البناء الطبيعي

يُعدّ الطوب اللبن من أقدم أساليب البناء، وهو عبارة عن مزيج من الطين والرمل والماء. وغالبًا ما يُضاف إليه القش المفروم أو ألياف أخرى لزيادة قوته. ثم يُترك المزيج ليجف ويأخذ الشكل المطلوب. وعادةً ما يُشكّل الطوب اللبن على هيئة قوالب يمكن رصّها لتكوين الجدران. ^{[ 3 ]}

تُثار ادعاءاتٌ عديدة حول النسب المثلى للطين والرمل (أو الركام الأكبر). يرى البعض أن أفضل تربة للطوب اللبن تحتوي على نسبة طين تتراوح بين 15% و30% لربط المكونات. بينما يرى آخرون أن النسب المتساوية من الطين والرمل هي الأفضل لمنع تشقق الطوب أو تفتته. يمكن صبّ الطوب في قوالب وتجفيفه، أو ضغطه لتشكيل كتل. يُضفي الطوب اللبن الملون بالطين والمصقول بالزيت الطبيعي مظهرًا جذابًا ومتينًا للأرضيات. ^{[ 4 ]}

لحماية الجدران وتقليل الصيانة، تتميز المباني المبنية من الطوب اللبن عادةً بأفاريز كبيرة بارزة وأساسات متينة. ويمكن تغطية الطوب اللبن بالجص أو الخلطات القائمة على الجير لتحسين المظهر والحماية. يتمتع الطوب اللبن بكتلة حرارية جيدة، مما يعني أنه بطيء في نقل الحرارة أو البرودة. ومع ذلك، فهو ليس عازلاً جيداً، لذا يمكن إضافة مواد عازلة (يفضل أن تكون من الخارج)، أو بناء جدار مزدوج مع وجود فراغ هوائي أو عازل بينهما. وقد أثبت الطوب اللبن التقليدي السميك غير المعزول أنه الأنسب في المناطق ذات الشتاء المعتدل أو حيث تتوفر أشعة الشمس يومياً بشكل منتظم خلال فترات البرد.

يُستخدم مصطلح " الطوب اللبن " لوصف نظام بناء متجانس يعتمد على مزيج من الطين والرمل والقش والتراب. لا يستخدم هذا النوع من البناء قوالب أو طوبًا أو هياكل خشبية، بل يُبنى من الأساس. وقد استُخدمت أشكال مختلفة من البناء بالطين في أنحاء كثيرة من العالم لقرون، تحت مسميات متنوعة، ويعود تاريخها إلى ما لا يقل عن 10000 عام. بدأ استخدام البناء بالطوب اللبن في إنجلترا قبل القرن الثالث عشر، ثم تراجع الإقبال عليه بعد الحرب العالمية الأولى، إلا أنه يشهد انتعاشًا اليوم. يُعدّ الطوب اللبن من أبسط تقنيات البناء وأقلها تكلفة، مع أنه يتطلب جهدًا كبيرًا في الغالب. ومن مزاياه الأخرى تنوعه، إذ يُمكن تشكيله بسهولة إلى أي شكل.

بينما بدأ استخدام الطوب اللبن بالتراجع في إنجلترا بحلول أواخر القرن التاسع عشر، صمدت آلاف المباني الطينية حتى يومنا هذا (20,000 مبنى في ديفون ، إنجلترا وحدها). ^{[ 5 ]} ويُقدّر أن ما بين ثلث ونصف سكان العالم يعيشون اليوم في مساكن طينية. ورغم ارتباطها عادةً بالمباني "المنخفضة الارتفاع"، فقد استُخدمت في اليمن ودول أخرى في الشرق الأوسط لقرون في مبانٍ "شقق" من ثمانية طوابق أو أكثر. ^{[ 6 ]}

الجدران المبنية من الطين المدكوك هي نظام بناء جدران يتكون من تربة مضغوطة، أو أي مادة أخرى يتم ضغطها. ^{[ 7 ]} وهي تتميز بقوة ومتانة عاليتين. تتميز جدران الطين المدكوك عالية الجودة بكثافتها وصلابتها ومظهرها الشبيه بالحجر، بالإضافة إلى فوائدها البيئية الكبيرة وسهولة صيانتها. وكخيار إضافي، يمكن وضع عازل صلب داخل الجدار حسب المناخ. وبالمثل، يمكن استخدام الخيزران أو مواد طبيعية أخرى ذات مقاومة عالية للشد لتقوية الجدار، وذلك حسب المخاوف المتعلقة بالزلازل.

