تتناول صفحة الويب هذه مشروع "الجدار الخرساني الورقي" من Engr 215 ربيع 2010. الهدف من هذا المشروع هو تصميم وبناء جدار داخلي صلب وفعال من حيث التكلفة لنظام Just Add Sticks (JAS) الخاص بمنظمة World Shelter.
محتويات
خطة مشروع جدار Papercrete
يشتمل نظام الجدار الداخلي المصمم على استخدام الخرسانة الورقية، وهي مادة مقاومة للعوامل الجوية ومقاومة للحريق. تستخدم الخرسانة الورقية الألياف الموجودة في الورق والمتانة في الخرسانة لتشكيل هيكل صلب. يتضمن جدار Papercrete Wall هيكلًا داخليًا شبكيًا سلكيًا يوفر الصلابة ولكنه يسمح لقطعة الجدار بالثني مما يوفر الحماية من الرياح وعناصر الطبيعة. الجزء الأساسي من الابتكار والنجاح المرتبط بالجدار المصمم هو الهيكل الخارجي المصنوع من الورق. وهذا ما يميزه عن أنظمة الجدران الداخلية الأخرى الموجودة عادة في الهياكل القديمة والمريحة. يوفر مكون الورق الخرساني العزل. عزل الرياح والمياه. مقاومة الحريق والمتانة المطلوبة مع الحفاظ على تكوين خفيف الوزن.
بيان المشكلة والمعايير
معايير هامة
- هدف التكلفة الصفرية: سيكون الإنفاق على هذا المشروع قريبًا من لا شيء بسبب تحديد أولويات جميع مشاريع World Shelters. لذلك، من الضروري الاستفادة من المواد المجانية أو ذات التكلفة الضئيلة (شاملة النقل والبناء).
- طويلة الأمد: ستتضاعف نتائج المشروع كمورد لمشاريع World Shelters الأخرى. يؤدي هذا إلى زيادة العمر الافتراضي المطلوب للنظام من بضع سنوات (إغاثة) إلى أطول فترة ممكنة (مدى الحياة).
- قوي ومتين: من أجل تحقيق طول العمر المطلوب، يجب أن يكون النظام متينًا. يتطلب نظام الجدار الصلابة بحيث يتمتع بوظيفة هيكل الجدار الداخلي العادي. لن يتعين على الجدار أن يتحمل الأحمال، بل يجب أن يتحمل الظروف المعيشية العادية.
- استخدام العمالة المحلية: إن استغلال القوة العاملة الهايتية يؤدي إلى الاكتفاء الذاتي، ويقلل من الاعتماد على الأجانب، وربما يخلق المزيد من فرص العمل.
- سهولة التجميع: يجب أن يكون بناء الجدار إجراءً مبسطًا يستطيع العديد من العمال الهايتيين اتباعه. عدد العمال المطلوب لا علاقة له بهذا المعيار، ولكن المجهود العقلي والبدني المتوقع لكل عامل أمر بالغ الأهمية.
- مثبط العناصر: يجب أن يتحمل التدهور الناتج عن العناصر المحيطة بالإضافة إلى المخاطر المحتملة مثل الحرائق والأعاصير.
- العزل: المزيد من العزل الحراري يزيد من قيمة النظام.
- خفيفة الوزن: تحافظ هياكل الجدران الأكثر قابلية للحياة والمعقولة على كتلة أقل تستوعب أنظمة الجدران الداخلية المعتادة. وهذا يضمن أيضًا زيادة الأمان.
- الجماليات: من أجل تنفيذ هيكل الجدار الداخلي الذي يمكن أن يندمج في نمط الحياة والثقافة الهايتية، فإن الشكل الذي يبدو عليه الجدار ويجعلهم يشعرون به له بعض القيمة.
وصف المشروع النهائي
يبلغ سمك الجدار نفسه 1.5 بوصة، مما يسمح بالإطار الرفيع المطلوب بالإضافة إلى قوة الشد، ويمكن أن تكون مساحة السطح كبيرة حسب الحاجة للهيكل. عند الأخذ في الاعتبار التصميم الأكثر متانة وفعالية من حيث التكلفة، فإن نسبة الخرسانة الورقية الموصى بها هي 1: 3 (جزء واحد من الورق إلى 3 أجزاء من الأسمنت). ولكن تم اختبار نسب أخرى واعتبرتها مرضية؛ إذا رغبت في ذلك، خيارات النسبة الأخرى ممكنة.
