Сжатый земляной блок

Строительный материал

Строительство проекта CEB в Мидленде, штат Техас, август 2006 г.

Блок прессованного грунта ( CEB ), также известный как блок прессованного грунта или блок прессованного грунта , представляет собой строительный материал , изготовленный в основном из соответствующей смеси довольно сухого неорганического грунта , нерасширяющейся глины , песка и заполнителя . Формование блоков прессованной земли требует увлажнения, механического прессования под высоким давлением и последующей сушки полученного материала. Если блоки стабилизированы химическим связующим, например портландцементом, их называют блоками из сжатого стабилизированного земляного материала (CSEB) или блоками из стабилизированного земляного материала (SEB). Обычно при сжатии применяется давление около 3000 фунтов на квадратный дюйм (21 МПа), и исходный объем материала уменьшается примерно вдвое.

Создание CEB отличается от утрамбованной земли тем, что в последнем используется более крупная опалубка, в которую заливается земля и утрамбовывается вручную, создавая более крупные формы, такие как целая стена или несколько за один раз, а не строительные блоки. CEB отличаются от сырцовых кирпичей тем, что последние не сжимаются, а затвердевают в результате химических изменений, происходящих при высыхании на воздухе. Прочность на сжатие правильно изготовленного CEB обычно превышает прочность обычного сырцового кирпича. Для СМБ были разработаны строительные стандарты.

МСП монтируются на стены с использованием стандартных методов кладки кирпича и кладки . Раствор может представлять собой простую суспензию , изготовленную из той же смеси почвы и глины без заполнителя, которую распределяют или наносят очень тонким слоем между блоками для склеивания, или также можно использовать цементный раствор для обеспечения высокой прочности или когда строительство во время циклов замораживания-оттаивания вызывает стабильность. проблемы. Блоки Hydraform имеют форму, соединяющуюся между собой.

Разработка

Технология CEB была разработана для недорогого строительства, как альтернатива саману и обладающая некоторыми преимуществами. Коммерческая индустрия развивалась благодаря экологически чистым подрядчикам, производителям механических прессов и культурному признанию этого метода. В Соединенных Штатах большинство генеральных подрядчиков, строящих здания с помощью CEB, находятся в юго-западных штатах: Нью-Мексико , Колорадо , Аризоне , Калифорнии и, в меньшей степени, в Техасе . Эти методы и прессы уже много лет используются в Мексике и развивающихся странах .

Департамент водных ресурсов и лесного хозяйства Южной Африки считает, что CEB, называемый местными жителями «голландским кирпичом», является подходящей технологией для развивающейся страны, так же как саман , утрамбованная земля и глыба . Все используют натуральные строительные материалы. ^[1] В 2002 году Международный институт энергосбережения стал одним из победителей премии Всемирного банка по развитию рынка за проект по созданию энергоэффективной голландской машины для производства кирпича для жилищного строительства в Южной Африке. За счет производства более дешевых кирпичей из земли проект снизит стоимость жилья и одновременно будет стимулировать строительную индустрию. ^[2] Машина будет мобильной, что позволит производить кирпичи на месте из земли. ^[3]

Существуют различные типы производственных машин CEB, от ручных до полуавтоматических и полностью автоматизированных, с увеличением капиталовложений и производительности, а также снижением трудозатрат. Автоматизированные машины более распространены в развитых странах, а ручные — в развивающихся.

В одном образце был получен аномальный результат прочности на сжатие 45 МПа (6500 фунтов на квадратный дюйм). ^[4] Авторы этой статьи намеревались показать с помощью аномальных результатов испытаний, что земля реагирует иначе, чем хрупкая кладка, и, возможно, ее следует тестировать, используя другие методы, чем те, которые используются для традиционной хрупкой кладки.

