Maa meie jalge all: globaalne teejuht mullapõhiste ehitusmaterjalide maailma

Meie ülemaailmsel püüdlusel jätkusuutliku tuleviku poole on ehitustööstus jõudnud kriitilisse teelahkmesse. Olles vastutav ligi 40% eest maailma energiaga seotud süsinikdioksiidi heitmetest, on selle sõltuvus energiamahukatest materjalidest nagu betoon ja teras vaieldamatu ning üha enam jätkusuutmatu. Aga mis siis, kui oluline osa lahendusest ei peituks kõrgtehnoloogilises laboris, vaid otse meie jalge all? Aastatuhandeid on inimkond ehitanud vastupidavaid, mugavaid ja kauneid eluasemeid planeedi kõige külluslikumast materjalist: maapinnasest. Tänapäeval on mullapõhise ehituse ülemaailmne renessanss ühendamas iidset tarkust kaasaegse innovatsiooniga, pakkudes võimsat teed tervislikuma ja vastupidavama ehitatud keskkonna poole. See ei ole tagasiminek minevikku; see on keerukas ümberhindamine materjalile, mis on madala süsinikusisaldusega, mittetoksiline ja universaalselt kättesaadav.

See põhjalik juhend viib teid rännakule maaehituse maailma. Uurime selle taassünni mõjuvaid põhjuseid, teeme ringkäigu erinevatel mandritel praktiseeritavates tehnikates, avastame kaasaegseid edusamme ja pakume praktilisi teadmisi kõigile, kes on huvitatud maast ehitamisest. Olenemata sellest, kas olete arhitekt, insener, ehitaja või keskkonnateadlik majaomanik, ei ole mullapõhiste materjalide mõistmine enam nišihuvi – see on 21. sajandi ehituse jaoks hädavajalik teadmine.

Miks pöörduda maa poole? Mullapõhiste materjalide kaalukad argumendid

Üleminek maaehitusele on ajendatud keskkonnaalaste, majanduslike ja heaoluga seotud tungivate vajaduste võimsast ühinemisest. See esindab fundamentaalset eemaldumist lineaarsest „võta-tooda-hülga” mudelist ringmajanduse mudeli suunas, mis austab planeedi piire ja parandab inimeste heaolu.

Keskkonnasäästlikkus: ehitamine südametunnistusega

Maa kasutamise peamine eelis ehituses on selle erakordselt väike keskkonnajalajälg. Võti peitub selle madalas tootmisenergias. Tootmisenergia viitab kogu energiale, mis kulub materjali elutsükli jooksul, alates kaevandamisest ja tootmisest kuni transpordi ja ehituseni.

Betoon vs. maa: Portlandtsemendi, betooni peamise koostisosa, tootmine on kurikuulsalt energiamahukas protsess, mis nõuab lubjakivi kuumutamist üle 1400°C (2550°F). Ainuüksi see moodustab umbes 8% maailma CO2 heitkogustest. Teravas kontrastis sellega enamik maapõhiseid materjale lihtsalt kaevandatakse, segatakse veega ja lastakse õhu käes kuivada või tihendatakse kohapeal. Energiakulu on minimaalne, piirdudes sageli käsitsitöö või kergete masinatega.
Kohalik hankimine: Pinnas on peaaegu alati kättesaadav ehitusplatsil või selle lähedal. See vähendab dramaatiliselt transpordiga seotud heitmeid ja kulusid, mis on tavapäraste ehitusprojektide süsinikujalajälje oluline tegur, kus materjale veetakse üle riikide ja mandrite.
Hällist hällini taaskasutatavus: Oma eluea lõpus saab stabiliseerimata maandseinad lihtsalt lammutada ja maapinnale tagasi viia, kus see laguneb tagasi mullaks, tekitamata jäätmeid ega mürgiseid leostuvaid aineid. Seda saab isegi uuesti niisutada ja kasutada uue hoone ehitamiseks. See ringikujuline elutsükkel on säästva disaini kuldstandard.

