Искусственная среда должна вернуться к своему низкоуглеродному прошлому и использовать камень в качестве конструкционного материала, если она хочет эффективно справиться со своим экологическим следом, пишет Стив Уэбб в нашей серии «Каменный век 2.0».
Когда мы оглянемся назад, игнорирование камня покажется упущенной возможностью. Почему мы упорствовали в своей привычке строить здания, используя высокоуглеродистое ископаемое топливо, хотя нас окружали горы готового и жизнеспособного строительного материала?
Мы все знаем, что нам необходимо снизить выбросы углекислого газа в строительстве, а для этого нам нужно отказаться от ископаемого топлива. Споры о том, как этого можно достичь, широки, запутаны и затрагивают множество корыстных интересов. Однако строить атомные и возобновляемые электростанции, не делая ничего для смягчения воздействия кирпича, бетона и стали, — это все равно, что иметь протекающую лодку и вместо того, чтобы заткнуть утечку, просто купить насос большего размера.
Эпоха ископаемого топлива — это короткий 200-летний всплеск в тысячелетней истории строительства. Энергия, которую мы сегодня используем для строительства одного здания, сильно преувеличена по сравнению с любой предыдущей эпохой. Мы настолько погрязли в ископаемом топливе, что совершенно не замечаем того факта, что большинство строительных материалов, которые мы используем, не только очень энергоемки и, следовательно, углеродоемки, но и часто основаны на угле – грязном, загрязняющем окружающую среду топливе, которое, как мы предполагали, было создано на основе угля. спад.
Чтобы изменить наши недавние привычки, нам нужно извлечь уроки из нашего низкоуглеродного прошлого, не возвращаясь при этом к нему. Можем ли мы представить, как могли бы развиваться строительные технологии от эпохи до ископаемого топлива до наших дней в отсутствие ископаемого топлива?
Камень может быть в 15 раз менее углеродоемким, чем сталь
Камень родом из эпохи низкоуглеродных технологий, но в строительной отрасли он практически забыт во всем, кроме облицовки и отделки. Этот материал имеет хорошие возможности для возвращения, поскольку его основные характеристики хорошо сравниваются с промышленными материалами.
Камень негорючий, невероятно прочный и настолько распространен, что практически неисчерпаем. Многие камни имеют прочность на сжатие до 200 Ньютонов на квадратный миллиметр, в то время как бетон обычно имеет прочность 40 Ньютонов на квадратный миллиметр. Граниты могут иметь почти вдвое большую жесткость, чем бетон, поскольку бетон сжимается и расползается при высыхании.
Возможно, самое важное в наших нынешних условиях то, что в камне содержание углерода на килограмм примерно в 2,5 раза меньше, чем в бетоне. В сочетании с его превосходной прочностью камень может быть в 15 раз менее углеродоемким, чем сталь, и в 10 раз менее углеродоемким, чем бетон. Возможно, это удивительно, но в камне даже меньше углерода, чем в древесине, если не учитывать секвестрацию, которая сама по себе является довольно спорной.
Однако углерод — не единственное воздействие на окружающую среду. А как насчет добычи полезных ископаемых, я слышал, вы спрашиваете? Несмотря на то, что карьерные работы являются эффективными, они могут быть электрифицированы с низким уровнем мощности, не загрязнять окружающую среду и создавать только инертные отходы. Карьеры можно оставить в качестве заповедников или засыпать отходами. И, в конце концов, все текущие строительные материалы все равно добываются из карьеров.
Хотя встроенные качества камня остаются такими же, как и на протяжении тысячелетий, в прошлом камень использовался в компрессионных конструкциях, но своды и аркбутаны не очень практичны и экономят пространство.
В 21 веке нам необходимо обновить камень, вобрав в себя все его достоинства и сделав его практичным для современных построек. Один из разумных способов освободить камень от его готического прошлого — укрепить его так же, как армируют бетон.
Камень можно легко просверлить и продеть в него стальные стержни, превратив его в балки. Стержни можно натянуть с помощью домкратов, удерживающих камни вместе. Каменные балки и плиты могут быть аналогичны по размеру стальным и бетонным и иметь аналогичные пролеты.
Это то, над чем мы работали, включая прототип каменной балки, созданный для выставки «Новый каменный век» в Строительном центре в сотрудничестве с компанией Stone Masonry Company и архитектурной студией Groupwork. Балка имела длину 12 метров и была рассчитана на полную проектную нагрузку офиса.
