Строители из земли

Наивно полагать, что в древности люди предпочитали жить в пещерах, а затем переселились в дома из камня и дерева. Древнейшим материалом для строительства была обычная земля. В этом нет ничего удивительного, ведь из земли умеют строить даже муравьи и суслики. В бедных странах земля все еще служит строительным материалом в сельской местности, но даже там на смену ей приходят бетон и кирпич. В этой статье рассказывается, какую роль земля играла при возведении сооружений прошлого, почему от нее отказались, и как современные строители пытаются вернуть этот материал в архитектуру.

Земля-защитница
В XVII веке на территории современной Беларуси было более 100 замков, каждый более или менее приличный город опоясывала цепь укреплений. В наше время большинство из них не сохранилось. Ну, или почти не сохранилось. Исчезли каменные башни и деревянные стены. На местоположение древних сооружений археологам указывают лишь земляные насыпи и валы. Они пережили сотни лет войн и лихолетий, и все еще готовы защищать исчезнувшие постройки из других материалов.
Современные описания замков и городских цитаделей редко уделяют пристальное внимание постройкам из земли. Между тем, при строительстве древних фортификаций землекопы играли не меньшую, а может быть и большую роль, чем каменщики, плотники и мастера кирпичной кладки. Их работа заключалась не просто в перемещении больших объемов земли из одного места в другое. Земляные укрепления должны были отличаться прочностью, не оседать под действием дождя и влаги, не вымываться весенними паводками. Поэтому валы и насыпи армировали камнями и бревнами, подбирали специальные составы земли, продолжали заботиться о них уже после строительства. Вот, что пишет белорусский историк М. Ткачев о Быховском замке:

Земляные насыпи с плоскими вершинами типа «мотт» и армированными валами были хорошо известны на всей территории средневековой Европы. Более того, земляные укрепления возводились если не со времен неолита, то, по крайней мере, бронзового века. В железном веке их строили от Англии до Урала, от южной Италии до Скандинавии. Еще более древний характер имели жилые сооружения – землянки и полуземлянки.
Но земляные постройки европейцев оставались очень примитивными по сравнению с теми, что существовали в противоположной части Евразии, а именно в Китае. Там возведение конструкций из земли превратилось в настоящее искусство.

Китайские земляные стены
Опыт строительства из земли в Китае интересен тем, что он не прерывался и даже развивался до недавних времен. Наиболее ранним свидетельством земляных построек считается неолитическая культура Яншао, созданная предками китайцев вдоль реки Хуанхэ около 7 тысяч лет назад. Строения Яншао были обычными землянками овальной формы. Верхняя часть стен представляла собой плетень, обмазанный смесью из лёсса – суглинистой земли с большим количеством частичек известняка. В сухом климате той поры застывший лёсс превращался в камень. Плетень служил арматурой, которая не давала этому камню трескаться.
Землянки Яншао не были чем-то необычным. Схожие примитивные постройки находят на всех континентах, кроме Антарктиды. В отсутствие лёсса люди пользовались другими материалами. В Африке до сих пор можно встретить плетеные деревянные хижины, обмазанные смесью земли, камешков и навоза. В большинстве других культур предпочитали породу, богатую глиной. Кто-то догадался добавлять в нее солому. Так возник саман. В 1 тысячелетии до нашей эры финикийцы заменили суглинок известью. Древние римляне добавили в известь пуццолан – смесь вулканического пепла с другими вулканическими породами и таким образом получили прочный бетон.

