Stampferdekonstruktion

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Hintergrund

Stampflehm ist im Wesentlichen künstliches Sedimentgestein. Anstatt jahrtausendelang unter tiefen Bodenschichten komprimiert zu werden, wird es in Minuten durch mechanisches Verdichten richtig aufbereiteter Erde gebildet. Die Verdichtung kann manuell mit einem hammerähnlichen Gerät, mechanisch mit einer hebelbetriebenen Ziegelpresse oder pneumatisch mit einem luftbetriebenen Stopfwerkzeug erfolgen. Die dynamische Verdichtung mittels Hand- oder Motorstampfer verdichtet nicht nur den Boden, sondern bringt die einzelnen Schmutzpartikel auch in Schwingung und verdrängt sie so dicht wie möglich. Am Ende ist Stampflehm etwa so stark wie Beton.

Häuser aus Stampflehm haben gegenüber der Holzrahmenbauweise mehrere Vorteile. Die Wände sind feuerfest, verrottungsbeständig und unempfindlich gegen Termiten. Die soliden, 45,72-60,96 cm dicken Wände sind nahezu schallisoliert. Die massiven Wände sorgen für eine angenehme Temperatur im Haus und dämpfen Temperaturschwankungen, die normalerweise an heißen Sommertagen oder kalten Winternächten auftreten. Wenn es so konzipiert und ausgerichtet ist, dass die Sonnenenergie optimal genutzt wird, kann ein Stampflehmhaus mit 80 % weniger Energieverbrauch komfortabel sein als ein Holzhaus. Andererseits ist die anfängliche Konstruktion etwa 5 % teurer als die Holzrahmenkonstruktion, da sie sehr arbeitsintensiv ist.

Verlauf

Die Menschheit nutzt die Erde selbst seit Jahrtausenden, um Häuser und andere Gebäude zu bauen. Jericho, die älteste Stadt der Geschichte, wurde aus Erde gebaut. Tempel, Moscheen und Kirchen wurden im gesamten antiken Nahen Osten aus Lehmziegeln und Stampflehm gebaut. Ägyptische Pharaonen beherrschten Städte aus Stampflehm. Im Fernen Osten wurde die Technik nicht nur für Häuser verwendet, sondern sogar für den Bau alter Vorläufer der Chinesischen Mauer. Römer und Phönizier brachten die Technologie nach Europa, wo sie mehr als 2.000 Jahre lang genutzt wurde.

In den Vereinigten Staaten erfreute sich der Stampflehmbau von 1780 bis etwa 1850 einer Zeit der Popularität, als massenproduzierte gebrannte Ziegel und Schnittholz leicht verfügbar wurden. Mit Ziegeln und Bauholz, die als modernere und elegantere Materialien als Dreck galten, ließen sich Häuser schneller und einfacher bauen. Die Lieferengpässe nach dem Ersten Weltkrieg und während der Weltwirtschaftskrise brachten den Stampflehmbau für zwei Jahrzehnte wieder in Mode. Frank Lloyd Wright entwarf Häuser aus Stampflehm.

Als der Zweite Weltkrieg endete, sah sich das Land einer großen Nachfrage nach Wohnraum gegenüber, und während des Krieges wandten sich Fabriken der Herstellung von Baumaterialien zu, die für schnellere Bauarten verwendet werden konnten. Stampflehm wurde beiseite gewischt, bis es in den umweltbewussten 1970er Jahren wieder populär wurde. Eine modifizierte Version der Technik, erfunden von Michael Reynolds, verwendet mit Erde vollgestopfte Bausteine ​​ausrangierter Autoreifen. Diese Häuser halten nicht nur gebrauchte Reifen von Deponien fern, sondern können auch von unerfahrenen Erstbauern gebaut werden. Wenn ein Hausbesitzer die unbezahlte Arbeit von sich selbst, Verwandten und Freunden in Anspruch nimmt und viele der Baumaterialien kostenlos erhalten kann, können die Baukosten auf weniger als die Hälfte der eines Holzhauses reduziert werden.

Über Jahrtausende hinweg wurde der Stampflehmbau persönlich von einer Baumeistergeneration an die nächste gelehrt. Im Amerika des frühen 20. Jahrhunderts gab es ein solches Netzwerk erfahrener Baumeister nicht. Das US-Landwirtschaftsministerium hat ein Handbuch mit dem Titel Stampflehmwände für Gebäude entwickelt und veröffentlicht die den Leuten gezeigt hat, wie sie ihr eigenes Zuhause bauen können. In Fachzeitschriften wurde über Forschungsprojekte zur Verbesserung der Methoden und Qualität des Stampflehmbaus berichtet, und von 1926 bis 1950 erschienen mehr als 100 Artikel über Stampflehm in Fach- und Publikumsmagazinen.

Mehrere neuere Innovationen erhöhen die Geschwindigkeit und Leichtigkeit der Konstruktion und verbessern die strukturelle Integrität des Endprodukts. Mit pneumatischen Stampfern lässt sich beispielsweise Boden viel schneller verdichten als mit der traditionellen manuellen Methode. Einfach zu montierende Formen ermöglichen es, Wände als massive Platten zu bauen, anstatt sie in aufeinanderfolgenden Schichten ein oder zwei Fuß auf einmal aufzubauen. Mit altbewährten manuellen Methoden kann eine vierköpfige Besatzung pro Tag eine Stampflehmmauer von 12,19 bis 15,24 m² errichten; Mit Elektrowerkzeugen kann dieselbe Crew 91,44 m² pro Tag bauen. David Easton, Gründer von Rammed Earth Works, hat mehrere erdbebensichere Konstruktionen entwickelt, um die Wände zu verstärken und strukturell zu integrieren; Die Wahl der Konstruktionsalternative hängt von mehreren Überlegungen ab, einschließlich der Entfernung zur nächsten seismischen Verwerfung.

