207.

...zasady konstrukcji pozwalają wyobrazić sobie budynek, w którym materiały są rozłożone w sposób najbardziej wydajny, zgodnie z przestrzeniami społecznymi wynikającymi z planu — KONSTRUKCJA WYNIKA Z PRZESTRZENI SPOŁECZNYCH (205), RACJONALNA KONSTRUKCJA (206). Ale oczywiście koncepcja konstrukcyjna jest tylko schematyczna. Stanie się pewniejsza i bardziej przekonująca, kiedy będzie wiadomo, z jakich materiałów zostanie wykonany budynek. Ten wzorzec pomaga w dobraniu materiałów.

  Z jednej strony, budynek organiczny wymaga materiałów, które składają się z setek zestawionych ze sobą małych części, docinanych ręcznie, ukształtowanych tak, by każda z nich była unikalna stosownie do swojej pozycji. Z drugiej strony, wysoki koszt robocizny i łatwość produkcji masowej prowadzą do tworzenia materiałów w formie dużych, identycznych elementów, których nie można ani przycinać i modyfikować, ani adaptować do indywidualnych wymogów planu. Te „nowoczesne” materiały niszczą organiczną jakość naturalnych budynków i tak naprawdę uniemożliwiają osiągnięcie tejże jakości. Co więcej, nowoczesne materiały są mało wytrzymałe i trudne w użytkowaniu, wskutek czego budynki szybciej niszczeją niż te wzniesione w społeczeństwach preindustrialnych, gdzie budowla, dzięki troskliwości swych użytkowników, może być utrzymywana i udoskonalana przez setki lat.

  Główny problem dotyczący materiałów polega zatem na znalezieniu takich, które są drobnowymiarowe, łatwe do przycinania na placu budowy, poddające się obróbce bez konieczności korzystania z wielkich i kosztownych urządzeń mechanicznych, możliwe do urozmaicania i adaptacji, na tyle ciężkie, by były solidne, trwałe oraz łatwe w utrzymaniu, a zarazem łatwe w budowie, niewymagające wykwalifikowanych pracowników i kosztownej robocizny, a także powszechnie dostępne i tanie.

  Co więcej, taka klasa dobrych materiałów musi spełniać także wymagania ekologiczne: biodegradacji, niskiego zużycia energii oraz nienaruszania zasobów nieodnawialnych.

  Podsumowanie wszystkich wymienionych wymagań nieoczekiwanie prowadzi do wniosku, że „dobre materiały” to materiały całkowicie różne od powszechnie używanych. W dalszym ciągu próbujmy określić tę klasę materiałów. Z pewnością nasze poszukiwania nie będą kompletne, ale być może pomogą w dokładniejszym przemyśleniu kwestii wyboru materiałów.

  Zaczniemy od tych, które nazywamy „masowymi”, czyli takich, które występują w największej objętości w danym budynku. Mogą stanowić nawet 80% całkowitej objętości materiałów użytych w budynku. Tradycyjnie do materiałów podstawowych należała ziemia, beton, drewno, cegły, kamień, śnieg... Obecnie należą do nich przede wszystkim drewno i beton, a w bardzo dużych budynkach — stal.

  Kiedy dokładnie analizujemy te materiały z punktu widzenia naszych kryteriów, stwierdzamy, że kamień i cegła spełniają większość wymagań, ale często nie wchodzą w grę tam, gdzie robocizna jest droga, ponieważ są pracochłonne w obróbce.

  Drewno jest doskonałe z wielu względów. Tam, gdzie jest dostępne, ludzie wykorzystują je w dużych ilościach, a tam, gdzie go nie ma, usilnie starają się je pozyskać. Niestety, przez stulecia bardzo źle zarządzano lasami, wiele z nich uległo dewastacji i cena grubej tarcicy zawrotnie poszła w górę. Oto przykład z prasy codziennej: „Od zakończenia federalnych kontroli ekonomicznych cena drewna stale rośnie w tempie około 15% miesięcznie i jest obecnie wyższa od notowań ubiegłorocznych o mniej więcej 55%”². Dlatego będziemy traktować drewno jako cenny surowiec, który nie powinien być stosowany ani jako materiał masowy, ani do celów konstrukcyjnych.

