Earthbag building/ru

Идея строительства стен из мешков с песком или землей существует по меньшей мере 100 лет. ^{[ 1 ]} Первоначально и в современную эпоху это, как правило, были мешки из мешковины (гессиана), образующие временные сооружения, выполняющие функции противопаводковых барьеров или военных укреплений. Точно неизвестно, когда это было сделано впервые, ^{[ 2 ]} но есть некоторые свидетельства того, что в военных целях стены из мешков с песком использовались еще до Первой мировой войны. Действительно, некоторые окопы времен Первой мировой войны, укрепленные пропитанными маслом мешками, до сих пор сохранились, несмотря на то, что изначально они предназначались для временного использования. ^{[ 2 ]}

Строительство постоянных сооружений, таких как дома, с использованием земляных мешков — это относительно недавнее достижение. ^{[ 1 ]} Отто Фрай экспериментировал с земляным строительством в 1960-х годах в Германии. ^{[ 3 ]} В 1970-х годах, также в Германии, Гернот Минке и другие сотрудники Исследовательской лаборатории экспериментального строительства Кассельского политехнического колледжа изучали способы строительства сейсмостойких конструкций без цемента. Они использовали полиэстеровые и мешковинные трубки, заполненные пемзой, для создания куполообразных конструкций. Совместно с Университетом Франсиско Маррокина в Гватемале и Центром мезоамериканских исследований в области соответствующих технологий (CEMAT) в 1978 году в Гватемале было построено сооружение из пропитанных известью хлопчатобумажных мешков, заполненных пемзой. ^{[ 4 ]}

Метод строительства из земляных мешков был популяризирован персидским архитектором Надером Халили. Халили объединил метод строительства из самана , с которым он познакомился на родине, с идеей мешков с песком. В 1984 году Халили предложил наполнять мешки лунной пылью в качестве решения для строительства жилищ на Луне. Он усовершенствовал технику, используя колючую проволоку между рядами и перейдя от песка в качестве наполнителя к увлажненной саманной почве или цементостабилизированной почве. Позже он начал использовать длинные полипропиленовые трубки в качестве гибких опалубок для создания куполообразных конструкций. Он назвал эту технику «Суперадобе» . ^{[ 5 ]} Халили опубликовал 6 книг и в 1981 году основал некоммерческую организацию Cal-Earth Institute (Калифорнийский институт земляной архитектуры). ^{[ 6 ]} Его критиковали за то, что он утверждал, будто его техника строительства из суперадобе «свободно служит человечеству и окружающей среде», одновременно пытаясь запатентовать методы строительства из земляных мешков в очень общих терминах в 1991 году. Утверждается, что он потребовал от всех других сторонников строительства из земляных мешков заключить с ним контракт на продолжение их работы. ^{[ 1 ]}

Джо Кеннеди первым использовал термин «мешок с землей», имея в виду, что в качестве наполнителя может использоваться множество различных материалов или смесей земли. ^{[ 5 ]}

Заполнение контейнеров землей — это основная техника заполнения контейнеров землей. Модульное заполнение контейнеров землей подразумевает использование мешков или труб в стенах, которые удерживаются арматурой и/или нитями колючей проволоки между рядами для поддержания формы стены. Гибкая форма — утрамбованная земля — еще один используемый термин. ^{[ 3 ]}

Песок в контейнерах используется для засыпки песком или любым другим слишком сухим или плохо связанным наполнителем, который по своим структурным характеристикам напоминает мешки с песком. Такие мешки должны быть изготовлены из плотной ткани и иметь хорошую защиту от повреждений. Песок в контейнерах требует большего вертикального армирования, чем земля в контейнерах. В структурном отношении альтернативные рыхлые наполнители (например, рисовая шелуха) создадут стену, более похожую на стену из песка в контейнерах, чем на стену из земли в контейнерах.

Гравий в герметичной упаковке используется для заполнения любых заполнителей крупнее крупного песка. Гравий в герметичной упаковке может одновременно служить фундаментом и дренажным материалом, и для его укладки можно использовать как сплошную вязкую, так и сетчатую оболочку.

