Строительство из соломенных блоков

Введение

Строительный метод с использованием соломенных тюков

Строительство с использованием соломенных тюков – это строительный метод, в котором соломенные тюки (обычно из пшеничной соломы) используются в качестве конструктивных элементов, теплоизоляции здания или и того, и другого. Этот метод строительства часто применяется в проектах природного строительства или "экологического" строительства. Исследования показали, что строительство из соломенных тюков является устойчивым методом, как с точки зрения используемых материалов, так и с точки зрения энергии, необходимой для отопления и охлаждения. Преимущества строительства из соломенных тюков по сравнению с традиционными строительными системами включают возобновляемость соломы, её стоимость, лёгкую доступность, естественную огнестойкость и высокую теплоизоляционную способность. К недостаткам относятся подверженность гниению, трудности с получением страхового покрытия и значительные требования к площади для хранения соломы. Исследования с использованием датчиков влажности, установленных в соломенной стене, показали, что в 7 из 8 точек содержание влаги было менее 20%. Это уровень влажности, который не способствует разрушению соломы. Однако, как и в случае строительства любого типа здания, правильное возведение соломенной стены имеет важное значение для поддержания низкого уровня влажности.

Метод

Строительство из соломенных тюков обычно состоит из укладки рядов тюков (часто в бегущую связь) на приподнятый фундамент или основание с влагозащитным барьером или капиллярным разрывом между тюками и их несущей платформой. Существует два распространенных типа соломенных тюков: связанные двумя шпагатами и связанные тремя. Тюк, связанный тремя шпагатами, больше по всем трем измерениям. Стены из тюков могут быть связаны между собой деревянными или бамбуковыми штырями (внутри тюков или на их поверхности) или проволочной сеткой, а затем оштукатурены или обмазаны глиной, либо на основе извести, либо на основе земли/глины. Тюки могут фактически обеспечивать несущую конструкцию здания ("несущие" или техника "Небраски"), как это было в первых примерах конца XIX века. Оштукатуренная конструкция из тюков также может быть спроектирована для обеспечения поперечной и сдвиговой устойчивости при ветровых и сейсмических нагрузках. В качестве альтернативы, здания из тюков могут иметь несущий каркас из других материалов, обычно из дерева или бруса, при этом тюки служат только теплоизоляцией и основанием для штукатурки ("заполнение" или "не несущая" техника), что чаще всего требуется в северных регионах и/или во влажном климате. В северных регионах потенциальная снеговая нагрузка может превысить прочность стен из тюков. Во влажном климате необходимость применения паропроницаемой отделки исключает использование цементной штукатурки. Кроме того, наличие деревянного или металлического каркаса позволяет возвести крышу до подъема тюков, что может защитить стену из тюков во время строительства, когда она наиболее уязвима к повреждению водой, за исключением самых засушливых климатических условий. Также может использоваться комбинация каркасной и несущей техник, называемая "гибридной" конструкцией из соломенных тюков. Соломенные тюки также могут использоваться как часть стенной системы "каркас и мембрана" (SMS), в которой тонкоармированный торкрет или набрызг-бетон соединены расширенной Х-образной легкой арматурой в головных соединениях тюков. В этой системе стен бетонная оболочка обеспечивает конструкцию, сейсмическое армирование и огнезащиту, а тюки используются в качестве опалубки и теплоизоляции. Университет Бата завершил исследовательскую программу, в рамках которой использовались панели "ModCell" – сборные панели, состоящие из деревянного несущего каркаса, заполненного соломенными тюками и оштукатуренного дышащей известью – для строительства "BaleHaus", здания из соломенных тюков на территории университета. Мониторинг конструкции, проведенный архитектурными исследователями университета, показал, что помимо снижения воздействия на окружающую среду, конструкция предлагает и другие преимущества, включая более здоровый образ жизни благодаря более высокому уровню теплоизоляции и регулированию влажности. Группа опубликовала ряд научных статей о своих результатах. Высокоплотные предварительно сжатые тюки (соломенные блоки) выдерживают более высокие нагрузки, чем традиционные полевые тюки (тюки, созданные с помощью пресс-подборщиков на фермах). В то время как полевые тюки поддерживают около определенной длины стены, высокоплотные тюки могут выдерживать не менее… Здания из тюков также могут быть построены из тюков, не содержащих соломы, – например, из переработанных материалов, таких как шины, картон, бумага, пластик и ковровые покрытия, – и даже из мешков, содержащих "тюки" из древесной щепы или рисовой шелухи. В Австрии построено здание, соответствующее энергетическому стандарту Passivhaus. В Южной Африке в пятизвездочном лодже из 10 000 соломенных тюков останавливались мировые лидеры Нельсон Мандела и Тони Блэр. В швейцарских Альпах, в небольшой деревне Накс-Мон-Нобль, в октябре 2011 года начались строительные работы по строительству первого в Европе отеля, полностью построенного из соломенных тюков. Harrison Vault в Джошуа-Три, Калифорния, спроектирован так, чтобы выдерживать высокие сейсмические нагрузки в этом районе, используя только конструкцию из тюков, реек и штукатурки. Эта техника успешно использовалась для строительства жилья из соломенных тюков в сельской местности Китая. Купола из соломенных тюков вдоль Сирийско-Африканского разлома в кибуце Лотан имеют внутренний геодезический каркас из стальных труб. Другой способ извлечь выгоду из использования соломы – это включить стены из соломенных тюков в существующую конструкцию. Соломенные тюки широко используются для утепления стен, но их также можно использовать для утепления крыш и перекрытий.