  Wykorzystanie stali jako materiału masowego jest raczej wykluczone. Wysokie budynki nie mają społecznego uzasadnienia — LIMIT CZTERECH KONDYGNACJI (21) — a więc tak używana stal nie jest niezbędna. W wypadku mniejszych budynków stal jest zbyt kosztowna, nie można jej modyfikować, wymaga wielkich nakładów energii w produkcji.

  Ziemia jest interesującym materiałem masowym, który jednak trudno ustabilizować. Wykonane z niej ściany są niewiarygodnie ciężkie, ponieważ muszą być grube. Jednakże tam, gdzie takie rozwiązanie jest odpowiednie, a ziemia dostępna, ten materiał z pewnością należy do grupy „dobrych materiałów”.

  Zwykły beton ma zbyt dużą gęstość. Jest ciężki i trudny w obróbce. Kiedy już stwardnieje, nie można go wycinać ani wbijać weń gwoździ. Jego powierzchnia wygląda brzydko, wydaje się zimna i twarda w dotyku, jeśli nie pokryje się jej kosztownym wykończeniem, niezintegrowanym z konstrukcją.

  Beton do pewnego stopnia może jednak fascynować. Jest płynny, mocny i stosunkowo tani. Jest dostępny w niemal każdej części świata. Profesor inżynierii na Uniwersytecie Kalifornijskim, P. Kumar Mehta, całkiem niedawno wynalazł nawet sposób zamiany zbędnych łusek ryżu w cement portlandzki.

  Czy istnieje jakiś sposób połączenia wszystkich tych zalet betonu, a zarazem uzyskania materiału lekkiego, łatwego w obróbce, o przyjemnym wykończeniu? Istnieje. Można zastosować całą gamę bardzo lekkich betonów, które majq gęstość i wytrzymałość na ściskanie — podobnq do drewna. Są łatwe w obróbce i naprawie, można w nie wbijać zwykle gwoździe, ciąć je piłą, wiercić w nich otwory narzędziami do drewna.

  Aby jak najlepiej to wyjaśnić, omówimy teraz produkty należące do grupy lekkich betonów. Pod wpływem naszych eksperymentów nabieramy przekonania, że najlepsze lekkie betony, najbardziej użyteczne w budownictwie, mają gęstość masy od 640 do 960 kg/m³ i osiągają wytrzymałość na ściskanie od 4,2 do 7,0 N/mm².

  Co dziwne, ta szczególna specyfikacja odpowiada najmniej rozwiniętej części obecnie dostępnego zakresu betonów. Jak wynika z zamieszczonego dalej diagramu, tak zwane betony konstrukcyjne mają zazwyczaj większą gęstość (przynajmniej 1440 kg/m³) i są dużo mocniejsze. W najbardziej popularnych „lekkich” betonach kruszywem jest wermikulit, a one same stosowane są jako warstwy podposadzkowe i izolacja. Są bardzo lekkie, ale zazwyczaj zbyt mało wytrzymałe, by mogły być używane jako materiał konstrukcyjny najczęściej mają wytrzymałość na ściskanie 2,1 N/mm². Jednak różnorodne mieszanki lekkich kruszyw, dostępne na całym świecie, łącznie z wermikulitem, perlitem, pumeksem oraz pęczniejącym iłołupkiem w różnych proporcjach, mogą łatwo stać się składnikami betonu o gęstości 640—960 kg/m³ i wytrzymałości 4,2 N/mm². My korzystaliśmy z powodzeniem z mieszanki o proporcjach 1:2:3, złożonej odpowiednio z cementu, kylitu i wermikulitu³.