Термин«суперадоб» (Superadobe) использовался Надером Халили для обозначения использования сплошных трубок вместо отдельных пакетов.

Гиперадобе ( твердая, герметичная земля ) была разработана Фернандо Пачеко из бразильской компании EcoOca. Используется гибкая сетчатая трубка из рашеля, тот же материал, что и для упаковки фруктов. Эта сетка позволяет земляной засыпке затвердевать между рядами, если засыпка выполняется во влажном состоянии. Твердая, герметичная земля обладает большей прочностью на сдвиг и внеплоскостной прочностью, чем модульная герметичная земля из того же грунта, и может допускать использование проволочной сетки в дополнение к колючей проволоке или вместо нее.

• Контейнеры (например, пакеты или тубы)
• Заполнитель (обычно саман, с цементным стабилизатором или без него)
• Колючая проволока
• Гравий (для дренажа или для фундаментных работ).
• Древесина для бетонных каркасов, для дверных и оконных рам.
• Бетон (для использования в качестве заполнителя или для армирующих балок или перемычек).
• Гвозди
• Арматура

В качестве основного материала для строительства из земляных блоков могут использоваться либо многочисленные мешки, которые служат отдельными кирпичами, либо длинные трубы, из которых складывается весь ряд кирпичей в стене.

Размер мешков определяет ширину стены и, следовательно, влияет на устойчивость и прочность стены, количество наполнителя, необходимого для заполнения каждого мешка/ряда, и количество физических усилий, необходимых при строительстве. Размеры пустых мешков обычно указываются производителями. Рекомендуются различные размеры, но это часто просто отражает наличие мешков у поставщиков, и точный размер не имеет решающего значения. ^{[ 5 ]}

45 см x 70 см. ^{[ 7 ]} 45 см x 76 см (18 дюймов x 30 дюймов). ^{[ 2 ]} 45 см x 81 см (18 дюймов x 32 дюйма). ^{[ 5 ]} Трубы 48 см (19 дюймов). ^{[ 8 ]}

Однако не рекомендуется строить стену из земляных мешков, если ее конечная ширина значительно меньше 18 дюймов. ^{[ 5 ]} Если закупаются мешки разных размеров, то более крупные мешки лучше использовать у основания стены, а более мелкие мешки — наверху или для создания купольных крыш. ^{[ 5 ]}

Ткань, используемая в мешках или трубках, может быть плотной или сетчатой. Можно использовать мешки с боковыми складками. ^{[ 7 ]} К бокам или дну мешка добавляется дополнительный кусок ткани (складка), что увеличивает пространство и прочность. Мешки с боковыми складками позволяют получить более ровную вертикальную поверхность после уплотнения. У мешков без складок углы, как правило, выступают наружу, ^{[ 5 ]} что добавляет работы на этапе оштукатуривания. Один автор советовал забивать углы молотком перед оштукатуриванием или выворачивать каждый мешок наизнанку перед заполнением. ^{[ 5 ]}

Полипропилен (также называемый полипропеном) часто рекомендуется. Это второй по распространенности пластик в мире. Мешки или трубки из полипропилена плотного плетения являются самым популярным типом контейнеров в строительстве из земляных мешков. Тканый полипропиленовый материал способен немного «дышать» и рекомендуется вместо других твердых, недышащих материалов. ^{[ 5 ]}

Полипропилен дешев, долговечен, устойчив к гниению, повреждению водой и насекомыми. В одном исследовании сообщалось, что полипропиленовые ткани могут иметь период полураспада более 500 лет в благоприятных условиях. ^{[ 9 ]} Прочность на разрыв таких мешков выше, чем у стали, ^{[ 9 ]} и они устойчивы к окружным нагрузкам, возникающим при ношении груза. ^{[ 9 ]} Полипропилен уязвим к ультрафиолетовому излучению, поэтому его оставляют защищенным от солнца во время строительства и штукатурят после завершения работ. Полипропиленовые ткани могут быть стабилизированы/обработаны для повышения устойчивости к УФ-излучению, но это может означать лишь несколько недель или месяцев дополнительной выживаемости на солнце в лучшем случае. Рекомендуемая плотность полипропиленовых мешков составляет 4 г/м². ^{[ 8 ]}