Majanduslik elujõulisus: kättesaadav ja taskukohane

Suurele osale maailma elanikkonnast on tavapärase eluaseme maksumus liiga kõrge. Maaehitus pakub majanduslikult kättesaadavat alternatiivi. Peamine tooraine – pinnas – on sageli tasuta. Kuigi tööjõukulud võivad olla märkimisväärsed, eriti selliste tehnikate puhul nagu cob, annavad need sageli kohalikele kogukondadele jõudu, luues töökohti ja edendades iseehitusprojekte. Tehnikad nagu pressitud saviplokid (CEB) võivad traditsioonilise adobe'ga võrreldes oluliselt vähendada tööaega, muutes projektid skaleeritavamaks. Arengumaades, kus spetsialiseeritud tööjõud võib olla kulukas, võib toorainete sääst olla märkimisväärne, eriti iseehitajate või kogukonna juhitud projektide puhul.

Tervis ja mugavus: elav, hingav sein

Kaasaegsed hooned, mis on energiatõhususe huvides tihendatud, kannatavad sageli halva siseõhu kvaliteedi all sünteetilistest materjalidest, värvidest ja viimistlusvahenditest eralduvate gaaside tõttu. Maandseinad pakuvad tervislikumat alternatiivi.

Hügroskoopsed omadused: Savi, ehituspinnase võtmekomponent, on hügroskoopne, mis tähendab, et see suudab õhust niiskust imada ja seda vabastada. See loob loomuliku niiskuspuhvri, hoides siseruumide niiskustaseme mugavas ja tervislikus vahemikus (tavaliselt 40–60%). See passiivne reguleerimine takistab hallituse ja kopituse kasvu ning vähendab vajadust mehaaniliste õhukuivatite või niisutite järele.
Mittetoksiline olemus: Stabiliseerimata maa on täiesti looduslik ja vaba lenduvatest orgaanilistest ühenditest (VOC) ja muudest kahjulikest kemikaalidest, mida leidub paljudes tavapärastes ehitustoodetes. Selle tulemuseks on parem siseõhu kvaliteet.
Soojusmahtuvus: Paksud maandseinad omavad suurt soojusmahtuvust. See tähendab, et nad neelavad päeva jooksul aeglaselt soojust ja vabastavad selle öösel aeglaselt. Kuumades ja kuivades kliimades hoiab see interjööri päeval jahedana. Mõõdukas kliimas ja hea passiivse päikeseenergia disainiga suudavad nad talvepäeval neelata päikesesoojust ja kiirata seda öösel tagasi ruumi, vähendades oluliselt küttekulusid ja luues stabiilse, mugava sisetemperatuuri aastaringselt.

Kultuuriline ja esteetiline rikkus

Maaehitised ühendavad meid koha ja selle ajalooga. Seinte värvid peegeldavad kohalikku geoloogiat, luues struktuure, mis on oma maastiku lahutamatu osa. Alates skulptuursetest kurvidest Inglismaa cob-majas kuni teravate, kihiliste joontega tambitud maa seinani Arizonas, on esteetilised võimalused laialdased ja sügavalt autentsed. See on kontrastis suure osa kaasaegse ehituse homogeensusega, pakkudes ainulaadset iseloomu ja käegakatsutavat sidet nii looduse kui ka traditsioonidega.

Ülemaailmne ringkäik maaehituse tehnikates

Maaehitus ei ole monoliitne kontseptsioon. See hõlmab rikkalikku tehnikate mitmekesisust, millest igaühel on oma ajalugu, metoodika ja ideaalne rakendus. Uurime mõningaid silmapaistvamaid meetodeid, mida kasutatakse kogu maailmas.

Adobe ja päikese käes kuivatatud tellised

Mis see on: Adobe on üks vanimaid ja levinumaid ehitustehnikaid Maal. Protsess hõlmab üksikute plokkide või telliste loomist liivase pinnase, savi, vee ja sageli kiulise sideaine, näiteks õlgede või männiokaste segust. Seejärel kuivatatakse need plokid päikese käes, enne kui need laotakse mudamördiga seinteks.