Straw bale building typically consists of stacking rows of bales (often in running bond) on a raised footing or foundation, with a moisture barrier or capillary break between the bales and their supporting platform. There are two types of straw bales commonly used, those bound together with two strings and those with three. The three string bale is the larger in all three dimensions. Bale walls can be tied together with pins of bamboo or wood (internal to the bales or on their faces), or with surface wire meshes, and then stuccoed or plastered, either with a lime based formulation or earth/clay render. The bales may actually provide the structural support for the building ("load bearing" or "Nebraska style" technique), as was the case in the original examples from the late 19th century. The plastered bale assembly also can be designed to provide lateral and shear support for wind and seismic loads. Alternatively, bale buildings can have a structural frame of other materials, usually lumber or timber frame, with bales simply serving as insulation and plaster substrate, ("infill" or "non loadbearing" technique), which is most often required in northern regions and/or in wet climates. In northern regions, the potential snow loading can exceed the strength of the bale walls. In wet climates, the imperative for applying a vapor permeable finish precludes the use of cement based stucco. Additionally, the inclusion of a skeletal framework of wood or metal allows the erection of a roof prior to raising the bales, which can protect the bale wall during construction, when it is the most vulnerable to water damage in all but the most dependably arid climates. A combination of framing and load bearing techniques may also be employed, referred to as "hybrid" straw bale construction. Straw bales can also be used as part of a Spar and Membrane Structure (SMS) wall system in which lightly reinforced gunite or shotcrete skins are interconnected with extended X shaped light rebar in the head joints of the bales. In this wall system the concrete skins provide structure, seismic reinforcing, and fireproofing, while the bales are used as leave in formwork and insulation. The University of Bath has completed a research programme which used ‘ModCell’ panels—prefabricated panels consisting of a wooden structural frame infilled with straw bales and rendered with a breathable lime based system—to build 'BaleHaus', a straw bale construction on the university's campus. Monitoring work of the structure carried out by architectural researchers at the university has found that as well as reducing the environmental footprint, the construction offers other benefits, including healthier living through higher levels of thermal insulation and regulation of humidity levels. The group has published a number of research papers on its findings. High density pre compressed bales (straw blocks) can bear higher loads than traditional field bales (bales created with baling machines on farms). While field bales support around of wall length, high density bales can bear at least
Bale buildings can also be constructed of non straw bales—such as those made from recycled material such as tires, cardboard, paper, plastic, and carpeting—and even bags containing "bales" of wood chips or rice hulls. in Austria which meets the Passivhaus energy standard. In South Africa, a five star lodge made from 10,000 strawbales has housed world leaders Nelson Mandela and Tony Blair. In the Swiss Alps, in the little village of Nax Mont Noble, construction works have begun in October 2011 for the first hotel in Europe built entirely with straw bales. The Harrison Vault, in Joshua Tree, California, is engineered to withstand the high seismic loads in that area using only the assembly consisting of bales, lath and plaster. The technique was used successfully for strawbale housing in rural China. Straw bale domes along the Syrio African rift at Kibbutz Lotan have an interior geodesic frame of steel pipes. Another method to reap the benefits of straw is to incorporate straw bale walls into a pre existing structure. Straw bales are widely used to insulate walls, but they may also be used to insulate roofs and sub floors.

Термические свойства

[[Файл:Библиотека Матама Строу Бейл Интерьер IMG 1443. JPG|thumb|upright|Вид интерьера библиотеки из соломенных блоков. Учитывая, что блоки имеют толщину более 30 см, теплоизоляционные свойства на дюйм ниже, чем у большинства других коммерческих типов изоляции, включая минеральную вату (3–4) и пенополистирол (~5). Стены из соломенных блоков обычно покрыты толстым слоем штукатурки, который обеспечивает равномерно распределенную тепловую массу, действующую в краткосрочном (суточном) цикле. Сочетание изоляции и тепловой массы создает отличную основу для пассивного солнечного проектирования зданий как зимой, так и летом. Как и в случае с большинством строительных материалов, теплопроводность имеет определенную степень неопределенности из-за влияния температуры, влажности и плотности. Однако, на основании оценки ряда литературных и экспериментальных данных, значение 0,064 Вт/(м·К) считается типичным расчетным значением для соломенных блоков при плотности, обычно используемой в строительстве. Сжатые и оштукатуренные стены из соломенных блоков также огнестойки. Согласно исследованиям, теплопроводность существенно не различается в зависимости от типа соломы. Анализировались образцы с плотностью от 63 до 350 кг/м³. Reif et al. и Cascone et al. Для разных температур и плотностей Vjelien исследовал четыре варианта одной и той же соломы: два варианта касались направления волокон относительно потока тепла – перпендикулярного и параллельного, а два других – макроструктуры: измельченной и дефибрированной соломы. Теплопроводность дефибрированной соломы была ниже, чем у измельченной.

Эффективность

Использование соломенных тюков в качестве теплоизоляции в зданиях изучалось многими авторами. Лиуцци и др.

Проблемы со сенокосами

Две основные проблемы, связанные со строительством из соломенных блоков, – это влага и плесень. В процессе строительства здания необходимо защищать от дождя и от попадания воды внутрь стен. При воздействии воды сжатая солома может расширяться из-за впитывания влаги. Это, в свою очередь, может привести к образованию новых трещин, через которые будет проникать еще больше влаги. Дальнейшее повреждение стен может быть вызвано плесенью, выделяющей потенциально токсичные споры в полости стен и в воздух. В жарком климате, где стены могут стать влажными изнутри, внутренняя температура может повышаться (из-за разложения пораженной соломы). Во время строительства в дома из соломенных блоков могут проникать крысы и мыши, поэтому необходимо принимать меры для предотвращения этого. Другая проблема связана с соломенной пылью, которая может вызывать затруднение дыхания у людей, страдающих аллергией на солому или сено. Несколько компаний разработали сборные стены из соломенных блоков. С использованием этих панелей пассивный экологичный дом можно легко собрать.