Эффективное применение финикийской извести и римского бетона стало возможным благодаря изменению технологии. Вместо обмазывания плетня древние строители перешли к заливке раствора в деревянную опалубку. После того, как раствор застывал, опалубку снимали, и миру являлись ровные каменные стены. Опалубку можно было использовать на другой стройке.
Китайцы начали применять временную опалубку примерно тогда же, когда финикийцы экспериментировали с известью. Но вместо раствора они помещали в нее влажную землю. Засохнув, земля не превращалась в камень. Чтобы сделать земляные стены твердыми, пласты насыпанного грунта спрессовывали с помощью тяжелых ручных отбойников. После снятия опалубки, стены приходилось ровнять. Это был трудоемкий процесс, требовавший значительных усилий. Китайские строители пытались экспериментировать: добавляли в землю больше глины, склеивали ее рисовым отваром, но надежный раствор так и не создали. Поэтому технология применения отбойников продолжала существовать и в более позднее время.
Период между 481 и 221 годами до нашей эры вошел в китайскую историю под названием эпохи сражающихся царств. Чтобы противостоять военным разрушениям со стороны противника, китайские правители делали ставку не только на мобильные армии, но и на надежные укрепления. Так началось строительство земляных защитных стен, предшественников знаменитой Великой Китайской стены. В районе Чанъань, на территории которого позже была основана первая столица единого Китая, стена опоясывала площадь 8600 гектаров и достигала в высоту 5,3 метра. Государство Вэй построило на границе с государством Цинь двойную пограничную стену толщиной более 6 метров.
Толщину крепостных стен связывают с их мощью. Но в случае земляных стен Китая это было связано еще и с другой необходимостью. Со временем из-за воздействия дождя и влаги монолитные стены давали усадку. В стенах из бетона в таком случае появляются трещины. Стены из земли попросту обрушиваются. В тонкие стены вода просачивается быстрее, чем в толстые. Следовательно, они обрушиваются чаще. У строителей из земли не оставалось выбора. Строили только толстые. В то же время земляные стены очень тяжелые. Для них требовался надежный фундамент. Возведению оборонительных сооружений предшествовало копание глубоких и широких рвов, куда насыпали речную гальку.
Чтобы построить защитную стену из земли, китайские правители были вынуждены отвлекать от других дел массу народа. Работа на стройке считалась не престижной и тяжелой. Недаром в эпоху Цинь труд на стене заменял смертный приговор для убийц. После строительства стена нуждалась в постоянном подновлении и обслуживании. Для укрепления внутренней структуры китайцы изобретали новые виды арматуры. В конечном счете, ее стали делать из негниющего бамбука, который везли с юга. На севере Китая он стоил дорого. Поверхность стен закладывали не менее дорогой деловой древесиной и кирпичами. Согласитесь, что это совершенно не совпадает с современным тезисом о том, что строения из земли гораздо дешевле обычных.
В конце концов, дороговизна монолитных укреплений вынудила китайцев перейти к строительству из обожженного кирпича. Он был надежнее. Но опыт создания защитных стен не пропал даром. Китайцы продолжали использовать его при возведении жилых построек. В провинции Фуцзянь сохранились большие общинные дома-крепости «тулоу», ныне объявленные частью всемирного наследия. «Тулоу» строились из земли по технологии эпохи сражающихся царств. В них одновременно жило до нескольких сотен человек. Самые старые дома-крепости относят к XVIII веку, но выглядят хорошо. Пример «тулоу» показывает, что постройки из земли могут быть долговечными. Но есть и другие примеры, когда неожиданные наводнения смывали целые города из земляных домов. К сожалению, о них вспоминают реже, чем о сохранившихся сооружениях.