Поскольку такие мешки часто используются для зерна или корма для животных, их можно приобрести очень дешево в качестве излишков продукции промышленности. Мешки с дефектами печати могут продаваться по более низкой цене. ^{[ 5 ]}

Длинные рулоны полипропиленовых трубок можно приобрести у производителей. Эти большие рулоны трубок обычно предназначены для разрезания и сшивания в отдельные мешки, которые затем используются в качестве мешков для риса и т. д. Их можно купить в виде огромных рулонов длиной до 6000 футов (1830 метров). ^{[ 5 ]} Несмотря на то, что для превращения этих рулонов в отдельные мешки на заводе требуются дополнительные этапы, рулоны обычно не дешевле, чем эквивалентное количество мешков. ^{[ 5 ]}

Мешки из мешковины иногда используются, поскольку некоторые считают их более органичным, «натуральным» материалом. ^{[ 2 ]} Однако мешки из мешковины часто обрабатывают углеводородными ингибиторами плесени, которые могут вызывать аллергические реакции у некоторых людей. ^{[ 10 ]} Мешки из мешковины не такие прочные, ^{[ 2 ]} и подвержены гниению. ^{[ 11 ]} Мешки из мешковины могут быть дороже полипропилена. ^{[ 2 ]}

Сетчатые трубки можно использовать, например, по технологии гиперадобе. Этот тип сетки используется для упаковки фруктов. ^{[ 5 ]} Материал обычно представляет собой полиэтилен или полипропилен в «рашельском переплетении», которое похоже на сетку с множеством отверстий. Этот материал предназначен для циркуляции воздуха, что поддерживает свежесть продуктов во время транспортировки и хранения. Такая сетка, очевидно, не подходит для рыхлых наполнителей и должна использоваться с наполнителем из саманной земли или цемента, который затвердевает. ^{[ 5 ]} Нет необходимости использовать колючую проволоку с сеткой, поскольку отверстия позволяют наполнителю последовательных слоев непосредственно склеиваться друг с другом, что приводит к образованию монолитной стенки. После затвердевания прочность материала контейнера уже не так важна при использовании сетки и таких наполнителей. ^{[ 5 ]} Этот сетчатый материал обычно дешевле, чем полипропилен с плотным переплетением. ^{[ 5 ]} Отверстия позволяют наполнителю затвердевать быстрее и обеспечивают более легкое сцепление гипса. ^{[ 5 ]}

Природа заполнителя определяет структурные и тепловые свойства стены. Например, различные заполнители могут обеспечивать эффект тепловой инерции (плотные заполнители) или изоляцию (пористые, воздухонаполненные материалы). ^{[ 11 ]} Мешки с землей, содержащие гравий, также могут выступать в качестве не впитывающих, частично изолированных фундаментов. ^{[ 11 ]}

Как правило, чем слабее наполнитель, тем прочнее должна быть ткань контейнера. ^{[ 2 ]} Например, затвердевающий наполнитель, такой как саман, мало зависит от контейнеров. После полного затвердевания самана контейнеры можно удалить без потери структурной целостности. ^{[ 2 ]} Напротив, очень мелкий материал, такой как сухой песок, полностью зависит от долговременной прочности материала, используемого для его удержания. ^{[ 2 ]}

Как правило, земля добывается на строительной площадке. Более эффективно использовать землю из других запланированных котлованов, таких как бассейны или септик. ^{[ 7 ]} Наиболее удобным источником земли для конструкции из земляных мешков могут быть собственные траншеи фундамента.