Protsess: Sobiv mullasegu valmistatakse ette, sageli süvendis, kus see segatakse veega plastilise konsistentsini. Õlgi lisatakse pragunemise vähendamiseks plokkide kuivamise ajal. See muda pressitakse seejärel puitvormidesse ja märjad tellised asetatakse tasasele, kuivale pinnale mitmeks nädalaks päikese kätte kuivama, neid perioodiliselt pöörates, et tagada ühtlane kuivamine.

Omadused:

Plussid: Madalad materjalikulud, lihtne tehnoloogia, suurepärane soojusmahtuvus, tulekindel.
Miinused: Töömahukas, aeglane ehitusprotsess, haavatav veekahjustustele, kui seda ei kaitsta korralikult suurte katuseräästaste ja tugeva vundamendiga. Madal tõmbetugevus ja võib maavärinate korral olla habras, kui seda ei tugevdata.

Globaalsed näited: Adobe on Ameerika Ühendriikide edelaosa kõrbealade tunnusmaterjal, mida on näha mitmekorruselises Taose Pueblos New Mexicos, UNESCO maailmapärandi nimistusse kuuluvas paigas, mis on olnud pidevalt asustatud üle 1000 aasta. See määratleb Ladina-Ameerika suurte piirkondade arhitektuuri Mehhikost Peruuni. Muistne linn Shibam Jeemenis, oma kõrguvate mudatellistest pilvelõhkujatega, on veel üks suurepärane näide adobe potentsiaalist.

Tambitud maa (Pisé de Terre)

Mis see on: Tambitud maa hõlmab niiske, teralise mullasegu, milles on kindel tasakaal liiva, kruusa, savi ja muda, tihendamist tugevatesse raketistesse. Kuna segu tihendatakse kihtidena, tekib tihe, monoliitne sein, millel on tohutu tugevus ja iseloomulik, kihiline välimus.

Protsess: Püstitatakse tugevad, korduvkasutatavad raketised (traditsiooniliselt puidust, nüüd sageli terasest või vineerist). Niiske mullasegu – mida sageli kirjeldatakse kui brownisegu konsistentsiga – asetatakse vormidesse 10–15 cm (4–6 tolli) kihtidena. Iga kiht tihendatakse seejärel pneumaatiliste või käsitsi tambitsatega, kuni see on tahke ja tihe. Protsessi korratakse, kuni saavutatakse soovitud seina kõrgus. Raketised saab seejärel peaaegu kohe eemaldada, et paljastada valmis seinasektsioon.

Omadused:

Plussid: Äärmiselt tugev ja vastupidav, kõrge soojusmahtuvus, tulekindel, kahjurikindel, kaunis esteetika. Võib olla kandev mitmekorruseliste hoonete puhul.
Miinused: Nõuab spetsiifilist pinnase terastikulist koostist (laboratoorsed testid on üliolulised), vaja on kulukaid ja raskeid raketisi, käsitsi tehes töömahukas, võib olla kallis spetsiifiliste oskuste ja varustuse tõttu.

Globaalsed näited: Tambitud maal on pikk ajalugu, osa Hiina müürist on ehitatud selle tehnikaga üle 2000 aasta tagasi. Tänapäeval kogeb see kaasaegses arhitektuuris suurt taassündi. Näideteks on Lääne-Austraalia ja California vapustavad kaasaegsed kodud, Nk'Mipi kõrbe kultuurikeskus Kanadas ja Herzog & de Meuroni arhitektide poolt Šveitsis ehitatud tunnustatud Ricola ürdikeskus, kus kasutati eelvalmistatud tambitud maa elemente.

Cob

Mis see on: Cob on monoliitne ehitusmeetod, mis kasutab mulla, vee ja õlgede segu kamakaid seinte käsitsi vormimiseks. Erinevalt adobe'st või CEB-st ei ole vorme ega telliseid; hoone vormitakse maast üles, kiht-kihi haaval.