Кирпичи из земли

Монолитные сооружения из земли имеют явные недостатки. Они не слишком водостойки и, кроме того, должны быть достаточно толстыми. Поэтому в период промышленной революции, когда строительство превратилось в быстро развивающуюся индустрию, предпринимались усилия для модернизации процесса возведения земляных зданий.
Первым в начале XIX века использование земляных блоков в форме кирпича предложил французский архитектор Франсуа Контеру. Он делал их вручную с помощью деревянных форм. В середине XX века ручной пресс, способный формировать более прочные и плотные кирпичи из земли, выпустила колумбийская компания «Cinvaram». С тех пор прессы для создания земляных кирпичей различной формы постоянно совершенствовались. Их успешно применяли в Южной Америке, Африке, Азии и даже в некоторых европейских странах, включая Францию, Италию и Великобританию. В Австралии существует национальная Ассоциация земляного строительства.
Обычно земляной кирпич идет на постройку одно- и двухэтажных зданий. Опыты показали, что он может использоваться не только в конструкции вертикальных стен, но также террас, лестниц и балюстрад. Стены из земляного кирпича имеют хорошие звукоизоляционные свойства, обладают отличной огнестойкостью и сопротивляемостью паразитам, пропускают воздух и влагу. Для удешевления строительства вместо бетонного фундамента рекомендуют использовать щебень. Для защиты от продолжительных дождей и снега – покрывать внешнюю сторону здания штукатуркой.
Грунт, пригодный для формирования плотных кирпичей, должен содержать не менее 30% глины. Кроме того, в него добавляют различные связующие и изолирующие компоненты. Традиционными компонентами являются смесь соломы или опилок с навозом. Современные строители чаще применяют цементные или известковые растворы, а также битум. Смесь влажной земли со связующими компонентами сжимают с помощью ручных или механических прессов. Процесс сжатия обеспечивает большую прочность и водонепроницаемость. Благодаря этому для возведения стен достаточна ширина кладки в 30 сантиметров, в то время как ширина монолитных стен из земли достигает 1 метра.
Технология строительства зданий из земляного кирпича имеет и свои минусы, которые обуславливают ограничения в ее распространении. Для сохранения прочности и долговечности кирпичи из глины, как правило, делают цельными. Между тем, цельный кирпич – плохой теплоизолятор. Вот почему дома из земли редко встречаются в северных странах. Крепление земляных кирпичей обычным раствором явно не достаточно. При возведении стен применяют металлическую арматуру, встраиваемые дюбеля и штепсели. Это требует наличия определенного опыта и знаний. Промышленное производство земляных кирпичей не менее затратное, чем керамических. В домашних условиях процесс изготовления и строительства остается продолжительным и трудоемким. Поэтому прежде, чем браться за возведение «живого» дешевого дома из земляных кирпичей, приходится задумываться, а стоит ли овчинка выделки.

Американцы привыкают к земле
Американская народная архитектура поражает выбором необычных материалов для постройки домов. Кроме камня, кирпича, дерева и самана, американцы используют морские ракушки, солому, дерн, смесь конопли с известью, обычную бумагу и папье-маше на основе цемента. В этой связи здания из земли выглядят не так уж экзотично. Земляные жилища строили с помощью насыпного метода некоторые индейские племена. Европейские и азиатские переселенцы применяли монолитный и блочный методы.
Любопытно то, что земля как строительный материал вызывала серьезный интерес не только у бедных фермеров, бродяг и просто чудаков, но и у профессиональных архитекторов. В XIX – начале XX веков из земляных блоков было построено несколько церквей и общественных зданий, причем на территориях, где не ощущалась нехватка в других строительных материалах. Некоторые из этих зданий сохранились до наших дней, хотя их постоянно реставрируют, заменяя земляные блоки бетонными.
В годы великой депрессии строительство дешевых коттеджей из земли финансировало американское правительство. Однако после Второй мировой войны начался строительный бум, требовавший возводить быстро и качественно. Честно говоря, не знаю, как там с качеством, но со скоростью у строителей из земли были явные проблемы. Поэтому эксперименты с землей прекратили. Тем более что промышленность производила достаточное количество портландцемента. Лишь в семидесятые годы прошлого века интерес к постройкам из земли возродился вновь.
Все началось с архитектора по имени Майкл Рейнольдс. Он закончил заштатный университет в Цинциннати и вместо того, чтобы спокойно проектировать типовые здания в американской провинции, занялся критикой современных ему стройплощадок за затратность и горы строительного мусора. Майкл предложил строить экономично из земли и другого мусора. В 1971 году он опубликовал диссертацию, а в 1972 году подкрепил ее вполне конкретным проектом, построив дом из пивных банок, заполненных землей и помещенных в бетонный раствор.
Пожалуй, самым спорным его решением было утрамбовывать землю в старые покрышки. Покрышек на свалках было много. Куда их девать, никто до М. Рейнольдса не знал, а потому идею восприняли с восторгом. Я просмотрел несколько книг сторонников такого способа строительства, но так и не нашел обоснований, насколько стены из покрышек безопасны для здоровья тех, кто в них живет. Теоретически, если угроз до сих пор не выявили, то они безопасны.

