Sıkışmış toprak - Rammed earth

Bir kalıntıları Han hanedanlığı (202 M.Ö. - 220 CE) Çince gözetleme kulesi rammed topraktan yapılmış Dunhuang , Gansu Eyaleti , Çin doğu ucunda, İpek Yolu .

Sıkıştırılmış toprak , toprak , tebeşir , kireç veya çakıl gibi doğal hammaddeler kullanarak temeller, zeminler ve duvarlar inşa etme tekniğidir . Sürdürülebilir bir yapı yöntemi olarak son zamanlarda yeniden canlandırılan eski bir yöntemdir .

Sıkıştırılmış topraktan oluşan yapılar, Antarktika hariç her kıtada , ılıman , ıslak, yarı kurak çöl , dağ ve tropik bölgeler dahil olmak üzere çeşitli ortamlarda bulunur. Uygun toprağın mevcudiyeti ve yerel iklim koşullarına uygun bir bina tasarımı , kullanımını destekleyen faktörlerdir.

Süreç

Bir temel üzerine sıkıştırılmış topraktan bir duvar inşa etmenin geleneksel modeli

Sıkıştırılmış toprak yapımı , uygun oranlarda kum , çakıl , kil ve varsa stabilizatör içeren nemli bir alt toprak karışımının bir kalıba (dışarıdan desteklenen bir çerçeve veya kalıp) sıkıştırılmasını içerir .

Tarihsel olarak, onu stabilize etmek için kireç veya hayvan kanı gibi katkı maddeleri kullanıldı.

Toprak karışımı, 10 ila 25 cm (4 ila 10 inç) derinliğe kadar kalıba dökülür ve ardından orijinal hacminin yaklaşık %50'sine kadar sıkıştırılır. Duvarı kademeli olarak kalıbın tepesine kadar dikmek için, toprak yığınlar veya sıralar halinde yinelemeli olarak sıkıştırılır . Sıkıştırma, tarihsel olarak uzun bir sıkıştırma direği ile manuel olarak yapıldı ve çok zahmetli oldu, ancak modern inşaat, pnömatik olarak çalıştırılan kurcalayıcılar kullanılarak daha az yapılabilir .

Vietnam'ın subtropikal ikliminde tipik bir Hmong ev inşa tekniği .
Fransa'da bozulma ile eski sıkıştırılmış toprak duvar

Bir duvar tamamlandıktan sonra, kalıbı hemen çıkarmak için yeterince güçlüdür. Bu, örneğin tel fırçalama, oyma veya kalıp baskısı gibi bir yüzey dokusu uygulanacaksa gereklidir, çünkü duvarlar yaklaşık bir saat sonra çalışmak için çok zor hale gelir. Basınç dayanımı sertleştiğinde rammed toprak artar. Çimento ile stabilize edilmiş sıkıştırılmış toprak en az 28 gün süreyle kürlenir.

Modern sıkıştırılmış toprak binalarda, duvarlar geleneksel temellerin veya betonarme döşeme temellerinin üzerine inşa edilir .

Kullanılan çağdaş kayma kalıbı

Tüm bir duvarın inşası, duvarın her bölümünün istenen şekli ve boyutları için bir kalıp olarak genellikle ahşap veya kontrplaktan yapılan "kalıp" olarak adlandırılan geçici bir çerçeve ile başlar. Form dayanıklı ve iyi desteklenmiş olmalı ve büyük sıkıştırma kuvvetlerinin neden olduğu şişkinliği veya deformasyonu önlemek için iki karşıt yüz birbirine kenetlenmelidir. Kalıp, sıkıştırılmış toprak duvarların yapımında önemli bir rol oynar. Tarihsel olarak, duvarları inşa etmek için iple bağlanmış ahşap plakalar kullanılmıştır. Modern inşaatçılar, kalıp oluşturmak için kontrplak ve/veya çelik kullanır.

