大麻混凝土:充满可能性的未来材料

大麻混凝土:充满可能性的未来材料插图 Ateliers of Pascale Marthine Tayou / BC architects. Image © Thomas Noceto

    世界各地都围绕大麻历史存在着许多偏见和矛盾。大麻估计是人类最早栽培的植物之一,考古学家曾在古代美索不达米亚(今伊朗和伊拉克)地区发现了麻织物的残留,可追溯至公元前8000年[1]。在中国也有类似记录,麻种子和油的使用可追溯至公元前4000-6000年间。大麻传入欧洲后,主要用于制造船用绳索和织物:哥伦布的船帆和绳索就是用这种材料做成的。除此之外,古登堡发明印刷机后的第一批书[2],以及伦勃朗和梵高的许多画布也采用了这种材料。

    大麻被用于民用建筑也不是什么新鲜事。公元6世纪,在现在的法国地区,墨洛温王朝所建桥梁的支柱中就有麻的使用。众所周知,罗马人也曾在建筑中用麻纤维加固砂浆物。如今,即使在很多国家存在法律障碍,大麻在建材方面的应用已有令人鼓舞的表现,研究表明其在声热和可持续方面具有优质特性。大麻可被塑造为纤维板、覆盖物、板材或是砖块。

    大麻混凝土:充满可能性的未来材料插图1 Regional House Edeghem / BC architects. Image Cortesia de BC architects

    需要指出的是,虽然工业大麻(hemp)和毒品大麻(marijuana)同属大麻种(Cannabis sativa),但它们分属不同品类,具不同特性。毒品大麻的四氢大麻酚(THC)含量较高,可达20%,THC是大麻中主要的精神成瘾性成分,主要位于植物的花中。工业大麻被利用的部分则主要为种子、纤维和茎,其THC含量只有约0.3%,不足以对人造成影响。

    大麻的生长过程对水需求量小,因此不需要人工灌溉,且生长速度比树快约50倍。在植物成熟和收割后,它会被晾晒几天,之后分组与水一起放入容器中,使其茎部膨胀。干燥后的麻纤维可被用于生产纸张、织物、绳索、生物降解包装、生物燃料和建筑材料。在最后一种情况中,麻可被用作隔热隔声材料,同玻璃棉和岩石类似,或用于制造大麻混凝土(hempcrete)。制造大麻混凝土需要混合大麻、石灰粉、水和混凝土混合剂,以得到一种粘稠的浆糊。通过成分间化学反应,混合物凝固成为轻质耐腐蚀的块状物。用于建造墙体时,混合物可被成块排列、磨成粉、或浇筑为条状,方式与泥墙施工类似。

    大麻混凝土:充满可能性的未来材料插图2 Regional House Edeghem / BC architects. Image © Thomas Noceto

    大麻混凝土:充满可能性的未来材料插图3 Regional House Edeghem / BC architects. Image © Thomas Noceto

    大麻混凝土作为建材的创新之处在于它的多性能表现。它完全可以取代传统混凝土中的矿物骨料,在历史上它也曾被加入混凝土和砂浆中以避免灰泥和黏土砖收缩[3]。它固化后仍留有大量气孔,密度只有传统混凝土的15%,是优秀的隔热隔音材料。有趣的是,它既是良好的热绝缘体也具高热惯量[4]。即它虽然轻质多孔,但能快速储存热量,之后再逐渐释放热量,因此在昼夜温差大的环境中很有效。它还有良好的防火性能,无毒,且具天然的防霉防虫能力。还有研究表明大麻混凝土是一种负碳材料,除了抵消制造过程中的碳排放外,它还能在材料内部储存额外的碳。

    大麻混凝土:充满可能性的未来材料插图4 Flat House / Practice Architecture + Material Cultures. Image © Oskar Proctor

    为了实现这些声热方面的特性,大麻混凝土需要“呼吸”——即与内外环境相互作用,让麻吸收和释放水蒸气(湿气),以及平缓温度波动。只要这些水气交换仍被允许,麻混凝土墙也可以有涂料层覆盖。

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    但大麻混凝土的力学性能远不及传统混凝土或钢材。在密度不超过1000kg / m2时,它的抗压强度为2MPa,类似于土坯砖。因此相比用作承重墙,它作为围护结构的效果更好。和普通砌砖相比,它的另一个缺点是它的固化时间 [3]。此外,它仍是一种较昂贵的产品,且关于有效应用该技术的信息和相关人力较少。

    大麻混凝土:充满可能性的未来材料插图5 Ateliers of Pascale Marthine Tayou / BC architects. Image © Thomas Noceto

    大麻混凝土:充满可能性的未来材料插图6 Ateliers of Pascale Marthine Tayou / BC architects. Image © Thomas Noceto

    这种现状目前在慢慢地改变,但关于材料的技术研究缺失很大一部分原因在于法律。从历史上看,相比科学证据,反对大麻的因素更多来源于种族、经济、政治和道德方面。此外,对药物的相关禁令常直接同样用在那些不会被娱乐性使用的植物上。世界各国已开始逐渐重新考虑这些禁令,其中一些国家已允许合法种植医用甚至娱乐用大麻。目前世界上最大的大麻生产国为中国,其种植量占全球总量70%以上。但其他一些国家也和全球大麻生产有关联。

    研究、测试和实验,是让这个富有前景的材料更受欢迎和更低价广泛应用于建筑建设的关键。或许这个人类培育历史最长的植物之一,能成为未来可持续的高效能建筑材料。

    翻译:Ling

    参考文献

    [1] The People's History. The Thistle. Volume 13, Number 2: Sept./Oct., 2000.
    [2] Hemp users’ stories and its use as a medical remedy. MMedics
    [3] Monika Brümmer, Mª Paz Sáez-Pérez, and Jorge Durán Suárez. Hemp Concrete: A High Performance Material for Green-Building and Retrofitting.
    [4] Komsi, Jere. Thermal Properties of Hempcrete, a Case Study. Helsinki Metropolia University of Applied Sciences

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Eduardo Souza

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