Мексиканское социальное предприятие Échale предоставило 250 000 единиц жилья, из которых 30 000 — новые дома, в 28 мексиканских штатах. Компания Échale использовала CSEB, который она назвала «Экоблок», для строительства стен. ^[5]

Преимущества

• Минимальная потребность в растворе или его полное отсутствие, что снижает затраты на рабочую силу и материалы.
• Транспортные расходы: Подходящие грунты часто доступны на строительной площадке или рядом с ней.
• В некоторых случаях прочность может превышать стандарт ASTM для бетонных блоков (1900 фунтов на квадратный дюйм). В Индии наблюдаемая прочность на сжатие и изгиб CSEB при 28-дневном старении со стабилизацией цемента 9% составила 3,2 МПа (464 фунта на квадратный дюйм) и 1 МПа (145 фунтов на квадратный дюйм) соответственно. ^[6] При 7% цемента и песчаном грунте прочность на сжатие составляет 3–4 МПа (435–580 фунтов на квадратный дюйм). ^[7]
• Нетоксичность: как и кирпичи, материалы полностью натуральные, нетоксичные и не выделяют газов (за возможным исключением химически инертных благородных газов, таких как гелий или радон, если присутствуют природные радиоактивные материалы ).
• Звукоизоляция: важная особенность в густонаселенных кварталах, жилых районах, прилегающих к промышленным зонам.
• Огнестойкие: как и кирпичи, земляные стены не горят.
• Устойчивость к насекомым: как и кирпичи, насекомые не боятся, поскольку стенки прочные, очень плотные и не имеют пищевой ценности.
• Нет необходимости в технологическом нагреве при производстве или в прокаливании карбоната кальция (если не используется цемент), поэтому материал по своей природе является низкоуглеродистым и его можно довольно легко сделать углеродно-нейтральным (путем использования углеродно-нейтральной мощности для компрессионных машин).

Недостатки

• При использовании этого метода строительства требуется время ожидания, поскольку после прессования блоков материалы должны высохнуть.
• Смесь блокирующих блоков должна быть однородной и достаточно влажной. Если смесь слишком сухая, она разрушится после гидравлического прессования; но если в смеси слишком много воды, она не сможет затвердеть. ^[8]
• Существует также риск эрозии из-за погодных условий, таких как ветер или дождь, которые могут поставить под угрозу стабильность блоков. ^[9] Для обеспечения устойчивости стены к погодным условиям, таким как дождь и ветер, может потребоваться армирование штукатуркой. ^[10]
• Для компрессорных машин на месте требуется электроэнергия. ^[10] В автономных приложениях его часто обеспечивает дизельный генератор , что ухудшает углеродный баланс.
• Рабочая сила, обученная производить и строить блокировочные блоки, ограничена. ^[10]
• Поскольку эти блоки недостаточно изучены, долговечность этих блоков не наблюдалась ни в каких условиях, кроме сельской местности. ^[10]
• Как и у большинства неармированных каменных кладок, прочность на растяжение на порядки ниже, чем прочность на сжатие ; это ограничивает архитектурные возможности.
• Земляные блоки имеют тенденцию терять прочность и стабильность размеров при длительном контакте с водой. В некоторых случаях это может привести к полному распаду блока. ^[11]

Прессы

До 1980-х годов CEB использовался очень ограниченно. Он был известен в 1950-х годах в Южной Америке , где одна из самых известных печатных машин Cinva Ram была разработана Раулем Рамиресом в Межамериканском жилищном центре (CINVA) в Боготе, Колумбия. Cinva Ram — это одноблочный ручной пресс, в котором используется длинный ручной рычаг для привода кулачка , создающего высокое давление.

Промышленные производители производят гораздо более крупные машины с дизельными или бензиновыми двигателями и гидравлическими прессами, в которые смесь почвы и заполнителя поступает через бункер. Он подается в камеру для создания блока, который затем выбрасывается на конвейер.

В 1980-е годы широкое распространение получила технология прессования почвы. Франция , Англия , Германия , Южная Африка и Швейцария начали писать стандарты. Корпус мира , USAID , Habitat for Humanity и другие программы начали внедрять его в жилищные проекты.

