CCAT Stabilized Earthen Terrace 2017

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이 프로젝트의 범위는 CCAT 의 CCAT 흙주머니 정원 테라스 에 대한 과거 작업을 조사 하고, 캘리포니아주 아르카타 프로젝트에 가장 적합한 코브 레시피를 식별하고, 테라스 자체의 수리를 시작하는 것이었습니다.

추상적인

태평양 북서부 기후는 연중 내내 습하며 비가 많이 내립니다. 이러한 이유로 토목 건축 프로젝트는 수년간 지속되기 위해 적절하게 준비되고 수행되어야 합니다. CCAT에 위치한 특정 Earthbag 테라스는 수리가 필요한 수준으로 저하되었습니다. Cal Poly Humboldt 적정 기술 수업의 학생들은 수리 프로세스를 시작하고 과거 시도가 실패한 이유를 알아내는 임무를 받았습니다. 초기 프로젝트 계획은 지난 몇 학기 동안 붕괴된 바닥 2개의 CCAT 테라스를 코브하고 석고로 덮는 것이었습니다. 그러나 시간과 날씨 관련 차질이 발생한 후 프로젝트 범위는 CCAT 진입로 위의 최상층 테라스로 옮겨졌고, 그곳에서 무너져가는 테라스에 치킨 와이어와 코브를 최대한 많이 적용하는 것이 우리의 임무였습니다. 문헌에 대한 철저한 연구와 자격을 갖춘 자연 건축업자의 의견을 듣는 것은 이전에 이 프로젝트에 코브를 사용하려는 시도가 실패한 이유에 대한 큰 통찰력을 제공했습니다. Humboldt 카운티에 적합한 코브 요리법을 확고히 하는 것 외에도 수리 부분이 시작되었으며 향후 CCAT 자원 봉사자 및 기타 사람들이 완료할 것입니다.

배경

CCAT (Campus Center for Appropriate Technology )은 Cal Poly Humboldt의 조직입니다. 이 그룹은 오래된 문제를 찾고 일반적인 문제에 대한 새로운 솔루션을 만드는 데 중점을 둡니다. 적절한 기술이란 문제 해결 방법에 대한 공동 지식을 갖춘 소규모 응용 프로그램을 의미합니다. 우리 프로젝트는 정원 테라스 그룹에서 사용할 수 있는 재활용 재료로 만든 내구성 있는 코브 믹스를 만들기 위한 CCAT의 지속적인 작업에 중점을 둡니다. 이 프로젝트의 범위는 테라스의 한 부분에 초점을 맞춰 전체적인 내구성을 찾는 새로운 코브 혼합물을 찾는 것입니다. 이 프로젝트는 Wes Ponting 과 Sarah Cooper가 Engr305 Appropriate Technology 를 위해 Lonny Grafman 과 협력하여 수행할 예정입니다.2017년 봄학기 동안.

문제 설명

이 프로젝트의 목적은 테라스의 한 부분에 초점을 맞춰 전반적인 내구성을 찾는 새로운 코브 믹스를 찾는 것입니다. 우리 프로젝트는 정원 테라스 그룹에서 사용할 수 있도록 현지에서 구할 수 있는 재료로 만든 내구성 있는 코브를 만들기 위한 CCAT의 지속적인 작업에 중점을 둡니다. 전체 탄소 배출량을 줄이기 위해 시멘트 농도를 최종 코브 혼합에 필요한 최저량으로 제한하려는 시도가 이루어질 것입니다.

기준

다음은 이 프로젝트의 기준 목록입니다. CCAT 공동 디렉터인 Kelsy, Austin Anderson과 의 인터뷰와 프로젝트 리더인 Connor Kennedy의 도움을 받아 편집되었습니다 . 이 목록에는 다른 이해 당사자의 제안과 함께 이러한 출처의 기준이 반영되어야 합니다.

문헌 검토

다음은 CCAT 의 코브 테라스 프로젝트 관련 정보에 대한 검토입니다 .

콥 기본 사항

Cobb은 매우 단순하고 고대의 건축 스타일입니다. 필요한 일반적인 조리법은 점토, 모래, 짚 또는 이와 유사한 건조하고 풀 같은 재료입니다. 코스 모래는 옥수수 속 집합체로서 도움을 줄 뿐만 아니라 강도와 수축 제어 기능도 제공합니다. 짚은 혼합물을 서로 엮는 데 도움이 될 뿐만 아니라 벽 내에서 인장 강도를 제공하고 균열에 대한 저항성을 제공합니다. ^[1] 점토는 이 모든 것을 하나로 묶는 핵심 성분입니다. ^[2] 적절한 코브 혼합물을 얻으려면 재료를 큰 더미로 혼합한 후 작은 덩어리를 떼어내고 더 작은 코브 공으로 만듭니다. 그런 다음 구조물의 바닥에 이 구조물을 놓고 함께 성형하여 표면을 완전히 덮을 수 있습니다.