Protsess: Muld, savi, liiv ja õled segatakse veega kokku, traditsiooniliselt jalaga suurel presendil. See loob jäiga, kiulise muda. See „cob” vormitakse seejärel kamakateks ja pressitakse vundamendile, ehitades seina üles kursustena ehk „tõstetena”. Igal tõstel lastakse enne järgmise lisamist veidi kuivada. Seinu kärbitakse sageli tõusmise ajal terava labidaga, et hoida neid loodis.

Omadused:

Plussid: Võimaldab orgaanilisi, skulptuurseid ja loomingulisi vorme (kumerused, nišid, sisseehitatud mööbel). Ei vaja erivarustust ega vorme. Kasutab kergesti kättesaadavaid materjale.
Miinused: Äärmiselt töömahukas ja väga aeglase ehitusajaga. Nõuab teatud oskuste taset tugevate ja stabiilsete seinte ehitamiseks.

Globaalsed näited: Cob on kuulus võluvate, sajanditevanuste majakeste poolest Devonis, Inglismaal. Tehnikat on ülemaailmselt taaselustanud loodusliku ehituse liikumine, paljude kaasaegsete, kunstiliste cob-kodudega, mida ehitatakse sellistes kohtades nagu Oregon, USA ja Briti Columbia, Kanada. See on tehnika, mis annab sügavalt jõudu iseehitajatele, kes on valmis investeerima oma aega ja tööjõudu.

Pressitud saviplokid (CEB)

Mis see on: CEB on traditsioonilise adobe-tellise kaasaegne areng. See hõlmab kergelt niiske mullasegu võtmist ja selle kokkusurumist kõrge rõhu all mehaanilises pressis. Tulemuseks saadud plokid on äärmiselt tihedad, ühtlased ja tugevad.

Protsess: Muld sõelutakse suurte osakeste eemaldamiseks. Seejärel segatakse see täpse, väikese koguse veega. See segu suunatakse käsitsi või hüdraulilisse pressi, mis rakendab tohutut survet, moodustades ploki. Nendel plokkidel on kohe pärast pressist väljumist suur tugevus ja need vajavad vaid lühikest kuivamisperioodi. Sageli lisatakse tugevuse ja veekindluse suurendamiseks väike protsent stabilisaatorit, näiteks tsementi (luues pressitud stabiliseeritud saviplokid ehk CSEB) või lupja.

Omadused:

Plussid: Ühtlane suurus ja kuju võimaldavad kiiret ja täpset müüritist õhukeste mördivuukidega. Palju tugevam ja veekindlam kui traditsiooniline adobe. Vähendatud kuivamisaeg võrreldes adobe'ga.
Miinused: Nõuab investeeringut mehaanilisse pressi. Nõuab siiski hea kvaliteediga mullasegu. Kui stabiliseeritakse tsemendiga, vähenevad mõned keskkonnaalased eelised veidi.

Globaalsed näited: Auroville'i Maainstituut Indias on ülemaailmne liider CEB-tehnoloogia, -uuringute ja -koolituse alal, olles kasutanud seda tuhandete hoonete ehitamiseks. Vabaühendused ja arenguagentuurid propageerivad CEB-sid laialdaselt Aafrikas ja Lõuna-Ameerikas vastupidavate ja taskukohaste koolide, kliinikute ja majade ehitamiseks.

Vits- ja savisein

Mis see on: See on komposiitehitusmeetod, kus karkassina kasutatakse painduva puidu või bambuse (vitsad) põimitud võret, mis seejärel krohvitakse kleepuva savi, mulla, õlgede ja mõnikord loomasõnniku (savi) seguga.

Protsess: Püstitatakse kandev (sageli puit-) karkass. Õhukesed, painduvad oksad või liistud põimitakse püstpostide vahele, et luua võrgutaoline paneel. Seejärel krohvitakse savisegu paksult vitsade mõlemale poolele, surudes seda tugevalt sisse, nii et see lukustub läbi võrestiku. Seejärel pind silutakse.

