Қағаз талшығы мен цементтен жасалған құрылыс материалы

Кіріспе

Цемент және қағаз талшығы

Papercrete – Портленд цементі немесе саз және/немесе басқа топырақ қосылған қайта өңделген қағаз талшығынан тұратын құрылыс материалы. 1928 жылы патенттелген, ол 1980 жылдары қайта жандандырылды. Мазмұнында қайта өңделген материалдың көп мөлшері болғандықтан, экологиялық таза материал ретінде қарастырылса да, цементтің болуы бұл артықшылықты жояды. Материал стандартталмаған, сондықтан оны дұрыс қолдану үшін сақтық пен тәжірибе қажет. Эрик Паттерсон мен Майк Маккейн, олар тәуелсіз түрде Papercrete-ті (бастапқыда "padobe" және "талшықты цемент" деп атаған) "ойлап тапқан" деп есептеледі, екеуі де оны жасауға арналған жабдықтарды зерттеуге және оны құрылыс саласында қолдану жолдарына үлкен үлес қосты.

Өндiру

Қолданылатын қағаз газет, мақұлсыз хаттар, журналдар, кітаптар сияқты әртүрлі көздерден алынуы мүмкін. Қоспаны ұнтақтау үшін араластырғыш пайдаланылады. Араластырғыштың түріне қарай, қағаз алдын ала суға малындырылуы мүмкін.