Состав почвы можно оценить без специального оборудования с помощью простых тестов, таких как тест на падение и тест на прокатывание. ^{[ 9 ]} Еще один простой тест — использовать банку с водой. Добавьте почву, встряхните ее и оставьте на ночь. Песок опустится на дно, затем слой ила, и, наконец, глина осядет поверх этих слоев. ^{[ 7 ]}

Большинство типов грунта подходят для использования в строительстве из земляных мешков, и точное соотношение не требуется. ^{[ 10 ] [ 9 ]} Типичное соотношение составляет 25-30% глины, 70-75% песчаного грунта, 10% влаги. ^{[ 10 ] [ 9 ]} Это очень похоже на смесь, используемую в других системах земляного строительства, таких как саман , коа и утрамбованная земля . ^{[ 5 ]}

Глина необходима для связывания заполнителей. ^{[ 10 ]} Если в почве недостаточно глины (минимум 20%), ^{[ 7 ]} может потребоваться добавить больше глины. В качестве стабилизатора можно использовать цемент, добавляя его в 10% смеси. Смесь с содержанием глины более 30% может быть нестабильной, ^{[ 3 ]} ее необходимо хранить в сухом месте для работы, и она может оседать, если станет слишком влажной. ^{[ 9 ]} Почву с высоким содержанием глины также сложнее копать и засыпать в мешки. ^{[ 10 ]}

Методы суперадобе и гиперадобе используют саманную землю в качестве заполнителя. В случае суперадобе содержимое мешков принимает свою окончательную форму в течение 3 дней.

Используйте прочную (например, 14 калибра) 4-точечную колючую проволоку. ^{[ 7 ] [ 8 ]} Также доступна оцинкованная проволока. Колючая проволока действует как раствор (или клей) между рядами, скрепляя их. Она добавляет прочности конструкции на растяжение (сопротивляясь боковым и внешним силам). Колючая проволока противодействует расширению наружу, вызванному нагрузкой остальной части стены сверху. ^{[ 8 ]}

В гиперадобе не используется колючая проволока, поскольку зазоры в сетке позволяют заполнителю одного ряда смешиваться с рядами выше и ниже, создавая таким образом монолитную структуру из сплошного самана.

Гравий используется для дренажных систем и для фундаментных слоев. Острые камни, например, те, которые используются для дорожного покрытия, могут порвать мешки. ^{[ 7 ]} Более крупные камни можно использовать в нижних частях фундамента. ^{[ 7 ]}

Арматурные стержни из мягкой стали 12 мм: соответствуют NS 84-2042 или IS:432-1966 (Часть I) с fy = 250 Н/мм² (марка Fe250). ^{[ 8 ]} Арматурные стержни также могут быть окрашены антикоррозионным составом. ^{[ 8 ]}

Гвозди длиной 8 см пригодятся для закрепления углов сумок.

• Инструменты для копания: лопаты, кирки, удочки.
• инструмент для утрамбовки
• Кирпичи/грузы
• Ведра
• Шланг
• Ползунок (из листового металла или фанеры)
• Плоскогубцы
• Лестница
• выравнивающая доска
• Шлюхи
• Резиновые молотки
• Сита
• Тачки
• Ножовочное полотно (хорошего качества)
• Рамка ножовки
• Пила
• Мастерок
• наждачная бумага
• Отвертка
• Круглая металлическая труба диаметром 2 дюйма (используется в виде рулона для полиэтиленовой пленки, сетки или колючей проволоки).
• Уровень
• Кувалда
• кусачки для проволоки
• Защитные перчатки
• Брезент
• Рулетки
• Веревка

Большинство людей используют специальный инструмент для уплотнения мешков. Это вертикальный шест с очень тяжелым горизонтальным плоским концом. Его многократно сбрасывают сверху на каждый ряд, что приводит к образованию горизонтальной плоской поверхности и уплотняет наполнитель внутри мешка, пока он еще влажный. Сварной металл, вероятно, является лучшим материалом для трамбовки. Один автор сообщил о поломке трамбовки с цементным концом. ^{[ 7 ]} Также можно использовать боковые трамбовки. ^{[ 8 ]}

Это отдельно стоящая рама, которая удерживает мешки в открытом состоянии, позволяя одному человеку легко их наполнять. Её можно изготовить из дерева.