özellikleri

Aşınmış sıkıştırılmış toprak duvarın yüzeyinin detayı: Hasar yamalarının yanı sıra, yüzey, ahşap kalıpların neden olduğu düzenli yatay çizgiler ve birbirini takip eden sıralardan daha ince yatay tabakalar gösterir.
Kalıbın kaldırılmasından hemen sonra yeni inşa edilmiş sıkıştırılmış toprak duvarın yüzeyi

Sıkışma mukavemeti rammed toprak gibi toprak tipi, tanecik boyutu dağılımının, sıkıştırma miktarı, kullanılan stabilizatör karışımı ve tip / miktar nem içeriği gibi faktörler tarafından belirlenmektedir. İyi üretilmiş, çimento ile stabilize edilmiş sıkıştırılmış toprak duvarlar, 5 ila 20 MPa arasında herhangi bir yerde olabilir. Daha yüksek basınç dayanımı daha fazla çimento gerektirebilir. Ancak daha fazla çimento eklenmesi duvarların geçirgenliğini etkileyebilir. Gerçekten de, dünya çapında hala ayakta duran birçok antik yapının gösterdiği gibi, düzgün bir şekilde inşa edilmiş sıkıştırılmış toprak binlerce yıldır varlığını sürdürmektedir. Sıkıştırılmış toprak duvarlar, sismik aktivitenin yüksek olduğu bölgelerde inşaat demiri ile güçlendirilir.

Kil oranı düşük toprak karışımlarına çimento eklenmesi de sıkıştırılmış toprak yapıların yük taşıma kapasitesini artırabilir. Amerika Birleşik Devletleri Tarım Bakanlığı yapıları süresiz tahammül ve standart çerçeve evlerin maliyetinin az üçte ikisi için inşa edilebilir Dünya'yı rammed 1925 yılında gözlemledik.

Sıkıştırılmış toprak işleri, kalite kontrol için en az bir kalifiye kişi gerektirir. Diğer tüm işçiler vasıfsız veya yarı vasıflı olabilir.

Sıkıştırılmış toprağın önemli bir yararı, yüksek termal kütlesidir : tuğla veya beton gibi , gündüzleri ısıyı emebilir ve geceleri serbest bırakabilir. Bu işlem, günlük sıcaklık değişimlerini yumuşatır ve klima ve ısıtma ihtiyacını azaltır . Daha soğuk iklimlerde, sıkıştırılmış toprak duvarlar, sıkıştırılmış toprağın iç ve dış katmanlarına strafor veya sert fiberglas paneller gibi yalıtım eklenerek yalıtılabilir . Bağlayıcının cinsine ve içeriğine bağlı olarak şiddetli yağmurdan korunmalı ve buhar bariyerleri ile yalıtılmalıdır.

Kil içeren kaplanmamış duvarlar bir iç alana maruz kalırsa, sıkıştırılmış toprak nemi etkili bir şekilde düzenleyebilir. Nem %40 ile %60 arasında düzenlenir. Sıkıştırılmış toprağın malzeme kütlesi ve kil içeriği, bir yapının beton yapılardan daha fazla nefes almasına izin verir, bu da yoğuşma problemlerini önler, ancak önemli ısı kaybını önler.

Sıkıştırılmış toprak duvarlar, doğal toprak rengine ve dokusuna sahiptir. Çimento sıva gibi nem geçirmeyen cilalar, bazı insanlar tarafından duvarın nemi emme yeteneğini bozdukları için kullanılmazlar; bu kalite, gücünü korumak için gereklidir.

Görsel çekicilik için oksit renkli bir duvar yüzeyi

Toprak karışımı sıva ve zımpara gibi kullanılarak kusurlar düzeltilebilir.

Kalınlık, bölgeye ve koda göre büyük ölçüde değişir. Taşıyıcı olmayan duvarlar için 6 inç (150 mm) kadar küçük ve taşıyıcı duvarlar için 24 inç (600 mm) kadar olabilir. Sıkıştırılmış toprak duvarların kalınlığı ve yoğunluğu , onları ses yalıtımı için uygun hale getirir . Ayrıca doğal olarak yanmazdırlar , termit hasarına karşı dirençlidirler ve toksik değildirler.

