Földzsák építés

Mi az?

A földzsák építés (más néven homokzsák vagy csöves formájában "Superadobe" építés) egy olyan technika falak, kupolák és boltozatok építésére, amely során hosszú csöveket vagy egyedi zsákokat töltenek meg helyszíni földdel, rétegekben fektetik le őket, minden réteget laposra döngölnek, és a rétegeket két szál szögesdróttal rögzítik egymáshoz, amelyet a rétegek közé fektetnek.

Mire jó?

Tartós, hőtehetetlenséggel rendelkező, alacsony költségű falak és boltozatos vagy kupolás szerkezetek — gyökérpincék, tárolóépületek, műhelyek, kis otthonok — építésére, nagyrészt a helyszínen kiásott földből, minimális vásárolt anyaggal és nehézgépek nélkül. Alkalmas katasztrófaelhárításra és menekültszállásokra, gyors, alapozás-könnyű építésre távoli területeken, rossz faellátottságú helyszíneken, és olyan helyzetekben, ahol egy csak nyomásra tervezett, falazatszerű szerkezet kívánatos a szeizmikus és robbanási terhelésekkel szembeni ellenállása miatt.

A mögötte rejlő fizika

Feltöltve és döngölve a zsák belsejében lévő föld sűrű, kohéziós tömegként viselkedik, amelyet az anyag korlátoz – elvileg hasonlóan a tömörített vagy döngölt földhöz, szilárdságát a talajrészecskék közötti súrlódásból nyeri nyomás alatt. A rétegek közötti szögesdrót mechanikai reteszelést biztosít, így a rétegek nem csúszhatnak el egymáshoz képest, hasonló szerepet játszva, mint a habarcs a téglafalazatban, de főként súrlódás és reteszelés, nem pedig tapadás révén működik. A zsák anyaga ideiglenes zsaluzatként szolgál, amíg a föld tömörödik és megköt; miután tömörödött, és különösen, ha a földnek van némi agyagtartalma vagy hozzáadott stabilizátor, például mész vagy cement, a fal kohéziós szilárdságot nyer, nagyrészt függetlenül a zsáktól. A rétegek konzolos spiráljaként épített kupolák és boltozatok tiszta nyomás alatt működnek, mint egy kő- vagy vályogkupolák – szerkezetileg hatékony elrendezés egy olyan anyag számára, amely lényegében nem rendelkezik szakítószilárdsággal. Mivel a földdel töltött falak jelentős térfogati hőkapacitással rendelkeznek, hőtehetetlenségként is funkcionálnak, elnyelve a nappali hőt és lassan leadva azt – ugyanaz az elv, amelyet tudatosan alkalmaznak a passzív szoláris fűtési tervezésben (lásd a kapcsolódó témát).

Története

Földdel vagy homokkal töltött zsákok használata gyors erődítésre régi katonai gyakorlat – a "homokzsák" szó szó szerinti eredete. A földzsák építés, mint tudatos építészeti technika, az 1970-es évektől az 1990-es évekig fejlődött és vált népszerűvé, leginkább az iráni-amerikai építész, Nader Khalili által, aki kifejlesztette a "Superadobe"-ot – hosszú szövetcsöveket, amelyeket földdel töltöttek meg és tekercsben fektettek le kupolák és boltozatok kialakítására – részben a NASA földön kívüli építés iránti érdeklődésével kapcsolatos munkák révén, részben pedig alacsony költségű lakhatásként katasztrófaelhárításra és menekültek számára, a California Institute of Earth Art and Architecture (Cal-Earth) intézetén keresztül. Azóta humanitárius menedékhely projektekben, valamint hálózaton kívüli és természetes építési közösségekben használják világszerte.

Egyszerű változat

Egyedi szövött polipropilén zsákok (takarmány- vagy rizszsákok) megtöltve helyszíni földdel, amelyet munkálható, vályogszerű állagúra nedvesítettek, átfedő rétegekben elhelyezve egy egyszerű, kaviccsal töltött törmelékárokra, minden réteget kézi döngölővel laposra döngölve, mielőtt a következő réteget lefektetnék, két szál szögesdróttal futtatva minden réteg tetején, hogy a következő réteget rögzítse. Az egyenes falak a legegyszerűbb forma; kör alakú alaprajz vagy hozzáadott támasztás stabilitást biztosít anélkül, hogy külön koszorúgerendára lenne szükség.

Haladó változat

Hosszú, folyamatos szövött policsövek – egyedi zsákok helyett – fokozatosan megtöltve, ahogy a réteget lefektetik, konzolos spirálban felépítve, hogy belső zsaluzat nélkül önfenntartó kupolát vagy boltozatot képezzenek (Khalili Superadobe módszere), gyakran stabilizált talajkeverékkel (kis százalékban mész vagy cement hozzáadva a töltelékhez extra víz- és erózióállóság érdekében), és belülről és kívülről föld-, mész- vagy cement alapú vakolattal befejezve az időjárás elleni védelem érdekében, az ajtó- és ablaknyílásokat ideiglenes keretekkel és áthidalókkal keretezve.