Стандарттау және коммерциялық қабылдау

2007 жылдан бастап қағазбетонды Халықаралық Кодекс Кеңесі мақұлдаған жоқ. Бұл оның құрылыс кодекстері қолданылатын АҚШ-тың көптеген қалаларының шегінде пайдалану ауқымын шектейді. Құрылыс кодекстері қолданылатын жерлерде оны жүк көтергіш қабырға ретінде қолданбайды. Дегенмен, оның үлгілік құрылыстардағы беріктігі дәлелденген, үйлер мен шағын коммерциялық ғимараттар салынуда. Ұзақ мерзімді тұрақтылығына қатысты нақты мәліметтер жоқ. Бұл шағын құрылыс жобаларында қағазбетоннан жасалған қабырғалар темір арқалықтармен немесе басқа да жүк көтергіш элементтермен бірге қолданылады. Қағазбетон атауын алған себебі, оның құрамында су, цемент және целлюлоза талшығы қоспасы бар. Талшық әдетте қайта өңделген газеттерден, лотерея билеттерінен және телефон анықтамалықтарынан алынады. Қоспа қарақұмық сияқты көрінеді және пішінге құйылып, күнде кептіріледі, бұл процеске балшық жасау да ұқсас. Кептірілген қағазбетонның беріктігі өте төмен, бірақ сынудың орнына баяу қысылу арқылы бұзылады (ауаның көп болуына және осыған байланысты қысылатындығына байланысты). Бетон мен ағаш (дегенмен құрғақ жұмсақ ағаш инчқа R 2-ге дейін жете алады, бірақ жоғары ылғалдылық бұл көрсеткішті айтарлықтай төмендетеді) оқшаулау қасиеттерімен танымал емес; алайда, қағазбетон да жақсы оқшаулауды қамтамасыз етеді. Қағазбетонның R мәні 2,0 және 3,0 аралығында (2,54 см) деп хабарланады; қағазбетон қабырғалары әдетте қалың болады. Бетоннан немесе балшықтан айырмашылығы, қағазбетон блоктары жеңіл, салыстырмалы өлшемдегі балшық кірпішінен үш есе жеңіл. Қағазбетон көбеюге кедергі келтірмейді және дыбыс өткізбейтін материал ретінде пайдалы. Қағазбетонды зерттеулерді Аризонадағы Барри Фуллер және Техастағы Зак Рабон жүргізді. Фуллер Аризона мемлекеттік университетінің Ира А. Фултон инженерлік мектебі арқылы қағазбетонға қатысты үкіметтік қаржыландырылатын зерттеулерді басқарады. Ол сондай-ақ Американың сынақ және материалдар қоғамының кіші комитетінің төрағасы, оның мақсаты – сәулетшілер қауымдастығында өнімді қабылдауға және өнімді коммерцияландыруға, әсіресе қолжетімді тұрғын үйлер үшін стандарттарды енгізу. Бірнеше қағазбетон формулаларында құрылымдық сынақтар жүргізілді және Фуллер қағазбетонның қысымға төзімділігі диапазонда екенін мәлімдейді, ал Келли Харт сияқты басқалар бетонның қысымға төзімділігі қолданылуына байланысты екенін айтады. Қағазбетонның қасиеттерін бағалау үшін оның қаттылығы, яғни жүктеме астында қысылу дәрежесі маңыздырақ. Оның қаттылығы бетоннан бірнеше есе аз, бірақ кейбір төмен ғимараттардың шатырларын көтеруге жеткілікті. Кептірілген, пайдалануға дайын қағазбетонның беті дөңгелек болады. Бұл оның бетін кеңейтеді және бір блоктан екінші блокқа берік байланыс жасауға мүмкіндік береді. Қағазбетонның тартылуға төзімділігі де тексерілді. Фуллер бір қағазбетон блогы жүздеген қағаз бетіне тең, шамамен каталог сияқты екенін атап өтті. Блок ретінде қағазбетонның қиып алуға төзімділігі жоғары. Бүйірлік жүктеме, мысалы, сыртқы қабырғаның бүкіл ауданына желдің түсуі. Қағазбетон қабырғалары әдетте ең аз қалыңдықта болады және әдетте арматурамен бекітіледі, сондықтан олар бүйірден берік болуы мүмкін. Зак Рабон Техас штатының Мейсон қаласында Mason Greenstar компаниясын коммерциялық тұрғыдан тиімді қағазбетон блогын өндіру және сату мақсатында құрды. Оның Blox Building System өнімі – нарықтағы жалғыз сериялық өндірістегі қағазбетон блогы. Ол бірнеше тұрғын үйлерді соның арқасында салған. Mason Greenstar блогының пайда болуы Рабонның әкесі Кент Рабонның Техастағы Марафонға жасаған сапарынан бастау алды. Аға Рабон Еваның бақшасы органикалық төсек-ауыз және экологиялық ресурстар орталығының иесі Клайд Т. Карримен танысты. Карри қағазбетонды ерте қолдаған және Маратонның шағын таулы қауымдастығында құрылыс ережелерінің болмауынан пайдаланған. Карри төсек-ауыз және таңғы ас бөлмесінің төрт бөлмесін ішінара немесе толығымен қағазбетоннан салған және кітапхана мен қабылдау бөлмесінен басқа тағы екеуін қағазбетоннан салуда. Қағазбетонның тез пішімделуі құрылыстардың жобаланған пішінінде үлкен икемділікті қамтамасыз етеді. Бұл материалдан көбінесе күмбезді төбелер/шатырлар жасалады. Фуллердің Аризона мемлекеттік университетіндегі жұмысымен қатар, Карридің мекемесі қағазбетонға қызығушылық танытқан адамдар үшін ресурстық орталыққа айналды және онда мерзімімен семинарлар өткізіледі. Рабондар бұрын үй салумен айналысқан және Мейсон қаласындағы дайын аралас цемент зауытының иелері. Олар өнімдерін зерттеуге және сынауға бірнеше жыл инвестициялады. Дегенмен, олар өнімдерін құпия формула деп санайды. Олар 1928 жылы қағазбетонға патент тіркелгеніне қарамастан, жеке патентке өтініш берді. Mason Greenstar ұсынған блок біртекті қысқаруымен (барлық қағазбетон блоктары кептіру кезінде қысқаруға ұшырайды) ерекшеленеді, бұл оған өткір жиекті береді. Фуллер оның Rabon блогында жүргізген сынақтарында басқа формулалардан жақсы нәтиже көрсеткенін айтты. Қағазбетонның бастау үшін аз шығын қажет ететін жоба екені айтылады. Материалдар арзан және кеңінен қол жетімді. Кішкентай масштабты құрылысқа қолайлы машиналарды жобалау және құрастыру оңай. Дұрыс араластырылып, кептірілген жағдайда қағазбетон қабырғасын сыртқы факторларға ұшыратуға болады. Табиғи күйде ол сұр, талшықты қабырға болып көрінеді. Көбірек дәстүрлі көрініс үшін оған тікелей штукатурка жағылуы мүмкін. Қағазбетоннан жасалған үлгі үй Lyle Center for Regenerative Studies-те салынды. Бұл үлгі Калифорния штатының Политехникалық университетінің Помона қаласындағы студенттері Тіхуанадағы тұрақты қауымдастық үшін салғалы отырған үйлердің үлгісі болып табылады.