Çevresel etkiler ve sürdürülebilirlik

Design Build Bluff tarafından inşa edilen sıkıştırılmış toprak trombe duvar

Sıkıştırılmış toprak yapıları, daha fazla çimento ve diğer kimyasalları kullanan diğer inşaat tekniklerinden daha sürdürülebilir ve çevre dostudur. Sıkıştırılmış toprak yapıları yerel olarak mevcut malzemeleri kullandığından, genellikle düşük yerleşik enerjiye sahiptirler ve çok az atık üretirler. Kullanılan topraklar tipik olarak üst toprağı tarım için koruyan alt topraklardır . Temel hazırlığı için hafriyat toprağı kullanılabildiğinde, nakliye maliyeti ve enerji tüketimi minimumdur. Sıkıştırılmış toprak, günümüzde sağlam yapılar inşa etmek için kolaylıkla ve ticari olarak temin edilebilen, muhtemelen çevreye en az zarar veren yapı malzemesi ve tekniğidir. Sıkıştırılmış toprak, çimento miktarına ve yerel kaynaklı miktara bağlı olarak potansiyel olarak düşük üretim etkisine sahiptir; genellikle "toprak" yerine taş ocaklarından çıkarılan agregalardır.

Kalıp çıkarılabilir ve yeniden kullanılabilir, bu da kereste ihtiyacını azaltır.

Sıkıştırılmış toprak, yapıların genel enerji verimliliğine katkıda bulunabilir: sıkıştırılmış toprağın yoğunluğu, kalınlığı ve termal iletkenliği, onu pasif güneş enerjisiyle ısıtma için özellikle uygun bir malzeme haline getirir . Sıcaklığın 35 cm (14 inç) kalınlığındaki bir duvardan iletilmesi yaklaşık 12 saat gerektirir.

Çimentoyu toprakla karıştırmak, düşük yerleşik enerji gibi sürdürülebilir faydaları etkisiz hale getirebilir, çünkü çimentonun üretimi, üretilen her bir ton çimento başına 1,25 ton karbondioksit yaratır. Teoride düşük sera gazı emisyonlarına sahip olmasına rağmen , nakliye ve çimento üretimi , modern sıkıştırılmış toprak inşaatının genel emisyonlarına önemli ölçüde katkıda bulunabilir. Geleneksel sıkıştırılmış toprağın en temel türü çok düşük sera gazı emisyonlarına sahiptir, ancak sıkıştırılmış toprağın daha tasarlanmış ve işlenmiş çeşidi önemli emisyon potansiyeline sahiptir.

Dezavantajları

  • Güçlü bir sıkıştırılmış toprak duvarı inşa etmek, toprak türlerinin iyi bilinmesini ve anlaşılmasını gerektirir. Sıkı kalite kontrolleri gerektiren sıkıştırılmış toprak yapıların sağlamlığını ve dayanıklılığını bir dizi faktör etkiler;
  • Sıkıştırılmış toprak duvarlar, daha soğuk iklimlerde ek yalıtkanlar gerektirir (eğer modern bina kurallarına ve uygulamalarına uygunsa).
  • Yağmur, sıkıştırılmış bir toprak duvarı yıkamasa da, duvarları erozyona karşı güvende tutmak için sarkık çatı korumasına ihtiyaç duyarlar. Bu, yüksek yağış alan bölgelerde önemlidir;
  • Sıkıştırılmış toprak inşa etmek emek yoğun bir süreçtir. Bazı durumlarda pahalı olabilir;
  • Sıkıştırılmış toprak binaların bina yetkilileri, bankacılar ve sigortacılar tarafından onaylanması daha fazla zaman alabilir;
  • Bir duvar inşa edildikten sonra, tuğla işi gibi kolayca düzeltilemez;

Tarih

Çin Seddi'nin bir hangtu bölümü
Bir çiftlikte Rammed toprak yapı Fransa

Sıkıştırılmış toprağın eski kullanımına ilişkin kanıtlar, MÖ 9.-7. binyıla tarihlenen Bereketli Hilal ve MÖ 5000 yılına tarihlenen Çin'deki Yangshao ve Longshan kültürleri gibi Neolitik arkeolojik alanlarda bulunmuştur . MÖ 2000 yılına kadar, Çin'de duvarlar ve temeller için sıkıştırılmış toprak mimari teknikleri (夯土Hāng tǔ ) yaygın olarak kullanılıyordu .

Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada

1800'lerde, sıkıştırılmış toprak, Amerika Birleşik Devletleri'nde SW Johnson'ın Kırsal Ekonomi kitabıyla popüler hale getirildi. Teknik , her ikisi de Ulusal Tarihi Dönüm Noktaları olan Stateburg, Güney Carolina'daki Borough House Plantation ve Holy Cross Kilisesi'ni inşa etmek için kullanıldı .

1821'de inşa edilen Borough House Plantation kompleksi, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki 'yüksek stil' pise de terre (darbeli toprak) binalarının en eski ve en büyük koleksiyonunu içerir . Ana evin 27 bağımlılık ve bölümünden altısı, bu ülkeye 1806 yılında SW Johnson tarafından Kırsal Ekonomi kitabıyla tanıtılan bu eski teknik kullanılarak inşa edildi.

Bir rammed toprak yapının Olağanüstü bir örneği Kanada'da olan Thomas Anglikan Kilisesi içinde Shanty Bay , Ontario 1838 ve 1841 arasında inşa.

1920'lerden 1940'lara kadar ABD'de sıkıştırılmış toprak inşaatı incelenmiştir. South Dakota Eyalet Koleji, yoğun bir şekilde araştırdı ve sıkıştırılmış topraktan neredeyse yüz yıpranan duvar inşa etti. 30 yılı aşkın bir süredir kolej, topraktaki kolloidlerle ilgili olarak boya ve sıvaların kullanımını araştırdı. 1945'te Güney Carolina'daki Clemson Ziraat Koleji, sıkıştırılmış toprak araştırmalarının sonuçlarını "Rammed Earth Building Construction" başlıklı bir broşürde yayınladı. 1936 yılında, yakın bir çiftliğinde Gardendale, Alabama , Amerika Birleşik Devletleri Tarım Bakanlığı deneysel mimarı Thomas hibben ile yapılardır toprak rammed inşa edilmiştir. Evler ucuza inşa edildi ve bahçeler için yeterli arazi ve hayvancılık için küçük arazilerle birlikte halka satıldı. Proje, düşük gelirli ailelere ev sağlayarak başarılı oldu.

ABD Uluslararası Kalkınma Ajansı ile çalışıyor gelişmekte olan ülkelerde rammed toprak evlerin mühendislik geliştirmek. Ayrıca Texas A&M Üniversitesi ve Texas Ulaştırma Enstitüsü tarafından hazırlanan Handbook of Rammed Earth'ün yazarlığını da finanse etti .

İkinci Dünya Savaşı'ndan sonra modern inşaat malzemelerinin maliyeti düştüğünde sıkıştırılmış toprağa olan ilgi azaldı. Sıkıştırılmış toprak, standart altı olarak kabul edilir ve birçok müteahhit, mühendis ve esnaf buna karşı çıkar. Bu tür malzeme ve tekniklerin depreme eğilimli bölgelerde yetersiz performans gösterdiğine dair hakim algı, dünyanın pek çok yerinde kullanımlarını engellemiştir. Örneğin Şili'de , sıkıştırılmış toprak yapılar normalde geleneksel olarak hasara karşı sigortalanamaz ve hatta hükümet tarafından onaylanamaz.

21. yüzyılda sıkıştırılmış toprak kullanımının dikkate değer bir örneği, Güney Britanya Kolombiyası , Kanada'daki Nk'Mip Çöl Kültür Merkezi'nin cephesidir . 2014 itibariyle Kuzey Amerika'daki en uzun sıkıştırılmış toprak duvarıdır .

Nk'Mip Desert Kültür Merkezi içinde Osoyoos , British Columbia , 2006 yılında tamamlanan, Kanada,

Ayrıca bakınız

Rammed toprak "pisé" evler Tabant , Fas ; oradaki tekniğe " tabut " denir .
Sıkıştırılmış toprak duvarlar , Cornwall , İngiltere , Birleşik Krallık'taki Eden Projesi'nin giriş yapısının bir parçasını oluşturur.

Referanslar

Dış kaynaklar

  • "Dünyadan Tuz Pınarı'na". Batı Yaşamı . Vancouver, Britanya Kolumbiyası, Kanada 23 (10). Ekim 2003. ISSN  0824-0604 . OCLC  20108901 .

Central Arizona College'da sıkıştırılmış toprak duvar inşaatı