Papercrete — это строительный материал , состоящий из переработанного бумажного волокна в сочетании с портландцементом или глиной , а также другими почвами. Впервые запатентованный в 1928 году Эриком Паттерсоном и Майком Маккейном [1] (которые изначально назвали его «падобе» и «волокнистый цемент»), он был возрожден в 1980-х годах. Он, как правило, воспринимается как экологически чистый материал из-за значительного содержания переработанных материалов, хотя это компенсируется наличием цемента, который выделяет CO2 во время производства. Материал также не имеет стандартизации, и поэтому для его правильного использования требуются осторожность и опыт. Однако оба изобретателя внесли значительный вклад в исследования по разработке необходимого оборудования для его изготовления, а также методов его использования в строительстве.
Бумага, используемая в бумажном бетоне, может быть получена из разных источников, включая газеты , почтовую макулатуру , журналы , книги . Для измельчения смеси перед ее смешиванием с цементом или глиной используется миксер. В зависимости от типа миксера бумагу может потребоваться предварительно замочить в воде.
Название papercrete происходит от того факта, что большинство формул используют смесь воды и цемента с целлюлозным волокном. Смесь имеет вид и текстуру овсянки, заливается в формы и высушивается на солнце, что очень похоже на процесс изготовления самана .
Высушенный арболит имеет очень низкую прочность, но разрушается при медленном сжатии (из-за большого содержания воздуха и, следовательно, сжимаемости), а не хрупким образом . Бетон и дерево (хотя сухая мягкая древесина может достигать R-2 на дюйм, высокое содержание влаги заметно снижает это значение) не известны своими изоляционными качествами; однако арболит также обеспечивает хорошую изоляцию.
Сообщается, что значение R для Papercrete находится в пределах от 2,0 до 3,0 на дюйм (2,54 см); [2] стены из Papercrete обычно имеют толщину от 250 до 300 мм (10–12 дюймов). В отличие от бетона или самана, блоки из Papercrete легкие, менее трети веса саманного кирпича сопоставимого размера. Papercrete, как правило, устойчив к плесени и полезен в качестве звукоизоляционного материала, однако плесень может развиться, если материал остается теплым и влажным слишком долго. [1]
Высушенный, готовый к использованию бумажно-цементный блок имеет шероховатую поверхность. Это увеличивает его площадь поверхности и обеспечивает очень прочную связь между блоками. Кроме того, готовая к формованию бумажно-цементная панель обеспечивает значительную гибкость в проектируемой форме конструкций, например, куполообразные потолки/крыши можно легко построить с помощью этого материала. При правильном смешивании и сушке бумажно-цементную панель можно оставлять открытой для воздействия стихий. В естественном состоянии это серая, волокнистая стена. Для более традиционного вида на нее можно нанести штукатурку.
Строительство из бумажного бетона имеет преимущество в том, что оно относительно недорогое, так как материалы дешевы и широко доступны. Кроме того, оборудование, подходящее для мелкомасштабного строительства, просто в проектировании и изготовлении.
По состоянию на 2007 год арболит не получил одобрения Международного совета по нормам . Это ограничивает его использование в городах США , где действуют строительные нормы, например, в этой области его нельзя использовать в качестве несущей стены. Однако его прочность в модельных конструкциях была доказана, что означает, что некоторые дома и небольшие коммерческие здания были построены с его использованием. [1] В этих небольших строительных проектах арболит используется в качестве заполняющей стены в сочетании с балками из конструкционной стали или другими несущими элементами. Однако мало или совсем нет доказательств его долгосрочной долговечности.
Научные испытания бумажного бетона были проведены Барри Фуллером в Аризоне и Заком Рабоном в Техасе. Фуллер руководит финансируемыми правительством исследованиями бумажного бетона через Инженерную школу Айры А. Фултона Университета штата Аризона . Он также является главой подкомитета Американского общества по испытаниям и материалам , и его цель — установить стандарты, которые приведут к принятию продукта в архитектурном сообществе и коммерциализации продукта, особенно для доступного жилья.
Структурные испытания были завершены на нескольких формулах бумажного бетона, и Фуллер утверждает, что прочность на сжатие бумажного бетона находится в диапазоне 0,97–1,10 МПа (140–160 фунтов на квадратный дюйм), в то время как другие, такие как Келли Харт, заявляют о 1,8 МПа (260 фунтов на квадратный дюйм). [3] Для сравнения, прочность на сжатие бетона колеблется от 15 до 70 МПа (2200–10200 фунтов на квадратный дюйм) в зависимости от применения. Более полезной мерой свойств бумажного бетона является его жесткость , то есть степень, в которой он сжимается под нагрузкой. Его жесткость во много раз меньше, чем у бетона, но достаточна для поддержки нагрузок на крышу в некоторых малоэтажных зданиях. [ необходима цитата ]
Papercrete также был испытан на прочность на разрыв . Фуллер отметил, что блок papercrete был эквивалентен сотне страниц бумаги — почти как каталог. Papercrete имеет очень хорошую прочность на сдвиг как блок. Боковая нагрузка подразумевает боковую силу — например, ветровую нагрузку на всю площадь внешней стены. Поскольку стены papercrete обычно имеют толщину не менее 300 мм (12 дюймов) и обычно скреплены арматурой , они могут быть прочными в боковом направлении.
Зак Рабон основал Mason Greenstar в Мейсоне, штат Техас, с целью производства и продажи коммерчески жизнеспособных блоков из арболита. Его продукт, Blox Building System, является единственным серийно выпускаемым коммерческим блоком из арболита на рынке. Он построил с его помощью несколько жилых зданий.
Квартал Mason Greenstar возник во время путешествия отца Рабона, Кента Рабона, в Марафон, штат Техас . Старший Рабон познакомился с Клайдом Т. Карри, владельцем гостевого дома Eve's Garden Organic Bed & Breakfast и центра экологических ресурсов.
Карри был одним из первых сторонников использования бумажного бетона и извлек выгоду из отсутствия строительных норм в небольшом горном сообществе Марафон. Карри построил четыре номера в гостевом доме частично или полностью из бумажного бетона и сейчас строит еще два, а также библиотеку и зону приема, полностью из бумажного бетона. Наряду с работой Фуллера в Университете штата Аризона, заведение Карри стало ресурсным центром для людей, интересующихся бумажным бетоном, и там периодически проводятся семинары.
У Рабонов был опыт строительства домов, и они владеют заводом по производству готового цемента в Мейсоне. Они вкладывали средства в исследования и испытания своего продукта в течение нескольких лет. Однако они считают свой продукт запатентованной формулой. Они подали заявку на отдельный патент, хотя патент на арболит уже был подан в 1928 году. Блок, разработанный Мейсоном Гринстаром, известен своей равномерной усадкой (все арболитовые блоки проходят длительный период высыхания, который включает некоторую усадку), что придает ему более острый край.
Фуллер отметил, что в ходе испытаний, которые он провел с блоком Рабона, он превзошел другие формулы.
В Центре регенеративных исследований им. Лайла был построен учебный модельный дом из бумажного бетона. Эта учебная модель является образцом домов, которые будут построены для устойчивого сообщества в Тихуане студентами Калифорнийского государственного политехнического университета в Помоне .
Различные смеси земля-бумага продвигаются под разными названиями. Смесь, в которой в качестве связующего используется глина вместо портландцемента, часто называют «Гибридный саман», «Фидобе» или «Падобе».