Cobb은 또한 현지에서 쉽게 조달할 수 있는 재료, 높은 열 질량, 무독성, 저기술 설계 및 적용 등 많은 외부 이점을 가지고 있습니다. 그러나 Cobb은 작업하기에 엄청나게 노동 집약적인 재료이며 성공적인 결과를 얻으려면 많은 인내가 필요하다는 점에 유의하는 것도 중요합니다.

옥수수 속 레시피

9가지 서로 다른 옥수수 속 레시피를 시행착오 끝에 우리 팀은 풍화 테스트를 통해 훨씬 더 뛰어난 강도와 내구성을 보여주는 레시피를 발견했습니다. Arcata의 기후는 습하기 때문에 우리 팀은 클라이언트 CCAT 와 함께 시멘트를 우리의 속 레시피에 포함시키기로 결정했습니다. 이에 대한 대안은 옥수수 속 표면을 임시로 덮는 것일 수 있지만, 경사진 언덕에 있는 정원 테라스라는 점을 고려하면 이를 가능성에서 제거하는 실용적인 고려 사항이 있었습니다. 비록 시멘트가 사용되었음에도 불구하고 프로젝트의 내구성을 위해 허용될 수 있는 가장 낮은 전체 시멘트 농도를 활용하는 방식으로 이루어졌습니다.

최종 혼합물의 부피 비율은 다음과 같습니다.

옥수수 속 혼합 및 적용에 대해서는 다음 섹션에서 다룹니다.

석고 기초

석고는 분말과 분쇄된 재료의 혼합물을 슬러리로 혼합하여 표면에 적용하는 것입니다. 표면이 단단해지면 석고는 화학적 과정을 거쳐 단단해지기 시작합니다. ^[3] 사용되는 다양한 유형과 다양한 석고의 혼합물이 있습니다. 일부는 실내용으로 더 좋고, 일부는 실외용으로, 일부는 습한 날씨에 가장 적합하고, 일부는 건조한 날씨에 가장 오래 지속됩니다. 강도, 투과성, 내후성 및 내재 에너지는 석고 프로젝트에 적합한 혼합물을 결정할 때 고려해야 할 모든 측면입니다.

석고의 종류

석고

석고 플라스터는 경화 시간이 빠르고 경화되면서 수축이 아닌 팽창하는 능력 때문에 독특한 유형의 플라스터입니다. 결과적으로 균열의 양을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 모래나 섬유를 첨가하지 않고도 사용할 수 있습니다. 또한 바인더를 만들기 위해 화씨 350도까지 가열할 수 있기 때문에 가장 생태학적 석고 중 하나입니다. ^[4] "파리의 석고"라고도 알려진 석고 석고는 파리 주변에서 대량의 석고 퇴적물이 발견된 이후 유럽에서 널리 사용되는 건축 자재로 사용되었습니다. 석고는 천연 방화제일 뿐만 아니라 상당히 쉽게 모양을 만들고 성형할 수 있는 석고입니다. 이 때문에 많은 유럽인들이 건물 내부를 이 재료로 코팅하기 시작했습니다. ^[5]

그러나 석고 석고의 주요 문제 중 하나는 통기성이 좋지 않아 일반적으로 습한 장소에서 외부 사용을 권장하지 않는다는 것입니다. ^[6] 강도 면에서도 매우 약하기 때문에 수명을 늘리려면 석회 등 더 강한 석고와 함께 사용해야 한다.

라임

석회석고는 강도, 유연성, 투과성 및 내후성으로 인해 높은 평가를 받고 있습니다. 그것은 "kunkar"의 산호, 조개 및 결절로 구성된 퇴적암 석회석에서 얻습니다. ^[7] 라임은 놀라울 정도로 균형이 잘 잡힌 바인더입니다. 상대적으로 강하지만 자연 건물과 함께 움직일 수 있을 만큼 유연합니다. 또한 균열 발생률도 낮습니다. ^[8] 석회 석고는 통기성이 매우 좋습니다. 즉, "공기 중의 습기가 자유롭게 이동할 수 있도록 허용합니다. 즉, 벽 시스템 내부에 습기를 가두지 않습니다. 습기가 축적되지 않으면 나무나 짚과 같은 생분해성 재료가 분해되지 않도록 보호됩니다. " ^[9]뚱뚱한 석회, 또는 쉽게 풀리지 않는 석회는 공기 중에서 천천히 굳어지고 수중에서는 전혀 굳지 않으며 석회 세척 및 석고 프로젝트에 사용되는 가장 일반적인 유형의 석회입니다. 그러나 포틀랜드 시멘트와 혼합하면 가장 효과적입니다.

