土壤建设:在哪里-和如何-用粘土建造繁荣

由于混凝土的流行继续对环境的长期健康构成威胁,粘土和土壤材料能否成为建筑商的可行选择?
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贾斯汀审裁的视频

在某些方面,粘土是人类最基本的材料。因为它在自然景观中很容易获得,人类已经用粘土建造了,只要我们一直在创造结构即可。

有无数的历史粘土建筑的例子,包括普韦布洛土坯建筑由当地新墨西哥人以可移动的木框架结构建造而成澳大利亚土著居民用粘土隔离,以保护居民免受寒冷和炎热。即使在个人层面上,一个年轻人的第一次建筑尝试通常是污垢和水的混合物的形状,无论是后院的泥墙,还是在全家去海滩旅行时建造的护城河沙堡。

“纵观历史,人类利用当地资源找到了无数有趣的解决方案,”他说Emanuela Del配料是,乔治城大学教授使用计算建模和统计力学研究复杂材料。

几个世纪以来,人类一直在创造出最易于获得的材料的结构:地球和水。但为什么这些结构中的一些 - 就像古老的堡垒一样Hierakonpolis- 生存,而其他人长期以来转向灰尘?

根据Del Gado的说法,我们仍然有很多我们不了解土壤建设工作的原因。找到这些答案可能只是发现这种令人难以置信的经济实惠和环保的材料的新的现代方法的关键。

土壤建设如何运作

土壤结构实际上是如何工作的?为了理解土壤构造的基本原理,回想一下你上次建造沙堡的情形。

“当你建造一个沙堡”时,Del Gado说,'你从沙子开始,干燥,完全分解。我们知道我们是否弄湿了一点点,我们可以让它握在一起。沙粒不互相吸引,但如果你换了足够的水,它将形成薄层,依附于个体谷物并将沙堡的建筑物握在一起。但由于水只是液态水,最终将从谷物之间蒸发出来。所以,你在阳光下剩下的时间里离开了城堡,水开始蒸发和城堡,小小的,分解。

随着水从砂粒之间蒸发出来,所得结构是不稳定的 - 并且最终将崩溃。

相比之下,持久的土壤建筑结构具有更深刻的水融入材料的结构中,因此随着水蒸发材料而不是变得更柔软。

Del Gado说:“有一些粘土,因此从原则上说,有些土壤会与水发生非常有趣的反应,类似于水泥。”“粉末与水发生反应,开始产生一种非常粘性的物质,最终像岩石一样变硬。”

这些材料被称为地聚合物;理解它们如何工作和为什么工作是目前德尔·加多和其他材料科学领域的领先研究人员正在研究的课题。

为什么灰尘很重要?

随着建筑业采取措施减少对环境的影响,当地的材料,如粘土和土壤,可以减少项目对环境的危害。

Del Gado说:“在建筑领域,想要基于随处可见的资源和相对便宜的资源进行建筑总是有必要的限制。”“这就是为什么水泥是一种无处不在的建筑材料的原因之一——你可以从地球上任何地方的岩石中生产它。”

但水泥生产对环境尤为损害 - 这么多的科学家们称之为具体,这需要水泥的生产,“地球上最具破坏性的物质。”Del Gado表示,更好地了解土壤和粘土材料如何工作可能允许该行业在大规模上降低其混凝土的使用。

Del Gado说,你可以理论上可以用互补的地质聚合物混合一定数量的普通水泥粉。“这将让您减少为每栋建筑使用的水泥量。

这种减排的后果可能会对建筑业的环境足迹产生重大影响——从减少水泥建筑所需的用水量,到减少与水泥制造相关的排放。

古代技术,现代研究

在古代的土方工程中,成功地制造出地聚合物似乎很大程度上是反复试验的结果,建筑者用当地可用的材料进行试验,以创造更坚固的结构。

“使用本地 - 和可能甚至废物材料的建造者的一个很好的例子 - 作为建筑的互补成分是中国的长城,他们发现了痕迹大米蛋白德尔加多说,在迫击炮里。用于补充的粘性米饭浆料更昂贵的碎石砂浆在粘结的石头之间粘合,在某些地方,杂草仍然不能在裂缝中生长 - 产生更稳定的混合物。

在现代建筑行业中返回这些古代技术意味着采取更加刻意的,基于研究的材料使用方法。

‘The question now’, Del Gado said, ‘is can we go back to that technology and, with our knowledge and capacity to understand how material works, can we find a modern-era version of those technologies that can actually help us solve the problems we have now?’