Omadused:

Plussid: Kerge, suurepärane seismiline vastupidavus oma paindlikkuse tõttu, kasutab väikese läbimõõduga puitu, mida on lihtne hankida.
Miinused: Ei ole kandev (see on täitesüsteem), madalam soojusmahtuvus ja heliisolatsioon võrreldes massiivsete maandseintega. Savisegu vajab regulaarset hooldust.

Globaalsed näited: Vits- ja savisein on kuulsalt nähtav Tudori-aegse Inglismaa ja keskaegse Euroopa ajaloolistes vahvärkmajades. See on traditsiooniline tehnika, mida kasutatakse kogu Aasias ja Aafrikas siseseinte ja tervete onnide loomiseks.

Kaasaegsed uuendused ja maaehituse tulevik

Maaehituse taassünd ei seisne pelgalt vanade tehnikate taaselustamises; see seisneb nende täiustamises kaasaegse teaduse, tehnoloogia ja disainipõhimõtetega, et vastata tänapäevastele vajadustele ja standarditele.

Edusammud stabiliseerimisel

Kuigi stabiliseerimata maa on puhtalt ökoloogilisest vaatenurgast ideaalne, on stabiliseerimine mõnikord vajalik ehitusnormide täitmiseks või vastupidavuse suurendamiseks niiskes kliimas. Kaasaegsed uuringud keskenduvad stabilisaatorite keskkonnamõju minimeerimisele. Portlandtsemendile tuginemise asemel kasutavad uuendajad lupja, millel on madalam tootmisenergia ja mis seob tardumisel uuesti CO2, või tööstuslikke kõrvalsaadusi nagu lendtuhk ja räbu. Geopolümeerid ja biopolümeerid (ensüümid või looduslikud tärklised) on samuti esile kerkimas kui tipptasemel, madala mõjuga stabilisaatorid.

Eelvalmistamine ja digitaaltehnoloogia

Et ületada arusaama maaehitusest kui aeglasest ja töömahukast, on tööstus uuenduslik. Eelvalmistatud tambitud maa paneelid, nagu need, mida kasutasid Herzog & de Meuron, luuakse kontrollitud tingimustes väljaspool ehitusplatsi ja tõstetakse seejärel kraanaga paika, mis kiirendab ehitust drastiliselt. Kõige futuristlikum areng on 3D-printimine maapõhiste segudega. Uurimisasutused ja ettevõtted nagu WASP (World's Advanced Saving Project) Itaalias arendavad suuremahulisi 3D-printereid, mis suudavad ekstrudeerida terveid hooneid kohalikust pinnasest, lubades revolutsiooni taskukohase eluaseme valdkonnas.

Integreerimine kaasaegse arhitektuuriga

Maapõhised materjalid on vabanemas oma puhtalt „rustikaalsest” kuvandist ja neid võtavad omaks maailmakuulsad arhitektid tipptasemel kaasaegsete projektide jaoks. Materjali tekstuurilist ilu, monoliitset kohalolu ja säästvaid omadusi hinnatakse luksuskodudes, veinitööstustes, kultuurikeskustes ja isegi ettevõtete peakorterites. See arhitektuurieliidi poolt peavoolus aktsepteerimine on ülioluline, et demonstreerida maast ehitamise mitmekülgsust ja keerukust.

Ehitusnormide ja standardite arendamine

Üks suurimaid takistusi maaehituse laialdasele kasutuselevõtule on olnud standardiseeritud ehitusnormide puudumine paljudes maailma osades. See tekitab ebakindlust arhitektidele, inseneridele ja ehitusjärelevalve ametnikele. Õnneks tehakse märkimisväärseid edusamme. Riikides nagu Uus-Meremaa, Saksamaa ja USA on nüüd olemas põhjalikud standardid maaehituse jaoks. Rahvusvahelised komiteed töötavad ülemaailmsete suuniste loomise kallal, mis teevad professionaalidel lihtsamaks maandkonstruktsioonide projekteerimise, lubade saamise ja kindlustamise, sillutades teed selle integreerimiseks peavoolu ehitusturule.