그러나 한 가지 단점은 작업하기가 상대적으로 어려울 수 있다는 것입니다. 균일하게 도포하기 어려우며 얇은 도막에 사용해야 하며 큰 틈을 메우는 용도로는 권장되지 않습니다. 장갑을 사용하지 않으면 피부에 화상을 입을 수도 있습니다. ^[10]

시멘트

시멘트 사용의 주요 이점은 유지 관리 전 수명이 길어지는 방수 구성 요소입니다. 시멘트 석고는 또한 쉽게 접근할 수 있고 내구성이 뛰어나며 상대적으로 저렴한 가격으로 풍부하게 제공됩니다.. ^[10]

그러나 시멘트 석고의 가장 큰 문제는 탄소 배출량이 크다는 것입니다. 그것은 믿을 수 없을 정도로 높은 내재 에너지를 가지고 있으므로 지속 가능성 측면에서 생각할 때 가장 친환경적인 옵션은 아닙니다. ^[11] 매우 강력한 결합제임에도 불구하고 매우 부서지기 쉬우며 균열이 발생하기 쉽습니다. 특히 구조가 변할 수 있는 환경에서는 더욱 그렇습니다. ^[10]

석고 첨가제

혼합물에 시멘트를 첨가하는 것 외에도 석고를 강화하는 다른 방법은 재료 첨가제를 사용하는 것입니다. 크기와 전반적인 일관성뿐만 아니라 사용할 수 있는 재료도 다양합니다. 식물의 솜털, 머리카락, 특히 거름과 같은 재료를 사용하여 매우 강한 석고를 만들었습니다. ^[12]

훔볼트의 기후 문제

이 프로젝트의 주요 관심사 중 하나는 Humboldt 카운티에서 자주 발생하는 혹독한 날씨입니다. "습도와 적당한 온도로 인해 평균 상대 습도가 높습니다." ^[13] 이전에 석고와 옥수수 속 테라스를 업데이트하려는 시도가 실패한 주된 이유는 해당 지역에서 발생하는 과도한 비와 홍수 때문이었습니다. 이를 염두에 두고, 우리의 주요 목표는 습하고 습한 날씨의 긴 날을 견딜 수 있는 완벽한 코브 혼합물을 찾는 것입니다.

성능 시험

건물에 사용되는 흙 재료는 수천년 동안 발생해 왔습니다. Adobe 건축은 여리고 성벽을 건설하는 데 사용된 기원전 8300년으로 거슬러 올라갑니다. ^[14] 이 기간 동안 표준 구축, 해당 재료의 설계 및 테스트 방법이 발전했습니다. 2010년에 미국재료시험학회(American Society for Testing and Materials)는 흙 재료에 대한 포괄적인 표준 목록과 시험 방법을 발표했습니다. ^[15] 테스트 방법에 대한 또 다른 소스는 Earth Construction: A Comprehensive Guide 입니다 . ^[16] 이 리소스는 수행할 수 있는 두 가지 테스트 유형뿐만 아니라 다른 석고 유형 및 다양한 기후에서의 내구성에 대한 정보에도 도움이 됩니다. 의 기사에 따르면Appropriate Technology 매거진, "스프레이 침식 테스트와 같은 실험실에서의 시뮬레이션 테스트는 규모 변화, 실제 기후 조건의 영향, 건물 사용 및 유지 관리 관행과 같은 요소가 쉽게 복제되지 않기 때문에 지표일 수 있습니다. 현실적인 시뮬레이션 방법은 작은 테스트 벽을 자연 조건에 노출시키는 것입니다." ^[17] 현재 석고 혼합물을 테스트하는 것 외에도 오래된 석고 및 속 품질에 대한 장기 데이터를 수집하여 이러한 일시적인 측면을 포착하려고 시도합니다.

CCAT 의 기존 테라스

현재 CCAT의 테라스에는 양모, 옥수수 속대, 모래, 점토, 자갈 및 시멘트를 다양한 비율로 섞은 짚을 포함하여 다양한 회반죽 혼합물을 여러 번 코팅했습니다. 젖고 습한 환경에서 지속될 수 있는 유일한 석고는 일정량의 시멘트와 혼합된 것으로 나타났습니다. 게다가 사용된 울크리트는 기후에도 잘 견딥니다. 테라스에는 다양한 코브 혼합물이 있습니다. 그 중 일부는 꽤 잘 풍화되었으며 다른 일부는 완전히 부서진(또는 곧) 것입니다(밀짚과 모래 혼합물의 그림 1 참조). 석고 혼합물과 마찬가지로 아르카타의 기후를 실제로 견딜 수 있는 것으로 보이는 유일한 코브 조리법은 일반적인 점토 및 모래 혼합물과 함께 시멘트를 섞은 것입니다.