Ipari változat

Nincs gépesített tömeggyártási változat a szokásos értelemben – a földzsák továbbra is munkaigényes, helyszínen épített technika –, de a nagyobb, szervezett projektek szabványos zsák- vagy csőméreteket, tesztelt stabilizátor arányú mérnöki talajkeverékeket, géppel kevert talaj-cement vagy talaj-mész tölteléket, és alkalmanként kis méretű döngölő- vagy keverőberendezéseket használnak, amelyeket több egységből álló humanitárius és katasztrófaelhárítási lakásprogramokban, valamint egyes üdülőhelyeken és öko-építési fejlesztésekben alkalmaznak, amelyek nagyméretű földzsák kupolákat építenek, plusz néhány mérnöki változatot, amelyet a szabványoknak megfelelő szeizmikus teljesítményre teszteltek.

Saját építése

1. Helyszín és talajvizsgálat: ássunk egy próbagödröt, és ellenőrizzük, hogy a talaj nem tiszta homok vagy tiszta agyag – a jó tölteléknek van némi agyagtartalma a kohézióhoz, de mégis ésszerűen vízáteresztő (egy egyszerű üveg-rázási vagy "szalag" teszt szűrheti).
2. Alapozás: ássunk egy sekély törmelékárkot, amelyet kaviccsal töltünk meg az első réteg alá a vízelvezetés érdekében, különösen ott, ahol a fal találkozik a talajszinttel – a nedvesség a földzsák fal fő ellensége.
3. Töltés: nedvesítsük meg a talajt munkálható állagúra (ökölbe szorítva éppen tartania kell az alakját, csepegés nélkül), és töltsük meg a zsákokat vagy csöveket, hagyva őket eléggé alultöltve ahhoz, hogy laposra lehessen döngölni.
4. Fektetés és döngölés: fektessük a zsákokat futó kötéssel, eltolva a varratokat sorról sorra, és döngöljük le minden réteget szilárdan vízszintesre, mielőtt a következőt hozzáadnánk.
5. Stabilizálás a rétegek között: futtassunk két szál 4-pontos szögesdrótot minden ledöngölt réteg tetején, mielőtt a következőt lefektetnénk, rögzítve a rétegeket egymáshoz és ellenállva az oldalirányú csúszásnak.
6. Nyílások és koszorúgerenda: keretezzük az ajtó- és ablaknyílásokat ideiglenes keretekkel, és fedjük le a falat egy folyamatos koszorúgerendával (fa vagy vasbeton), hogy összekössük a fal tetejét – különösen fontos szeizmikus területeken.
7. Védelem: vakoljuk vagy simítsuk be mindkét felületet azonnal (föld-, mész- vagy cementvakolat); a napnak és esőnek kitett polipropilén zsákok idővel lebomlanak.

Gyakori hibák

• Túl nedves vagy túl száraz töltelék – a túl nedves nem tömörödik vagy döngölődik megfelelően, és sokkal tovább tart a kötése; a túl száraz egyáltalán nem tapad össze.
• Nincs alapozási vízelvezetés – a víz felszívódása az alaprétegbe az egyik leggyakoribb meghibásodási mód.
• A szögesdrót kihagyása a rétegek között – a rétegek elcsúszhatnak, különösen íveken és kupolákon.
• A zsákok túl hosszú ideig vakolat nélkül, UV-sugárzásnak és időjárásnak kitéve hagyása – a polipropilén anyag lebomlik napfény hatására.
• Teljes kupola építése érvényesített konzolszög követése nélkül – a túl meredek konzol összeomolhat, mielőtt megköt.
• Nincs koszorúgerenda vagy áthidaló a nyílások felett, ami repedésekhez vezet az ajtók és ablakok felett.

Hogyan mérjük

Egyszerű helyszíni tesztek az építés során: talajnedvesség "szorítógolyó" teszt (egy maréknyi földnek tartania kell az alakját, de nem szabad csepegnie), üveg-ülepítési teszt az agyag/iszap/homok arányának becslésére használat előtt, és a döngölt réteg magasságának és vízszintjének ellenőrzése egy egyenes léccel és vízmértékkel. Ahol a pontosság számít, a töltelék korlátozás nélküli nyomószilárdsága laborban tesztelhető. A folyamatos teljesítményt a falrepedések, az eső utáni vakolat eróziója, és – mivel a hőtehetetlenség az egyik előny – a belső hőmérséklet-ingadozások összehasonlítása a külső hőmérséklettel követik nyomon.

Videók

(TODO)

Letölthető PDF

(TODO)