Архитектор запатентовал свою идею, добавив различные технические приспособления для утрамбовки земли. Так что, если вам придет в голову открыть коммерческую фирму «Дома из покрышек и пивных банок с землей для народа», то по международным правилам, надо будет платить изобретателю. М. Рейнольдсу также принадлежат идеи пассивного подогрева жилых зданий от солнца, геотермального охлаждения, автономного электроснабжения и современных крыш из насыпной земли и дерна.
Начало карьеры М. Рейнольдса совпало с распространением леворадикальных идей в США. То, что он делал, казалось ужасно революционным и современным. К нему обращались звезды Голливуда, общественные деятели и просто неравнодушные к проблемам окружающей среды. Он смело нарушал существующие правила и, в конце концов, донарушался.
В восьмидесятые годы, когда время леворадикальных настроений прошло, жильцы домов, спроектированных Майклом, стали обращаться в суд. Выяснилось, что стены проседали и трескались, незащищенные от солнца покрышки разрушались, а земля из них высыпалась наружу, крыши из земли и дерна протекали, автономного электричества не хватало для бытовых нужд и так далее. Но, по-моему, главная загвоздка заключалась в другом. Строительство оказывалось дороже обычного, а на вторичном рынке жилья дома М. Рейнольдса никому не были нужны.
Архитектор отвечал истцам, что его здания надо уметь эксплуатировать и не забывать чинить. Суды посчитали его доводы справедливыми, и те, кто искал поддержки у закона, были вынуждены удовлетвориться тем, что критика его деятельности просочилась в прессу, и новые заказы перестали поступать. В 1991 году архитектурная комиссия штата Нью-Мексико наконец-то обратила внимание на нарушения официальных правил строительства и лишила М. Рейнольдса лицензии. Он впал в депрессию. Казалось, его карьера и дома из покрышек с землей на этом закончились.
Однако идеи не так-то легко убить с помощью запрета. Рекламируя свою деятельность, М. Рейнольдс опубликовал несколько книг. У него появились поклонники и продолжатели, в том числе и за пределами США. Дома из покрышек возводили в Канаде, Австрии, ЮАР, странах третьего мира. На стороне радикального архитектора выступили общественные деятели-экологи. После многолетней борьбы в 2007 году лицензию возобновили. Теперь М. Рейнольдс пропагандирует не просто новые виды жилищ, а изменения в образе жизни человека. По-моему, чтобы жить в единении с природой в разваливающихся домах из земли и мусора, надо менять не только образ жизни, но и образ мышления. У большинства это не получается.