استُخدمت التربة المدكوكة منذ حوالي 10000 عام في جميع أنواع المباني من المباني المنخفضة إلى المباني الشاهقة ومن الأكواخ الصغيرة إلى القصور. ^{[ 8 ]}

تُبنى الجدران الطينية المدكوكة في الموقع عن طريق دكّ التربة الرطبة (التي تحتوي على الرمل والطين وأحيانًا الحصى) في قوالب متحركة قابلة لإعادة الاستخدام باستخدام مدكات يدوية أو آلية. في البناء الطيني المدكوك التقليدي، يُعدّ مزيج بنسبة 70% من الركام (الحصى والرمل) و30% من الطين هو الأمثل. ويمكن إضافة الصبغات إلى المزيج للحصول على اللون المطلوب.  يُوضع ما بين 12.5 و25 سم من التربة الرطبة المخلوطة داخل القوالب وتُدكّ حتى تتماسك تمامًا، وتُكرر العملية حتى الوصول إلى الارتفاع المطلوب. ما يتبقى بعد إزالة القوالب هو جدار إنشائي متين يمكن أن يدوم لأكثر من 1000 عام. ^{[ 8 ]}

كانت العناصر الأساسية للبناء الخشبي - كالأخشاب المتصلة والجدران الطينية والأسقف المصنوعة من القش - موجودة في أوروبا وآسيا بحلول القرن التاسع. وظل هذا النمط هو السائد في بناء المنازل في ثقافات الشمال حتى القرن التاسع عشر. وكانت الحرفية، ولا تزال، قيمةً مهمةً في البناء الخشبي. وتُظهر أقدم المباني الخشبية (مثل كنائس الألواح الخشبية في الدول الاسكندنافية ) براعةً حرفيةً وفهمًا عميقًا للجوانب التقنية للتصميم الإنشائي، كما هو الحال في المباني المماثلة في اليابان .

يستخدم البناء الخشبي عادةً ما يُعرف بـ" الركائز ". الركائز هي دعامة هيكلية، مثل الجمالون ، تتكون من عمودين وعارضة ربط وعارضتين خشبيتين. تُربط هذه العناصر معًا لتشكيل هيكل من خلال وصلات خشبية. لممارسة هذه الحرفة، يجب فهم الجوانب الهيكلية الأساسية للركائز. هذا، إلى جانب معرفة الوصلات الخشبية ، يُشكل أساس بناء الهياكل الخشبية.

يُعدّ البناء بالهياكل الخشبية أسلوبًا حديثًا في البناء، وهو مثالي لبناء المساكن الجماعية والمباني العامة. وبالاقتران مع عدد من مواد العزل الطبيعية وتكسية الأخشاب أو الجص الجيري الحديث ، يُمكن تشييد مبنى عالي الأداء ومستدام بسرعة، باستخدام منتجات طبيعية بالكامل. وتتعدد فوائد هذا الأسلوب ، إذ يُحسّن أداء المبنى على مدار عمره، ويُقلّل من النفايات (حيث يُمكن إعادة تدوير الكثير منها أو تحويلها إلى سماد أو استخدامها كوقود). وكثيرًا ما تُستخدم الهياكل الخشبية مع تقنيات بناء طبيعية أخرى، مثل البناء بالطين أو قش الأرز أو الحطب/الطوب.

يُعدّ الخيزران من أسرع النباتات نموًا في العالم. ويمكن استخدامه كمادة بناء في السقالات والجسور والمنازل والمباني. الخيزران مادة مركبة طبيعية تتميز بنسبة عالية من القوة إلى الوزن، تُشبه في قوتها الأخشاب اللينة أو الصلبة. ^{[ 9 ]} ويرتبط الخيزران، في حالته الطبيعية، كمادة بناء، تقليديًا بثقافات جنوب آسيا وشرق آسيا وجنوب المحيط الهادئ وأمريكا الوسطى والجنوبية.

على الرغم من استخدام الأعشاب والقش في البناء منذ عصور ما قبل التاريخ في مختلف أنحاء العالم، إلا أن دمجها في بالات القش المصنعة آليًا يعود على ما يبدو إلى أوائل القرن العشرين في الغرب الأوسط للولايات المتحدة، وتحديدًا في الكثبان الرملية في نبراسكا ، حيث كانت الأعشاب متوفرة بكثرة بينما كانت مواد البناء الأخرى (حتى أنواع العشب عالية الجودة ) نادرة. يتكون بناء بالات القش عادةً من رصّ صفوف من البالات (غالبًا بشكل متداخل) على قاعدة مرتفعة ، مع وجود حاجز رطوبة بينها. تُربط جدران البالات عادةً بدبابيس من الخيزران أو الخشب (داخل البالات أو على سطحها)، أو بشبكات سلكية، ثم تُطلى بالجص أو تُغطى بالطلاء باستخدام تركيبات جيرية أو طينية. يمكن أن تحتوي المباني المصنوعة من البالات إما على إطار هيكلي من مواد أخرى، مع وجود بالات بينها (تعمل ببساطة كعازل وركيزة من الجص)، ويشار إليها باسم "الحشو"، أو قد توفر البالات في الواقع الدعم للفتحات والسقف، ويشار إليها باسم " حاملة للأحمال " أو "على طراز نبراسكا"، أو يمكن استخدام مزيج من الإطار وحاملة الأحمال، ويشار إليها باسم "بالة القش الهجينة".