Глубина балок составляет 400 миллиметров, а плит — 75 миллиметров. Система может обеспечить противопожарную эффективность в течение одного часа, а устройство может быть собрано в заводских условиях и доставлено на место краном. Таким способом можно изготовить любую балку или раму. Еще одним примером является каменная балка «Невозмутимость», представленная на Летней выставке Королевской академии в 2022 году, где консольная балка высотой 5,5 метра была сформирована из портлендского камня и облицовки из переработанного гранита.
Архитектурный язык должен отражать местные условия.
Капитальные вложения, необходимые для перехода от стали или бетона к камню, очень малы. У нас достаточно камня в Великобритании. Заводы по производству балок, такие как Stone Masonry Company, требуют небольших затрат на оборудование и инвестиции и могут быть созданы рядом с карьерами, поставляющими балки и плиты на заказ.
Камень имеет смысл, но это не панацея, и его не следует рассматривать изолированно. По мнению архитектора Карлеса Оливера, возвращение к камню отражает идею о том, что архитектурный язык должен отражать местные условия. В Великобритании мы постепенно внедряем импортную древесину в качестве низкоуглеродной альтернативы основным материалам, не задаваясь вопросом, создает ли это естественный архитектурный язык для Великобритании. Каким будет для нас язык?
Великобритания имеет ограниченные запасы местной древесины, но также имеет некоторое количество камня. Мы изучали гибридные комбинации деревянных балок и камня. Частный дом, над которым мы работали в Примроуз-Хилл с Наганом Джонсоном, стал первой проверкой этой идеи. Он состоит из напряженных каменных балок в сочетании с деревянными балками и тонкими каменными плитами. Эта система, не совсем деревянная и не совсем каменная, не совсем северная и не совсем южная, менее горюча, чем массивная древесина, и обеспечивает примерно достаточную тепловую массу для охлаждения помещений не совсем жарким летом в Британии.
В этой системе длинные пролеты были достигнуты с помощью каменных балок с пост-напряжением, а перекрытия между ними выполнены из гибридных композитов древесины и камня. Здесь камень действует на сжатие сверху пола, а древесина воспринимает напряжение под ним.
Несмотря на скромный первый шаг, эта система имеет широкое применение как для жилищного, так и для коммерческого использования. Представьте себе высотные железобетонные каменные каркасы с гибридными таймерами и каменными полами. Не только низкий уровень выбросов углерода, но и элегантная палитра натуральных материалов.
Дизайнерам необходимо развивать гораздо более интуитивное понимание
Правительство могло бы стать лидером, предоставляя субсидии на исследования, кодификацию строительного камня в форме Еврокода, а также строительные нормы и стандарты поставок камня.
Частный сектор также может сыграть свою роль, но также имеет и коммерческие возможности. Поскольку признание проблемы выбросов углерода растет среди инвесторов и, следовательно, спонсоры стремятся к этическим инвестициям, а налог на выбросы углерода начинает увеличивать стоимость высокоэнергетических альтернатив, у компаний появляется огромная возможность разрабатывать продукты и услуги с использованием камня или камня и древесные гибриды.
Дизайнерам необходимо глубже осознать энергию высокоуглеродистых строительных материалов и стремиться к использованию меньшего их количества в пользу низкоуглеродной палитры. Если это произойдет, мы можем прийти к тому, что строительство станет чрезвычайно низкоуглеродным и даже, если мы верим в секвестрацию, снова станет углеродоотрицательным и будет иметь силу добра.
Стив Уэбб — инженер-строитель и соучредитель компании Webb Yates, которую он основал вместе с Энди Йейтсом в 2005 году. Уэбб специализируется на нетрадиционных материалах, таких как камень, и на том, как их можно использовать для создания низкоуглеродистых и экологически чистых конструкций. .
Фотография дома по адресу Clerkenwell Close, 15, где Уэбб Йейтс работал инженером-строителем, принадлежит Тимоти Соару.
Иллюстрация Рисы Сано
Каменный век 2.0
Эта статья является частью серии книг Dezeen «Каменный век 2.0», в которой исследуется потенциал камня как жизнеспособного, низкоуглеродистого, современного конструкционного материала.