  Poza materiałami masowymi używa się — w stosunkowo mniejszych ilościach — materiałów na obramowania, powierzchnie i wykończenia. Są to łatwe w użyciu materiały „uzupełniające”. Jeżeli w budynkach zastosowano te materiały, można dokonywać w nich napraw, używając tych samych materiałów, a miejsca naprawiane zachowują ciągłość z pierwotną strukturą budynku. Prawdopodobieństwo tego, że budynki będą remontowane, wzrasta, kiedy remont jest łatwy do zrobienia, a użytkownik może sam prowadzić prace, krok po kroku, bez konieczności korzystania z pomocy wykwalifikowanych robotników czy posługiwania się specjalistycznymi narzędziami. To nie jest możliwe w wypadku materiałów prefabrykowanych, które z założenia są nienaprawialne. Kiedy prefabrykowany element wykończeniowy ulega uszkodzeniu, musi być zastąpiony całkowicie nowym.

  Weźmy na przykład patio ogrodowe. Można je wylać jako litą płytę betonową. Kiedy grunt pod nią nieco osiądzie, płyta pęka i ulega odkształceniu. Użytkownik nie jest w stanie sam tego naprawić. Trzeba całą płytę rozkruszyć (co wymaga dosyć ciężkiego sprzętu) i wymienić muszą to zrobić wykwalifikowani robotnicy. Można jednak wybudować takie patio od razu z wielu małych cegieł, płytek lub kamieni. Kiedy dojdzie do osiadania gruntu, użytkownik może sam zdjąć pęknięte płyty, podsypać trochę ziemi i zastąpić je innymi — bez kosztownego sprzętu i profesjonalnej pomocy. I zawsze gdyby jedna z płytek czy cegieł uległa uszkodzeniu, bez trudu można ją wymienić.

  Które materiały uzupełniające są dobre? Drewno, którego wolelibyśmy nie używać jako materiału masowego, jest doskonałe jako materiał uzupełmający na drzwi, obróbki, okna i meble. Sklejka, płyty wiórowe i płyty gipsowe mogą być przecinane, przybijane, docinane i są stosunkowo tanie. Bambus, strzecha, tynk, papier, blachy faliste, siatka pleciona, płótno, sukno, winyl, powróz, łupek, włókno szklane, bezchlorowe tworzywa sztuczne — to przykłady materiałów uzupełniających, które dość dobrze spełniają nasze kryteria. Niektóre mogą budzić wątpliwości ze względów ekologicznych, jak choćby włókno szklane czy blachy faliste, ale te materiały arkuszowe powinno się stosować z umiarem tylko do formowania, wykańczania i obróbki materiałów masowych.

  Nasze kryteria wykluczają niektóre materiały — zarówno jako materiały masowe, jak i uzupełniające. Są one kosztowne, trudno je dostosować do indywidualnych planów, ich produkcja wymaga niezwykle energochłonnych technik lub ich zasoby są ograniczone. Przykładem mogą być stalowe panele i profile walcowane, aluminium, prasowany i wstępnie sprężony beton, chlorowane pianki, drewno konstrukcyjne, tynk cementowy, duże tafle szklane.

  Każdemu optymiście, który jest przekonany o tym, że może bez ograniczeń stosować stal zbrojeniową, radzimy rozważyć następującą kwestię. Nawet żelazo, aczkolwiek występuje w obfitości na całej Ziemi, należy do zasobów, których złoża się wyczerpują. Jeżeli jego zużycie będzie utrzymywało się na obecnym poziomie lub rosło (nie jest to wykluczone, ponieważ do tej pory w wielu częściach świata bogactwa naturalne nie są wykorzystywane w takim stopniu, jak w Ameryce i krajach Europy Zachodniej), światowe zasoby żelaza wyczerpią się w 2050 roku.

  Dlatego:

  We wzorcu STOPNIOWE USZTYWNIANIE (208) przedstawimy sposób stosowania tych materiałów zgodny ze wzorcami KONSTRUKCJA WYNIKA Z PRZESTRZENI SPOŁECZNYCH (205) i RACJONALNA KONSTRUKCJA (206). Staraj się używać tych materiałów w taki sposób, żeby ich faktura była widoczna — SZCZELNE ŚCIANY ZEWNĘTRZNE (234), MIĘKKIE ŚCIANY WEWNĘTRZNE (235)...