بناء
يتضمن بناء جدار من الخرسانة الورقية أربع خطوات أساسية: بناء الإطار، وخلط الخرسانة الورقية، وصب القالب، والتجفيف. إذا تم توفير التعليمات وتنفيذها بكفاءة، فيمكن إنجاز البناء في نصف ساعة مع اعتماد وقت التجفيف على المناخ والظروف الجوية وقيود الوقت.
يبلغ حجم هذا الإطار 3 أقدام × 3 أقدام وعمق 3 بوصات (الشكل 3). تشمل المواد اللازمة لبناء الإطار ما يلي: أربع قطع من الخشب بسمك بوصة واحدة وعرض حوالي ثلاث بوصات ومهما كانت أبعاد الجدار طويلة؛ شريحة واحدة من الخشب بأبعاد الجدار المرغوب بالإضافة إلى بوصة إضافية واحدة من كل جانب؛ مسامير. الحفر / مفك البراغي. رأى؛ ومشبك الشريط (اختياري). قم أولاً بقطع أطراف القطع الأربع من الخشب بزاوية 45 درجة على طول الجانب الذي يبلغ طوله بوصة واحدة. ستكون هذه جوانب الإطار. إذا كان المشبك الشريطي متاحًا، فقم بربط الجوانب الأربعة بحيث تتلاءم الأطراف المائلة معًا. ثم قم بربط شريحة الخشب التي ستكون بمثابة اللوح الأساسي في الجزء العلوي من القطع الأربع المربوطة. قم بإزالة مشبك الشريط، واقلب الإطار، وابدأ في صنع الخرسانة الورقية. قبل خلط الخرسانة الورقية، يجب تحديد نسبة الورق إلى الخرسانة. تشمل المواد المطلوبة ما يلي: مقياس؛ دلو الخلط رطل من الورق أسمنت؛ ماء؛ حفر مع مثقاب خلاط. وشبكات سلكية بأبعاد تساوي أبعاد الجدار النهائي.
أولاً، قم بوزن الورق والأسمنت إلى النسبة المحددة مسبقًا. تمزيق الورق؛ هذا أمر سهل ولكنه شاق للقيام به يدويًا. قم بإسقاط الوزن المناسب من الورق الممزق والخرسانة في الدلو وأضف كمية كافية من الماء لعمل ملاط (الشكل 3أ-ب). ليس من الضروري أن تكون كمية الماء دقيقة، بل يجب أن تكون سميكة بما يكفي لتحريكها باليد. بالإضافة إلى ذلك، إذا لم تكن هناك قيود زمنية على عملية التجفيف، فسوف يجف كل الماء في النهاية. إذا كانت هناك قيود زمنية، يمكن استخدام الضغط، مما يؤدي إلى تأثير كمية المياه على أنها غير مهمة. امزج محتويات الدلو باستخدام المثقاب ومثقاب الخلاط. امزج حتى يتم طحن الورق ويبدو الملاط متجانسًا.
الخطوة الأخيرة من عملية التمديد: وضع الطبقة الثانية من الخرسانة الورقية (الشكل 3ج). الآن ضع القالب في الإطار الذي تم بناؤه مسبقًا. ضع الملاط يدويًا في القالب بحيث تكون القاعدة مغطاة بالخرسانة الورقية. ثم ضع الشبكة السلكية في الأعلى؛ تأكد من أن السلك مسطح قبل وضعه في القالب حتى يجف القالب بشكل مسطح. أخيرًا، ضع المزيد من الخرسانة الورقية في الأعلى حتى لا يكون هناك أي سلك مرئي. الآن، فإنه يحتاج إلى أن يجف. في حالة التجفيف بالهواء ومع مرور الوقت، قم بتغطية الجدار بمادة مقاومة للماء ولكن اترك مسافة بين حواف الإطار والغطاء للسماح بالتهوية. إذا رغبت في ذلك، قم بالكشف عندما يسمح الطقس بذلك (لن يصمد القالب جيدًا تحت المطر أثناء التجفيف).
يسمح ضغط الخليط بقوة كبيرة بفترة تجفيف أقصر ومنتج أكثر ضغطًا (الشكل ثلاثي الأبعاد)، مما يزيد من الصلابة بشكل فعال. يمكن إجراء الضغط ببساطة عن طريق وضع شريحة من الخشب كبيرة بما يكفي بحيث توضع أعلى القالب داخل الإطار. ضع النظام بأكمله بين السيارة ومقبس السيارة وقم بتحريك السيارة لأعلى. سيؤدي ذلك إلى تصريف كل الماء تقريبًا؛ سوف يتبخر الماء المتبقي عند الوقوف.