Praktilised kaalutlused teie maaprojekti jaoks

Kas olete inspireeritud maast ehitama? Edu sõltub hoolikast planeerimisest ja materjali ainulaadsete omaduste mõistmisest. Siin on mõned kriitilised kaalutlused.

Oma pinnase mõistmine: edu alus

Mitte iga pinnas ei sobi ehituseks. Ideaalne ehituspinnas on aluspinnas, mida leidub mulla pealiskihi all ja millel on tasakaalustatud segu savist, liivast ja mudast.

Savi on sideaine, mis hoiab kõike koos.
Liiv ja väikesed täitematerjalid tagavad konstruktsioonilise tugevuse ja vähendavad kahanemist.
Muda täidab tühimikke, kuid võib suurtes kogustes olla problemaatiline.
Orgaaniline aine (nagu juured ja huumus pealiskihist) tuleb eemaldada, kuna see laguneb ja nõrgestab struktuuri.

Lihtsad välikatsed, nagu purgikatse (mullaproovi loksutamine veega purgis ja selle kihtideks settimise laskmine) või lindi katse (niiske mulla pigistamine pöidla ja nimetissõrme vahel), võivad anda teile põhiidee oma pinnase koostisest. Suuremate projektide puhul on tungivalt soovitatav professionaalne laboratoorne testimine.

Kliimatundlik disain: hea kübar ja head saapad

Maaehituses on ajatu põhimõte: hoone vajab „head kübarat ja häid saapaid”. See tähendab:

Hea kübar: Avarad katuseräästad on hädavajalikud, et kaitsta seinu vihma ja otsese päikese eest.
Head saapad: Kõrge, veekindel vundament (sokkel), mis on valmistatud kivist, betoonist või põletatud tellisest, on ülioluline, et vältida vee pritsimist maapinnalt ja imbumist maandseinte alusesse.

Lisaks sellele peaks disain ära kasutama materjali soojusmahtuvust. Kuumas kliimas tähendab see väiksemaid, varjutatud aknaid. Külmas kliimas tähendab see suuri, lõunapoolseid (põhjapoolkeral) aknaid passiivse päikesesoojuse püüdmiseks, mida maandseinad salvestavad ja vabastavad.

Ekspertiisi ja ressursside leidmine

Kuigi põhimõtted on lihtsad, nõuab maast ehitamine oskusi ja kogemusi. See ei ole enamiku tavapäraste ehitajate jaoks standardpraktika. Otsige arhitekte, ehitajaid ja käsitöölisi, kes on spetsialiseerunud looduslikule ehitusele. Osalege praktilistes töötubades, et saada praktilisi kogemusi. Ülemaailmsed organisatsioonid nagu CRATerre Prantsusmaal ja Auroville'i Maainstituut Indias on hindamatud teadusuuringute, koolituse ja tehnilise teabe allikad. Veebifoorumid ja looduslikule ehitusele pühendatud kogukonnad võivad samuti pakkuda rikkalikult jagatud teadmisi ja tuge.

Kokkuvõte: jätkusuutliku pärandi ehitamine

Mullast ehitamine ei tähenda aja tagasi keeramist. See tähendab edasiminekut sügavama intelligentsusega – sellisega, mis tunnistab meie hoonete, meie tervise ja meie planeedi tervise sügavat seost. Meie jalge all olevad materjalid pakuvad käegakatsutavat, skaleeritavat ja elegantset lahendust paljudele kaasaegse ehitustööstuse ees seisvatele väljakutsetele. Kombineerides rahvapäraste traditsioonide püsivat tarkust kaasaegse teaduse täpsusega, saame luua hooneid, mis ei ole mitte ainult jätkusuutlikud, vastupidavad ja tõhusad, vaid ka ilusad, tervislikud ja sügavalt seotud oma keskkonnaga.

Üleminek maaehitusele on üleskutse uuele ehitajate põlvkonnale. See kutsub meid üles olema leidlikumad, loovamad ja vastutustundlikumad selles, kuidas me endale peavarju pakume. See on võimalus ehitada mitte ainult maju, vaid pärand vastupidavusest ja austusest maa vastu, mis meid kõiki toidab.