갤러리

다른 시스템의 예

우리가 우연히 발견한 기존 석고 및 흙주머니 시스템의 한 예는 토네이도 및 기타 자연 재해로부터 개인을 보호하기 위한 비상 대피소 돔인 James Fox가 만든 Hermit's Dome입니다. 이 시스템은 CCAT 흙주머니 정원 테라스와 유사한 구성요소를 갖고 있습니다. 이 시스템의 모양과 단열재는 전적으로 모래주머니로 구성되었습니다. 그런 다음 철조망으로 감싼 다음 흙 3부, 포틀랜드 시멘트 혼합물 1부로 회반죽을 칠했습니다. 적용 과정이 끝난 후 Fox는 다음 주 동안 4시간마다 물을 주었습니다. 이렇게 많은 양의 플라스틱 시멘트는 경화 과정에서 균열이 발생하기 쉽기 때문입니다. ^[18]

우리가 찾은 또 다른 예는 피레네 산맥에 흙주머니 건물을 짓는 친환경 건축 그룹이었습니다. 건물 외부 부분에는 벽이 악천후의 영향을 받고 믿을 수 없을 만큼 내구성이 필요하기 때문에 석회-모래 석고를 사용하기로 결정했습니다. 그들은 다음 조리법을 사용하여 석고를 만들었습니다.

체질한 흙 1통 + 모래 2통 + 석회 1통 + 아마 섬유 ½통(균열 방지용) + 물

또한 석회 건조 과정은 느리기 때문에 이 기간 동안 미장 작업 중 및 작업 후에 직사광선과 건조풍으로부터 보호해야 한다고 지적했습니다. ^[19]

클라이언트 기준

CCAT의 고객에 따르면 테라스 석고의 가장 중요한 측면 중 하나는 수명입니다. 석고는 테라스를 업데이트하려는 이전 시도보다 오래 지속되어야 합니다. 석고의 또 다른 중요한 구성 요소는 훔볼트 기후를 견딜 수 있다는 것입니다. 이는 모든 비와 홍수, 습기에도 불구하고 석고가 훔볼트 카운티에 닥칠 수 있는 모든 상황을 견딜 수 있을 만큼 내구성이 있다는 것을 의미합니다. 우리가 수용하려고 노력할 또 다른 측면은 모든 석고를 동일한 색상으로 만들거나 이미 상태가 좋은 기존 테라스와 일치시키는 것입니다. ^[20]

프로토타이핑

1

채우기 흙의 점토 양을 측정하기 위해 토양 흔들림 테스트 만들기(원래 Arcata의 Alves에서 가져온 다음 CCAT에서 공급)

2

테스트 코브 혼합물을 2"x2" 벽돌로 성형

삼

완성된 테스트 벽돌: 왼쪽 행: 모래 대 점토 비율, 중간 행: 낮은, 중간 및 높은 밀짚 함량의 모래 대 점토 비율, 오른쪽 행: 15 시멘트가 첨가된 모래 대 점토 비율

4

비를 맞으며 밖에 방치된 지 2주 만에

5

비를 맞으며 밖에 방치된 지 두 달 만에

6

Wes Ponting이 4가지 석고 혼합물을 펼치고 있습니다.

7

왼쪽에서 오른쪽으로 석고 혼합물: 1) 석회와 모래, 2) 석회모래와 짚, 3) 석회모래와 시멘트, 4) 석회모래 시멘트와 짚

건설

Cob의 혼합 및 적용

혼합 과정: 반죽을 반죽하는 것과 유사합니다.

신청 절차

1

재료를 모으고 옥수수 속 혼합을 시작하기에 적합한 장소를 찾으십시오.

2

치킨 와이어를 표면 수용 속 위에 놓습니다(표면이 고르지 않은 경우 와이어를 표면에 최대한 가깝게 배치).

삼

작게 시작하고 하단 모서리에서 시작하십시오. 표면을 더 균일하게 만들기 위해 먼저 움푹 들어간 부분을 밀어 넣습니다. 치킨 와이어가 노출되지 않도록 벽과 모든 영역에 강제로 추가 속대를 적용하십시오.

4

에어 포켓을 제거하고 속 표면에 손가락을 살짝 눌러 골프 공과 유사한 작은 자국을 남겨 속을 굳힙니다.