الشكل 3: إطار 3x3 قدم.
الشكل 3 أ: خلط الخرسانة الورقية.
الشكل 3 ب: صب الخرسانة الورقية في الإطار.
الشكل 3 ج: نشر الخرسانة الورقية في الإطار.
الشكل 3 د: ضغط الخرسانة الورقية في الإطار.
الشكل 3هـ: الخرسانة الورقية بعد الضغط بغطاء ورقي.
التكاليف
| غرض | كمية | يكلف | المجموع |
|---|---|---|---|
| 1/2 بوصة شبكة أسلاك الفولاذ | 6 | 1.19 دولار | 7.14 دولار |
| قطعة من الخشب الرقائقي مقاس 8x4 بوصة | 1 | 14.98 دولارًا | 14.98 دولارًا |
| الخرسانة الجاهزة 60 رطل | 1 | 3.99 دولار | 3.99 دولار |
| لوح صنوبر 1 × 4 × 12 بوصة | 1 | 5.60 دولار | 5.60 دولار |
| خلاط طلاء الحفر | 1 | 2.99 دولار | 2.99 دولار |
| مسامير 1/4 رطل | 1 | 1.00 دولار | 1.00 دولار |
| المجموع | 35.70 دولارًا |
نتيجة الاختبار
تم استخدام النموذج الأولي الخاص بنا مع النسبة الموصى بها من الأسمنت إلى الورق لإجراء اختبار اللهب والمقاومة. بمجرد صنع النموذج الأولي وتجفيفه، تم إجراء اختبار اللهب عن طريق وضعه بجوار لهب بقوة 10000 وحدة حرارية بريطانية لمدة دقيقتين.
يبدو أن النموذج الأولي مقاوم للحريق وعازل. نظرًا لأن سطحه متفحم، فإنه لم يتآكل أو يتفكك وكان الجانب المعرض للهب باردًا بدرجة كافية للمسه، بينما ظل الجانب الآخر غير متأثر. تم إجراء اختبار المقاومة عن طريق رمي النموذج الأولي من ارتفاع حوالي خمسة أقدام إلى الأرض مما يؤدي إلى أكبر قدر ممكن من السرعة بالذراع البشرية. لقد صمد النموذج الأولي بشكل جيد إلى حد ما أمام هذا الاختبار حيث أثبت مرونته عن طريق الانحناء. ومع ذلك، فإن القوة التي يطبقها الذراع لم تكن متعامدة بشكل مباشر مع الأرض، لذا فقد تعرضت لقوة انحناء. وبسبب هذه الزاوية، انقسمت على طول هيكل السلك عند اصطدامها بالأرض. قد يكون هذا التشقق ناتجًا عن حقيقة أن النموذج الأولي لم يكن جافًا تمامًا وبالتالي فإن الروابط بين لوحتي الخرسانة الورقية ربما لم تتصلب. بالإضافة إلى ذلك، عندما يتم إدخال الجدار في الهيكل، سيتم ربطه برباطات مضغوطة يتم ربطها من خلال الخرسانة الورقية والأسلاك الأساسية، مما يعزز الارتباط داخل الجدار. لقد أجرينا أيضًا اختبارًا مرنًا، حيث قمنا بتعليق نفس الشيء بين علبتين من الطلاء وقمنا بإضافة وزن في المنتصف. انحنت العينة ولكنها لم تنكسر بسبب قلب السلك بداخلها.
المناقشة والخطوات التالية
بعد كل الأبحاث والاختبارات التي أجريناها، توصلنا إلى أن أفضل نسبة من الورق إلى الخرسانة هي جزء واحد من الورق إلى 5 أجزاء من الخرسانة. لقد استنتجنا أيضًا أن المزيج سيكون أفضل إذا تم غربلة الصخور من المزيج، مما يسمح بمزيج أكثر سلاسة ومنتج أخف عند الانتهاء.
- قد يستمر الاختبار للعثور على أفضل مسافة بين الأسلاك لقلب الشبكة
- وقد يستمر الاختبار أيضًا للعثور على أفضل نسبة.