As of 2007, papercrete lacks approval from the International Code Council. This limits its range of use within the city limits of most incorporated United States cities where building codes apply. It is not used as a load bearing wall where building codes apply. However, its strength in model structures has been proven, and homes and small commercial buildings are being constructed. There is little or no evidence of its long term durability. In these small building projects, papercrete is being used as an in fill wall in conjunction with structural steel beams or other load bearing elements. Papercrete gets its name from the fact that most formulas use a mixture of water and cement with cellulose fiber. The fiber is usually acquired from recycled newspaper, lottery tickets and phone books. The mixture has the appearance and texture of oatmeal and is poured into forms and dried in the sun, much like the process for making adobe. Dried papercrete has very low strength, but fails by slow compression (due to the large air content and hence compressibility) rather than in a brittle manner. Concrete and wood (though dry soft wood can be as high as R 2 per inch, high moisture content reduces this value markedly) are not known for their insulating qualities; however, papercrete also provides good insulation. Papercrete's R value is reported to be within 2.0 and 3.0 per inch (2.54 cm); papercrete walls are typically thick. Unlike concrete or adobe, papercrete blocks are lightweight, less than a third of the weight of a comparably sized adobe brick. Papercrete is mold resistant and has utility as a sound proofing material. Research tests into papercrete were carried out by Barry Fuller in Arizona and Zach Rabon in Texas. Fuller directs government funded research on papercrete through the Arizona State University Ira A. Fulton School of Engineering. He is also head of a subcommittee for the American Society for Testing and Materials, and it is his goal to set standards that will lead to acceptance of the product within the architectural community and commercialization of the product, especially for affordable housing. Structural tests have been completed on several papercrete formulas and Fuller claims the compressive strength of papercrete to be in the range, while others like Kelly Hart claim For comparison, the compressive strength of concrete ranges from depending on the application. A more useful measure of papercrete's properties is its stiffness, that is, the extent to which it compresses under load. Its stiffness is many times less than that of concrete, but sufficient for the support of roof loads in some low height buildings. Dried, ready to use papercrete has a rough surface. This increases its surface area and provides a very strong bond from one block to the next. Papercrete was also tested for its tensile strength. Fuller noted that a papercrete block was the equivalent of hundred of pages of paper almost like a catalog. Papercrete has very good shear strength as a block. Lateral load involves sideways force the wind load on the entire area of an outside wall for example. Because papercrete walls are usually a minimum of thick, and usually pinned with rebar, they may be strong laterally. Zach Rabon founded Mason Greenstar in Mason, Texas for the purpose of producing and selling a commercially viable papercrete block. His product, Blox Building System, is the only mass produced commercial papercrete block in the market. He has built several residential structures with it. The Mason Greenstar block had its genesis in a journey Rabon's father, Kent Rabon, made to Marathon, Texas. The elder Rabon made the acquaintance of Clyde T. Curry, the proprietor of Eve's Garden Organic Bed & Breakfast and Ecology Resource Center. Curry was an early proponent of papercrete and benefited from the lack of building regulations in the small mountain community of Marathon. Curry built four of the rooms at the bed and breakfast either partially or entirely out of papercrete and is in the process of building two more, in addition to a library and reception area, entirely out of papercrete. Papercrete's ready moldability provides considerable flexibility in the designed shape of structures. Domed ceilings/roofs may be commonly constructed with this material. Along with Fuller's work at Arizona State University, Curry's establishment has become a resource center for people interested in papercrete, and workshops are intermittently held there. The Rabons had prior experience as homebuilders and are owners of a ready mix cement plant in Mason. They invested in research and testing on their product for several years. However, they consider their product a proprietary formula. They filed for a separate patent even though a patent for papercrete had already been filed in 1928. The block developed by Mason Greenstar is known for its uniform shrinkage (all papercrete blocks go through a lengthy dry time that involves some shrinkage), giving it a sharper edge. Fuller has remarked that in tests he has performed on the Rabon block, it has outperformed other formulas. Papercrete is claimed to have benefit of being a project that involves little cost to start. The materials are claimed to be cheap and widely available. Machinery suitable for small scale construction is simple to design and construct. When properly mixed and dried, the papercrete wall can be left exposed to the elements. In its natural state, it is a grey, fibrous looking wall. For a more conventional look, stucco can be applied directly to it. A study model home made of papercrete has been built at the Lyle Center for Regenerative Studies. This study model is a sample of homes to be built for a sustainable community in Tijuana by students of California State Polytechnic University, Pomona.

Ұқсас материалдар

Түрлі топырақ-қағаз қоспалары әртүрлі аттармен таныстырылады. Портленд цементінің орнына балшықты байланыстырғыш ретінде қолданатын қоспаны көбінесе "Гибридті Адоб", "Фидоб" немесе "Падоб" деп атайды.