타임라인

전반적으로 우리는 예정된 시간 내에 목표를 성공적으로 달성했습니다!

재료 및 장비 예산

이 프로젝트는 Cal Poly Humboldt의 ENGR 305 수업에서 제공한 특정 자금을 통해 CCAT 에서 자금을 조달하고 있습니다 . 이 프로젝트의 비용은 수업을 위해 따로 책정된 예산을 초과하지 않으며 CCAT 의 기부금을 사용 하고 스스로 프로젝트를 재창조하려는 사람들이 감당할 수 있는 기본 재료를 선택하여 이를 수행합니다.

학기 초에 우리는 예산을 약 $500.00로 제안했습니다. 그러나 설계 및 시공 과정 전반에 걸쳐 그 수를 대폭 줄일 수 있었습니다. 프로젝트를 위해 우리가 찾은 거의 모든 재료는 CCAT 주변에 놓여 있었습니다(치킨 와이어, 점토, 모래, 짚, 여러 개의 시멘트 봉지, 도구 및 장갑). 우리가 결국 구입한 유일한 것은 치킨 와이어를 놓을 정원용 스테이플이었습니다(~ $20)

결론

테스트 결과

9개의 서로 다른 코브 테스트 믹스를 몇 주 동안 밖에 놓아둔 후 어떤 배치가 가혹한 아르카타 비를 견디고 완전히 시들어버렸는지 분명해졌습니다. 엄밀하게 흙으로 이루어진 물질을 함유한 것들은 기본적으로 부패하여 젖은 진흙 더미가 되었습니다. 반면에 시멘트를 일부 함유한 혼합물은 벽돌 모양을 유지했으며 촉감이 강하고 단단했습니다. 반면에 우리의 석고 혼합물은 구별하기가 조금 더 어려웠습니다. 우리 배치 4개 모두 이상적으로 풍화되지 않았습니다. 그것들은 완전히 굳어지지 않았기 때문에 매우 부드럽고 촉감이 약했습니다.

교훈

이 프로젝트를 통해 우리가 배운 주요 교훈 중 하나는 Arcata의 cobb에 대한 적합성 수준이었습니다. Cobb은 Arcata가 자주 겪는 강렬한 기상 조건을 견디지 못하는 다소 깨지기 쉬운 혼합물입니다. 혼합물에 포함된 흙, 모래, 건초는 오랜 비와 바람을 견딜 만큼 내구성이 없습니다. 기본적으로 진흙탕이 됩니다. 코브 혼합물에 시멘트를 첨가하면 재료가 확실히 강화되지만, 여전히 수명이 보장되지는 않습니다. 또한 적절한 양의 시멘트를 첨가하는 것도 해롭습니다. 테스트 벽돌에서 보았듯이 시멘트가 너무 적으면 혼합물이 부서질 수 있지만 너무 많으면 속이 갈라질 수 있으므로 첨가된 시멘트의 정확한 양을 고려하는 것이 매우 중요합니다.

우리가 배운 또 다른 사실은 노동 집약적인 코브 빌딩이 실제로 얼마나 어려운 일인지였습니다. 우리는 작업 중인 테라스 부분의 약 1/3에 대해 20시간 이상을 보냈습니다. 우리는 프로젝트를 완료하는 데 걸리는 시간을 고려하지 않았으므로 다음 번에는 훨씬 일찍 시작하는 것이 유리할 것입니다(비록 Arcata의 빈번한 비가 우리에게 큰 도움이 되지는 않았지만). 우리 프로젝트의 광범위한 노동력으로 인해 우리는 코브 벽을 덮기 위한 석고 공정을 시작할 기회도 얻지 못했습니다. 그래서 결국 프로젝트 이름을 "Stabilized Earthen Terrace" 대신 "Stabilized Earthen Terrace"로 변경했습니다. 석고 테라스".

다음 단계

프로젝트의 다음 단계, 특히 우리가 작업 중이던 테라스의 상단에 울크리트(또는 일반 콘크리트) 캡을 추가하는 것입니다. 이전 테라스 코브 및 석고 그룹은 완성된 이후 안정적이고 손상되지 않은 많은 바닥 테라스에 울크리트 상판을 추가했습니다. 그 후에는 코빙을 보호하기 위한 석고 혼합물이 필요합니다. 우리는 이미 만들어진 테스트 혼합물의 변형을 사용하면 테라스에 안전한 상단 석고 코팅을 제공할 것이라고 믿습니다.

팀

2017년 봄학기

• 웨스 폰팅

환경과학전공

• 사라 쿠퍼

환경학전공

참고자료