Суперсаман, или земля в мешках

Иранский архитектор Надир Халили решил упростить процесс земляного строительства и предложил использовать мешки с землей. Собственно, идея была почти не новая, так как с начала позапрошлого столетия их применяли для быстрого возведения дамб и военных брустверов. Но Халили пошел дальше. Он стал строить из мешков постоянные жилища и даже общественные здания. Вообще, об этом человеке и его технологиях стоит сказать отдельно.
Надир Халили сделал себе имя в семидесятые годы благодаря инновации с громким названием «гельтафтан». Воспользовавшись старинной идеей народного иранского строительства печей, он стал делать кирпичи и арки из смеси глины, песка, соды и стекла, лепить из нее дома, а затем спекать с помощью нефтяной горелки. Опыт строительства школьного здания в Иране оказался вроде бы успешным, и в 1984 году НАСА выделило для Халили средства для экспериментов с прототипом лунной базы.
Иранец истратил порядочно денег прежде, чем выяснилось, что с гельтафтаном все не просто. Для прочного спекания были нужны огромные температуры, иначе стены домов рано или поздно трескались. Гельтафтановые здания стоили так дорого, что проще было заменить их на пластиковые либо строить из лунного грунта, смешанного с клейстером из крахмала. На безводной Луне дешевые крахмально-грунтовые здания имеют все шансы на успех. И вот, когда средства НАСА закончились, а среди ученых пошла волна критики, Надир Халили предложил другую инновацию с еще более громким названием «суперсаман».
Что такое суперсаман? Если вы решили, что это мешки, наполненные глинистой землей, то не ошиблись. Суть технологии изначально проста. Глинистую землю насыпают в мешки или «кишки» из прочной ткани. Вместо обычного фундамента на землю кладут несколько слоев мешков из щебня. Затем наверх – мешки и «кишки» с землей. Каждый слой трамбуют, затем кладут на него колючую проволоку и на проволоку – новый слой мешков или «кишек». Готовую стену штукатурят, так что внешне она не отличается от обычной.
Халили особенно увлекался купольными зданиями. Пристрастие к ним возникло у него еще в пору экспериментов с гельтафтановой «лунной» базой, и, судя по всему, изначально никакими рациональными мотивами, кроме того, что купольные дома выглядят круто, не подкреплялось. В девяностые годы он заявил, что в результате экспериментов выяснилось, будто купола – наилучшая форма для сейсмоустойчивых сооружений. Поскольку дешевый суперсаман предлагалось использовать в районах, пострадавших от землетрясений, то его дальнейший интерес к куполам целиком объясним. Это на заметку тем, кто пропагандирует «энергоемкие» и «аэродинамичные» купольные сооружения в условиях Восточно-Европейской равнины.
Строительство из мешков с землей только внешне выглядит просто. Его обязательным условием является тщательное утрамбовывание каждого слоя, что намного более трудоемко, чем, например, накладывание строительного раствора. Иначе со временем стена начнет проседать. При утрамбовывании ткань мешка может треснуть, земля рассыпаться. Хуже всего, когда рассыпается мешок в нижних слоях. Здания из мешков с землей получаются тяжелыми. В мешках и даже под слоем штукатурки земля продолжает впитывать влагу, отчего опасность разрушения только растет. У строителей из суперсамана есть удачный опыт. Но надо иметь в виду, что большинство их творений возводятся в странах третьего мира, к тому же в зонах, пострадавших от стихийных бедствий. Чаще всего они используются как временные постройки. Здания, простоявшие более 10 лет, постоянно ремонтируются и перестраиваются опытными инженерами.
Ученики и последователи Надира Халили пытаются совершенствовать технологию: добавляют в землю известь и цемент, применяют арматуру, железобетонную опалубку, сетчатую пластиковую мешковину, экспериментируют с наполнителями, а, главное, занимаются скрупулезными расчетами, так что технология не только совершенствуется, но и усложняется. Судя по всему, простой смертный, решивший построить себе дачку или сарай из суперсамана, должен обращаться к опытным инженерам. Иначе возведенная им постройка долго не простоит. Проще и дешевле строить из дерева или кирпича.
Латиноамериканские умельцы нашли мешкам более прочную замену – пластиковые бутылки с землей. Их технология могла бы иметь грандиозный успех, если бы к ней прилагалась инструкция, как добыть такое огромное количество бутылок, и, главное, как их надежно закрепить между собой. Пока стены из бутылок «крепят» лишь проволочными сетками, в которые продевают горлышки. Стоит ли говорить, что этот опыт признан оригинальным, но повсеместно не применим?
Надо думать, что человеческая мысль, как использовать землю при возведении дешевых, пусть и недолговечных зданий на этом не остановится. Странно, что забывают о более успешном опыте искусственных валов и укрепленных стен. По-моему, они надежнее и симпатичнее других видов ограждений, хорошо сочетаются с современным ландшафтным дизайном. Всего-то и надо: обратиться за знаниями к археологам.

Автор текста: Дмитрий Самохвалов

Понравился материал? Поделитесь им в социальных сетях
Если у вас есть, что добавить по теме, не стесняйтесь комментировать
О самане и геобетоне из навоза читатье в этой статье