Отделка

Для завершенных стен требуется либо усиленная связующая балка, либо кольцевая балка сверху или между этажами, а если блоки не стабилизированы, то штукатурная отделка, обычно штукатурная проволока / штукатурный цемент и / или известковая штукатурка. Стабилизированные блоки можно оставить открытыми без внешней штукатурки. В тропических условиях поликарбонатный лак часто используется для обеспечения дополнительного слоя защиты от влажной погоды. ^{[ нужна цитата ]}

Фонды

Нормы фундаментов аналогичны нормам для кирпичных стен. Стена CEB тяжелая. Фундаменты должны иметь толщину не менее 10 дюймов и минимальную ширину, которая на 33 процента превышает ширину стены. Если используется опорная стена, она должна простираться на высоту не менее восьми дюймов (200 мм) над уровнем внешней отделки. Для поддержки конструкции СМБ допускается конструкция траншеи с заполненным щебнем фундаментом и железобетонной балкой наверху. ^{[ нужна цитата ]}

Сила

Согласно стандарту стабилизации ASTM D1633-00, прессованный и отвержденный блок необходимо погрузить в воду на четыре часа. Затем его вытаскивают из воды и немедленно подвергают испытанию на сжатие. Блоки должны выдерживать минимум 300 фунтов силы на квадратный дюйм (psi) (2 МПа). Это более высокий стандарт, чем для Adobe, средний показатель которого должен составлять не менее 300 фунтов на квадратный дюйм (2 МПа).

Рекомендации

1. «Критические основы устойчивого развития для предоставления услуг в водном секторе» (PDF) . Департамент водных ресурсов и лесного хозяйства Южной Африки. Февраль 2008. с. 6 . Проверено 14 апреля 2014 г.
2. «ЮЖНАЯ АФРИКА: Победители в области сокращения бедности» . ИРИН. 11 января 2002 года . Проверено 14 апреля 2014 г.
3. «Жилье и рабочие места для лучшего будущего». Всемирный банк . 2002. Архивировано из оригинала 15 апреля 2014 г. Проверено 14 апреля 2014 г.
4. «Земляной блок с прочностью на сжатие более 45 МПа!». HAL Открытая наука. 2018 . Проверено 03 октября 2022 г.
5. Бреденорд, Ян; Кулшрешта, Яск (2023). «Сжатые стабилизированные земляные блоки и их использование в строительстве недорогого социального жилья». Устойчивость . 15 (6): 5295. дои : 10.3390/su15065295 .
6. «Влияние различных пропорций цемента на свойства сжатых стабилизированных земляных блоков (CSEB) - устойчивого недорогого жилищного материала» . DOI: 10.13140/2.1.4966.4963 Конференция: Международная конференция по устойчивой гражданской инфраструктуре, ASCE India, секция 17–18 октября 2014 г., Хайдарабад, Индия, Том: стр. 1000–1010 . Проверено 11 ноября 2014 г.
7. «Экспериментальный анализ сжатого земляного блока (CEB) с банановыми волокнами, противостоящими силам изгиба и сжатия» . Проверено 3 октября 2020 г.
8. «Разработка инновационных блоков блокировки». Исследовательские ворота . Проверено 4 ноября 2020 г.
9. Джаясингхе, К. (23 апреля 2007 г.). «Сравнительные характеристики кирпичей из обожженной глины и кирпичей и блоков из сжатого стабилизированного грунта». Инженер: Журнал Института инженеров, Шри-Ланка . 40 (2): 33. doi : 10.4038/engineer.v40i2.7137 . ISSN  2550-3219.
10. Гарг, Аян Анил; Ялавар, Амит; Камат, Анурадха; Джаганнатха Винай (2014). «Влияние различных пропорций цемента на свойства сжатых стабилизированных земляных блоков (CSEB) - экологически чистого недорогого жилищного материала». дои : 10.13140/2.1.4966.4963. {{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )
11. «На пути к устойчивому производству кирпича: обзор» . НаукаДирект . Проверено 20 ноября 2022 г.