Окно в будущее. Дома-растения
«А вот и первые этажи жилых домов нашего города»,
– сказал главный архитектор, указывая на быстро растущие темные точки над горизонтом, которые оказались грузовыми вертолетами. Из люка одного из них рабочие выгрузили цилиндрический тюк. Подкатив его к краю бетонированной площадки, они сняли с него герметическую упаковку, и мы увидели свернутый в рулон толстый ковер из синтетического материала. Из развернутого ковра торчали концы проводов и труб. Рабочие подсоединили их к выходам инженерных коммуникаций.
Ковер начал медленно и уверенно расти, как гриб, и вскоре объем его увеличился в несколько раз. Когда же мы через две недели вновь посетили строительную площадку, то на месте ковра увидели уже готовый первый этаж жилого дома, на перекрытия которого вертолет опускал следующий «ковер-этаж». Нам не верилось, что из таких ковров могут получиться крепкие стены и перекрытия. Но, постучав по ним кулаком, мы убедились в их прочности. Заинтересовавшись новыми методами строительства, мы попросили архитектора поподробней рассказать о них. Ниже слово в слово приведен услышанный нами рассказ.
Несколько лет назад перед учеными-строителями стал вопрос: будет ли развиваться дальше машинное производство домов из сборных железобетонных элементов? Этот вопрос возник потому, что сборные железобетонные конструкции вступают в противоречие с производящими их машинами, которым трудно перемещать тяжелые, крупные детали. Да и доставка сборных железобетонных элементов на строительную площадку тоже не проста. В поисках новых решений ученые обратились к… растениям. Их заинтересовал следующий факт: однолетние растения за 1-2 месяца покрывают огромные пространства своими «хитроумными» зелеными сооружениями, используя «подножный материал и энергию внешней природной среды (солнце, атмосферное давление и т. д.). Причем в зернышке растения заложен зашифрованный план всего будущего организма.
«А что, если научиться строить такие дома, которые бы росли, как растения? Тогда на заводах нужно было бы с минимальным расходом материалов изготавливать только «зернышки» будущих домов»,
– подумали ученые-строители.
Первыми начали изучать секреты растительных конструкций химики. Они установили, что при сжигании растения содержание золы у древесины равно 1%, а у листьев 10%, тогда как содержание минерального вещества в здании из железобетона близко к 100%. Далее было установлено, что растительные конструкции в основном содержат воду и воздух, а если взять средний элементный состав растений в сухом состоянии (в процентах), то от всего вещества растения на долю углерода придется 45, азота – 1,5, водорода – 6,5, кислорода – 42, золы – 5. Этот состав растений не был случайным. Он был результатом их миллионнолетнего строительного «опыта». Основным конструктивным веществом растения являются углеводы и близкие к ним вещества. Особенно характерна для растений клетчатка, или целлюлоза. Работа материала на растяжение гораздо эффективней работы на сжатие. Растения использовали это свойство, создав из целлюлозы микроструктуру с большой суммарной поверхностью, работающей исключительно на растяжение. Можно легко понять работу такой «конструкции», если представить себе огромное количество скрепленных между собой мельчайших тонкостенных пузырьков (клеток), заполненных под давлением жидкостью или газом. При воздействии нагрузки поверхности миллиардов шариков растягиваются и погашают приложенное усилие.
Изучая дальше принципы работы зеленых сооружений, ученые пришли к заключению, что растения сообщают более крупным частям конструкции жесткость не за счет массы, а за счет их формы и арматуры. Арматура растений (механические волокна) располагается не как попало, а лишь в зонах, испытывающих наибольшие напряжения. Причем арматурные волокна у растений (склеренхима и колленхима) обладают прочностью стали. Раскрыв «строительные» секреты растений, ученые-строители решили использовать их в архитектурном сооружении. Итог этой работы – проект интересного здания. Вместо привычного фасада и плана нарисован толстый ковер. В нем, как в «зернышке», содержатся все элементы будущего здания.
Проект был направлен на домостроительный комбинат, где он был по частям выткан на станках-автоматах с программным управлением. Материалом для него явились тончайшие синтетические пленки, физико-механические свойства которых близки к целлюлозе. Синтетические пленки в местах, предназначенных для ограждающих конструкций, образовали пузырчатую микроструктуру, пронизанную густой сетью капилляров. В том месте, где были запланированы помещения, микроструктура имела соответствующие разрывы. В микроструктуру была вплетена арматура, сети водопроводных и канализационных труб из синтетических материалов, а также электропроводка, радио- и телефонные провода.
Характерная особенность процесса изготовления ковра – режим, при котором атмосферное давление и влажность воздуха близки к нулю. При нормальном же атмосферном давлении и влажности воздуха химические вещества, помещенные в мельчайших пузырьках, интенсивно притягивают к себе влагу либо выделяют большое количество газов. Подвергнутые герметической упаковке, свернутые в рулоны «ковры-эмбрионы» доставляют, как мы уже видели, на место будущего дома. После разгерметизации химические вещества «ковра» начинают интенсивно впитывать атмосферную и грунтовую влагу в местах несущих конструкций и выделять газы в изоляционном слое ограждающих конструкций. «Ковер» начинает расти и за одну-две недели увеличивается в сотни раз в объеме и в тысячи раз в весе, принимая различные формы зданий или сооружений. Набухание микроструктуры доводит стенки до напряженного состояния, что делает всю конструкцию жесткой и прочной.
Достоинства такого метода строительства – малое количество строительного материала и перенесение многих операций в цеха завода. А это очень важные качества: они позволяют минимальными средствами достичь максимального результата.
источник: В. ЗЕФЕЛЬД, архитектор; рис. В. Кащенко «Окно в будущее. Дома-растения «Техника-молодежи» 1962-07
