农村,多位于地震多发地带——因此,人们对传统夯土民居抗震性能普遍担忧。经过多年反复试验与测试,穆钧团队设计出的新型夯土房屋,完全可以满足我国8度地震设防烈度的要求,实现“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震设防目标。

  在采访中,记者还了解到,土房子的另一个好处在于:它具有可再生性,房屋拆除后生土材料可反复利用,甚至可作为肥料回归农田;同时,加工过程低能耗、无污染,据测算,其加工能耗和碳排放量分别为黏土砖和混凝土的3%和9%。

  就地取材、原料价格低廉、节能环保、保温保湿、可反复利用……在发掘、改良和革新传承我国生土亚博体育官网app下载8传统的过程中,穆钧及团队遇到了太多惊喜,也体会了很多思想的碰撞。“唯有回归本源初心,把老祖宗留给我们的亚博体育官网app下载8宝藏传承下去,留住我们的根,才能走出自己的路。”穆钧坦言。

  多年来,团队先后在甘肃、湖北等具有生土建造传统的17个省份或地区,完成近200栋示范推广农房和乡村公建的设计与建设,显现了突出的生态性价比和良好地域适应性。

  

  (文章刊载于《经济日报》2019年12月26日15版)

 

媒体报道截图:

 

 

媒体报道链接:http://paper.ce.cn/jjrb/html/2019-12/26/content_409209.htm?from=singlemessage&isappinstalled=0

 

编辑:李小虎