Это полезно, поскольку позволяет обеспечить равномерное распределение наполнителя в каждом пакете или в каждом участке трубки. Равномерный объем наполнителя в каждом пакете/участке трубки поддерживает регулярные размеры стенок. Можно использовать контейнеры/банки размером 2-5 кг или 5-литровые бутылки (с открытой крышкой). ^{[ 7 ]}

Здания из земляных мешков не следует строить на склонах с уклоном более 15%. ^{[ 8 ]} Их не следует строить на краю обрывов или водопадов, если нет скалистого фундамента или твердой или средней плотности почвы. ^{[ 8 ]} К неподходящим местам также относятся берега рек или заболоченные участки, а также участки, подверженные оползням. ^{[ 8 ]}

Изогнутые стены, как правило, прочнее прямых, причем круглая форма является наиболее прочной. ^{[ 7 ]} Прямые стены выигрывают от контрфорсов каждые 12 футов (3,65 метра). ^{[ 8 ]} Квадратные углы также выигрывают от контрфорсов. ^{[ 8 ]} Рекомендуется, чтобы длина контрфорсов составляла не менее 3 футов (1 метра). ^{[ 8 ]}

Рекомендуемая ширина окон и дверных проемов не должна превышать 5 футов (1,52 метра). ^{[ 8 ]} Ни один дверной проем или окно не должны располагаться ближе чем в 3 футах (1 метре) от угла (измеренного с внутренней стороны стены). ^{[ 8 ]} Идеальное место для дверных или оконных проемов — в центре длины стены. ^{[ 8 ]}

Как полипропиленовые трубки с плотным плетением, так и сетчатые трубки позволяют ускорить процесс сборки по сравнению с использованием отдельных пакетов. Однако использование трубок обычно требует команды людей ^{[ 5 ]} , тогда как использование отдельных пакетов может быть выполнено (медленно) всего несколькими людьми.

Если после утрамбовки углы пакетов выступают, их можно сложить и прикрепить булавками ко дну пакета. ^{[ 5 ]} Накройте открытый полипропилен, чтобы избежать повреждения ультрафиолетом. Можно использовать затеняющую ткань. ^{[ 7 ]}

Поскольку самое старое сооружение из супер-адобе не старше 30 лет, срок его службы неизвестен. Однако утверждается, что конструкции из мешков с землей могут прослужить сотни лет, если штукатурка должным образом поддерживается, чтобы предотвратить обнажение мешков. ^{[ 8 ]} Предполагается, что по истечении срока службы здание из мешков с землей не оставляет вредных остатков, просто воссоединяясь с землей.

Тепловое поведение конструкции из земляных мешков тесно связано с природой наполнителя ^{[ 5 ]} , а также с общей конструкцией сооружения. Например, купол будет иметь другие тепловые свойства по сравнению с земляным укрытием с земляной насыпью у стен из земляных мешков. Наполнители, содержащие много захваченного воздуха, будут действовать скорее как изоляторы, тогда как твердые и плотные наполнители будут действовать как тепловая масса. Изоляция замедляет или останавливает передачу тепла. Тепловая масса поглощает тепло, а затем медленно высвобождает его, подобно тепловому аккумулятору. В здании с большой тепловой массой внутренняя температура будет стремиться к стабилизации и умеренности, а также будет наблюдаться задержка, поскольку тепловая масса постепенно реагирует на колебания внешней температуры. На графике внутренняя температура сдвинута по фазе (1) и демонстрирует затухание амплитуды (2) по сравнению с внешней температурой. Проще говоря, зданию с большой тепловой массой требуется больше времени, чтобы нагреться, когда на улице жарко, и больше времени, чтобы охладиться, когда на улице холодно.

Сейсмические испытания конструкций из земляных мешков проводились несколько раз, и они показали хорошие результаты. Помимо теоретических испытаний, в 2015 году в Непале насчитывалось 55 таких конструкций. Разрушительное землетрясение магнитудой 7,8 уничтожило множество других сооружений, но все 55 конструкций из земляных мешков остались неповрежденными. ^{[ 8 ]}

Поскольку земля не горит, утверждается, что эти сооружения более устойчивы к огню, чем сооружения, построенные с использованием традиционных технологий. Однако другие элементы, такие как двери, могут быть разрушены.