عادةً ما يتم استخدام البالات التي يتم إنشاؤها في المزارع باستخدام الآلات المتنقلة ("بالات الحقل")، ولكن في الآونة الأخيرة، تعمل البالات "المضغوطة" ذات الكثافة العالية (أو "كتل القش") على زيادة الأحمال التي يمكن تحملها؛ فبينما قد تدعم بالات الحقل حوالي 600 رطل لكل قدم طولي من الجدار، فإن البالات عالية الكثافة تتحمل ما يصل إلى 4000  رطل/قدم طولي.

يُعدّ التراب أكثر مواد الحشو شيوعًا في تقنيات بناء الجدران بالأكياس. تعتمد هذه الطريقة على استخدام أكياس البولي بروبيلين أو الألياف الطبيعية (الخيش) المكدسة، والمملوءة بالتراب أو خلطات أخرى دون استخدام أي مُثبِّت، باستثناء الطين، لتشكيل القواعد والأساسات والجدران، وحتى الأسقف المقببة. في السنوات الأخيرة، أصبح البناء بأكياس التراب من التقنيات الشائعة في مجال البناء الطبيعي، حيث يُسهّل إنشاء هياكل ترابية مدكوكة ذاتية الاكتفاء، وغالبًا ما تكون ذات أشكال حرة. ويعود ازدياد شعبيتها إلى استخدامها لمادة وفيرة ومتوفرة بسهولة (التراب)، في تقنية بناء غير مكلفة نسبيًا، ومرنة، وسهلة التعلم والاستخدام. مع ذلك، ولأن التراب عازل ضعيف، يجري حاليًا استكشاف بدائل أخرى في المناخات القاسية، مثل الخفاف أو قشور الأرز أو مواد أخرى ذات قيمة عزل أفضل، بدلًا من التراب كليًا أو جزئيًا ( انظر أيضًا : بناء الجدران بأكياس قشور الأرز ).

الخرسانة القنبية أو الجير القنبي هي مادة بناء مركبة، تتكون من مزيج من سيقان نبات القنب الخشبية المقطعة، والمعروفة باسم ألياف القنب ، ومادة رابطة أساسها الجير ، لإنتاج مادة يمكن صبها في قوالب. ينتج عن ذلك مادة عازلة "مسامية" غير حاملة للأحمال، يمكن استخدامها في بناء الجدران، وألواح الأرضيات، والأسقف، وعزل الأسطح. ^{[ 10 ]} تُسوَّق هذه المادة تحت أسماء تجارية مثل Hempcrete وCanobiote وCanosmose وIsochanvre. ^{[ 11 ]} تتميز الخرسانة القنبية بسهولة استخدامها مقارنةً بخلطات الجير التقليدية، كما أنها تعمل كعازل ومنظم للرطوبة. وهي أقل هشاشة من الخرسانة التقليدية، وبالتالي لا تحتاج إلى فواصل تمدد . ^{[ 11 ]} والنتيجة هي مادة عازلة خفيفة الوزن، مثالية لمعظم المناخات، حيث تجمع بين العزل الحراري والكتلة الحرارية.

كغيره من المنتجات النباتية، يمتص القنب _ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي أثناء نموه، محتفظًا بالكربون ومطلقًا الأكسجين . ^{[ 12 ]} نظريًا،  يمكن امتصاص 165 كيلوغرامًا من الكربون وتخزينها في  متر ^مكعب واحد من جدار خرساني مصنوع من القنب أثناء التصنيع. ^{[ 13 ]} علاوة على ذلك، يُسهم تكربن الجير أثناء المعالجة في تعزيز هذا التأثير، حيث يتحول الجير إلى حجر جيري . ^{[ 14 ]}

تبلغ قوة الضغط النموذجية حوالي 1  ميجا باسكال، ^{[ 13 ]} أي ما يعادل 1/20 من قوة الخرسانة المستخدمة في المباني السكنية . وهي مادة منخفضة الكثافة ومقاومة للتشقق أثناء الحركة، مما يجعلها مناسبة جدًا للاستخدام في المناطق المعرضة للزلازل. يجب استخدام جدران الخرسانة القنبية مع إطار من مادة أخرى لدعم الحمل الرأسي في البناء، لأن كثافة الخرسانة القنبية تبلغ 15% فقط من كثافة الخرسانة التقليدية. ^{[ 15 ]}

البناء بالحطب هو أسلوب بناء طبيعي يُستخدم فيه "الحطب"، وهو عبارة عن قطع قصيرة من جذوع الأشجار المقشرة، تُرصّ بشكل متقاطع مع خليط من الطوب أو الطين لبناء جدار. وبذلك، يُصبح الحطب بمثابة حشو للجدران، عادةً بين الأعمدة في هيكل خشبي . ويمكن دمج البناء بالحطب مع أساليب أخرى (مثل التربة المدكوكة أو الطين أو الطين الخفيف ) لإنتاج تركيبات جذابة. يوفر البناء بالحطب كتلة حرارية عالية نسبيًا ، مما يُساعد على تقليل تقلبات درجات الحرارة. ^{[ 16 ]}