مراجع
- هارت، ك. إيرثباج. تم الاسترجاع في 24 فبراير 2010 من موقع Green Home Building: http://greenhomebuilding.com/earthbag.htm
- فيلق المهندسين بالجيش الأمريكي. مكافحة الفيضانات: كيفية استخدام أكياس الرمل. تم الاسترجاع من http://web.archive.org/web/20130124071803/http://www.bhs.idaho.gov:80/resources/pdf/flood_fight_how_to_use_sandbags.pdf
- وزارة الزراعة بالولايات المتحدة: خدمة الحفاظ على الموارد الطبيعية (NRCS). (أغسطس 2000). حاجز الرمل. http://web.archive.org/web/20101213182217/http://beavertonoregon.gov/departments/emergency/Resources/docs/flood_Sandbag.pdf
- جمعية أسمنت بورتلاند. (2010). ما هو الأسمنت البورتلاندي الأبيض؟ تم الاسترجاع: يناير 2010، من http://www.cement.org/decoative/about.asp
- العيش في الورق. (2007) تم استرجاع الخلطات: يناير 2010، من http://www.livinginpaper.com/mixes.htm
- Timhp.2005 . الخرسانة الورقية في القالب. (27 أبريل 2010) http://www.flickr.com/photos/7501669@N04/436034784
- تصميم منزل روب ساندرز المخصص وإعادة التصميم - أوستن ووسط تكساس. (2009) بناء الطوب الخرساني. تم الاسترجاع في يناير 2010، من http://robsandersdesigner.blogspot.com/
- مقاطعة سان برناردينو: مجموعة التنمية الاقتصادية والخدمة العامة. (يناير 2004). التحكم في الحطام والتآكل. تم الاسترجاع من http://www.sbcounty.gov/floodinfo/DebrisandErosionBooklet.pdf
- روز، أوين. اللجنة العالمية للبيئة والتنمية. مستقبلنا المشترك، المواد: الأرض. (مارس 2001). تم الاسترجاع على http://web.archive.org/web/20150128021652/http://www.ecosensual.net:80/drm/eco/ecoearth1.html
- إعادة تدوير كال. (03 فبراير 2010). الخشب البلاستيكي المعاد تدويره. تم الاسترجاع على http://www.calrecycle.ca.gov/Plastics/recycled/Lumber/
- هوارد ، جيم. الأغطية البلاستيكية: استخدامها في حالات الطوارئ وأغراض أخرى. (مايو 1989). تم الاسترجاع على http://plastic-sheeting.org/ref/Plastic-Sheeting-revision3-1989-web.pdf
- محفظة السامري. (23 يناير 2010). مساعدة لضحايا الزلزال. تم الاسترجاع على http://web.archive.org/web/20130201093312/http://www.samaritanspurse.org/index.php/articles/responding_to_haiti_earthquake/
- بيل وستيفن بيتزن، (2006) صدمت الأرض بنفسك. تم الاسترجاع في يناير 2010 من http://www.diyrammedearth.com/
- صدمت الأرض. (2010) ما هي الأرض صدمت؟ تم الاسترجاع في يناير 2010 من http://web.archive.org/web/20110809001513/http://rammedearth.org:80/index.php?option=com_content&view=article&id=1&Itemid=2
- تصميم بناء لايف. (15 مايو 2010). ورشة عمل كوب الشاملة. تم الاسترجاع من http://designbuildlive.org/
- ديفريز، إس كيه (2002). "تكنولوجيا البناء الخيزران للإسكان في بنغلاديش." جامعة أيندهوفن للتكنولوجيا في هولندا. أيندهوفن، هولندا.
- جراهام، ت. (2003). "Wattle and Daube: Craft, Conservation and Wiltshire Case Study" جامعة باث، باث، إنجلترا.
- صن شاين، ص. (2006). واتل وجصص. منشورات شاير المحدودة. الأمراء ريسبورو، باكنغهام شاير.
- جونسون، بي جيه (2009). "دليل على نموذج "Wattle and Daub" لجدار الكيس في Entamoeba." < http://www.ncbi.nlm.nih.gov > (3 يونيو 2009).
- مجلس إدارة النفايات المتكاملة في كاليفورنيا (2003). "أرضيات الخيزران." < http://www.calrecycle.ca.gov/Publications/GreenBuilding.pdf >
- المنتجات البريطانية المعاد تدويرها. تم الاسترجاع من موقع Productshttp://www.britishrecycledproducts.co.uk/?Materials_and_Production:Recycled_Mixed_Plastics