Большинство конструкций из земляных мешков были построены в жарком климате ^{[ 12 ]} и регионах, подверженных стихийным бедствиям ^{[ 8 ]} . Однако это отчасти связано с очень низким уровнем технологий этого метода, что означает, что он получил более широкое распространение в некоторых регионах мира. В развитых странах строительные нормы, как правило, более строгие, и до недавнего времени получить разрешение на строительство или выполнить требования норм при возведении конструкций из земляных мешков могло быть сложно.

В целом, конструкции из земляных мешков возможны в большинстве климатических зон. ^{[ 7 ]} Утверждается, что они устойчивы к огню, наводнениям, землетрясениям, сырости, экстремальным температурам и ураганам; ^{[ 7 ]} а также являются неуязвимыми для вредителей ^{[ 8 ]} и пуленепробиваемыми. ^{[ 7 ]}

В холодном климате лучше не строить, когда температура ниже нуля градусов Цельсия. Это связано с тем, что вода в наполнителе может замерзнуть, расшириться, и тогда земля может превратиться в порошок. ^{[ 7 ]} Наполнитель можно изменить для холодного климата, например, используя больше изоляционного материала. Шов можно расположить вдоль длинной оси мешков, что позволит использовать разные наполнители на внутренней и внешней сторонах стены. В качестве альтернативы можно использовать двухслойную стену, где внутренняя стена состоит из мешков, заполненных землей (тепловая масса), а внешняя стена — из мешков, заполненных изоляцией. ^{[ 12 ]}

Во время муссонов можно строить из земляных мешков, однако для защиты мешков от влаги необходим брезент. ^{[ 8 ]}

По сравнению с большинством «традиционных» методов строительства, здания из мешков с землей:

• легко построить. ^{[ 8 ]}
• их дешевле строить. ^{[ 8 ]}
• может быть безопаснее во время землетрясений. ^{[ 8 ]}
• использовать меньше промышленных материалов, например, кирпичей, блоков, цемента, дерева, стали. ^{[ 8 ]}
• требует меньшего количества транспортировки строительных материалов и, следовательно, меньшего расхода топлива. ^{[ 8 ]}
• имеют меньший уровень выбросов углерода при строительстве.
• Их строят быстрее (команда из 10 рабочих может построить небольшой дом за 2 недели или меньше).

В сравнении со зданиями из самана, здания из мешков с землей:

• Более устойчивы к наводнениям. ^{[ 7 ]}
• Их строят быстрее, но для подъема и утрамбовки мешков с землей требуется больше физической силы. ^{[ 7 ]}
• Требуется больше времени для завершения внутренней отделки. ^{[ 7 ]}

По сравнению со зданиями из соломенных тюков, здания из земляных мешков:

• Они сильнее. ^{[ 7 ]}
• Обеспечьте значительную тепловую инерцию (соломенный тюк обеспечивает лучшую изоляцию). ^{[ 7 ]}
• Более устойчивы к огню. ^{[ 7 ]}
• Для подъема тяжелых мешков требуется больше физической силы по сравнению с относительно легкими тюками соломы. ^{[ 7 ]}

Укреплённая земляная терраса CCAT, 2017 год.

Садовая терраса из земляных мешков CCAT

Проект Superadobe

Books

• Earthbag Building: The Tools, Tricks and Techniques. Kaki Hunter, Donald Kiffmeyer. New Society Publishers, 1 Jun 2004
• Earthbag Building Guide: Vertical Walls Step-By-Step. Owen Geiger. 2011 (ebook/pdf download)
• Earthbag Architecture: Building Your Dream with Bags. Kelly Hart, Dr Owen Geiger. Hartworks, Inc. 2015.

Websites

• EarthbagBuilding.com: Обмен информацией и популяризация строительства из земляных мешков (сайт Оуэна Гайгера и Келли Харт)
• CalEarth.org Калифорнийский институт архитектуры из земли
• Пошаговая инструкция по строительству из земляных мешков от Оуэна Гайгера на Instructables.com
• Good Earth Nepal
• Строительство из земляных мешков на сайте Precision Structural Engineering

Видео