Rohstoffe

Wie der Name schon sagt, ist das Hauptmaterial beim Stampflehmbau die Erde selbst. Es gibt fünf Grundtypen von Erde (Kies, Sand, Schluff, Ton und organischer Boden), und der Schmutz an einem bestimmten Ort ist im Allgemeinen eine Kombination aller oder der meisten dieser Arten. Historisch gesehen bestanden die langlebigsten Stampflehmwände aus Erde, die zu 70 % aus Sand und zu 30 % aus Lehm bestand. Der Boden einer neuen Baustelle wird auf seine Eignung geprüft. Organisches Material muss aus dem Boden entfernt werden und bei Bedarf kann ein anderer Bodentyp transportiert und mit dem vorhandenen Schmutz vermischt werden, um eine funktionierende Mischung zu erhalten. Zement kann dem Boden zugesetzt werden, um sowohl seine Festigkeit als auch seine Beständigkeit gegen Feuchtigkeit zu erhöhen – normalerweise in etwa einem Viertel des Verhältnisses, das zur Herstellung von Beton verwendet würde.

Bewehrungsstäbe aus Stahl werden in den Fundamenten und manchmal in den Wänden platziert. Sperrholz wird verwendet, um die abnehmbaren Schalungen für den Standardbau aus Stampflehm herzustellen. Platten aus dreiviertel Zoll (1,9 cm) Sperrholz sind dick genug. Besonders gut funktionieren High-Density-Overlay-Platten (HDO), die einseitig mit einer dünnen Kunststoffbeschichtung versehen sind, da sie sich nach dem Bau leichter von der Wand lösen. Dies hinterlässt nicht nur ein sauberes Finish auf der gerade fertiggestellten Wand, sondern lässt die Schalungsbretter auch in gutem Zustand für zukünftige Projekte.

Beim Reifenbau aus Stampflehm werden neben verdichtetem Boden ausrangierte Autoreifen, Aluminiumdosen und Pappe verwendet. Ungefähr 1.000 Reifen werden verwendet, um die Wände eines 609,6 Quadratmeter großen Hauses zu bauen.

Design

Stampflehmhäuser sind maßgefertigt, um den Standort möglichst energieeffizient zu nutzen. Sie können erfolgreich für viele Klimaregionen ausgelegt werden, auch für Feuchtgebiete mit kalten Wintern. Die Größe und Platzierung der Fenster ist ein wichtiger Faktor, um die Solarwärme im Winter und die kühlende Brise im Sommer zu nutzen. Das Haus kann so positioniert werden, dass es Hügel nutzt, die Schutz vor Stürmen bieten. Schattenspendende Bäume oder Spalierreben bieten Schutz vor der Sommerhitze, lassen aber im Winter warmes Sonnenlicht zu.

Der Herstellungsprozess
Prozess

Stampflehmhäuser können auf drei grundlegende Arten gebaut werden. Einzelne Stampflehmziegel können mit Standardbautechniken geschalt und verwendet werden; tatsächlich können solche Ziegel verwendet werden, um die Böden in einem Stampflehmhaus zu bilden, das mit anderen Techniken gebaut wurde. Standardmäßiger Stampflehmbau beinhaltet das Aufrichten von Holzschalungen und das Verdichten Beim Standard-Stampferdebau werden Holzformen aufgestellt und der vorbereitete Boden in diese Formen verdichtet, die nach den Wänden entfernt werden sind fertiggestellt. Bei der Reifenmethode wird einfach eine Reihe gebrauchter Autoreifen auf den Betonfundament gelegt, vielleicht zentriert um Stahl Bewehrungsstäbe, die aus dem Fundament herausragen. Anschließend werden die Reifen mit Erde gefüllt. Ungefähr 1.000 Reifen werden verwendet, um die Wände eines 2.000 ft² großen Hauses zu bauen. den vorbereiteten Boden in diese Formen, die nach Fertigstellung der Wände entfernt werden. Das Stampflehm-Reifenverfahren ist eine häufig verwendete Alternative. Die folgenden Beschreibungen sind Übersichten über die Standard- und Reifenmethoden.

Vorbereitung der Website

• 1 Ein oder zwei Zoll (2,5–5 cm) Mutterboden werden von der Baustelle entfernt und gelagert, damit er um das fertige Bauwerk herum ersetzt werden kann. Organische Stoffe wie Unkraut und Wurzeln werden entfernt und können zur Verwendung in der Landschaftsgestaltung nach dem Bau kompostiert werden. Nachdem das Gelände geräumt ist, wird der Umriss des Hauses abgesteckt. Der Boden wird bis zu einer Tiefe ausgehoben, die eine ebene Oberfläche garantiert; der Aushub umfasst die Grundfläche des Gebäudes sowie eine umlaufende Pufferzone von 3 ft (1 m). Es kann ein Graben ausgehoben werden, damit die Wände bis zu einer Tiefe unterhalb der Winterfrostgrenze im Boden verankert werden.

Den Grundstein legen

• 2 Das Fundament aus Stahlbeton besteht aus einem Fundament, das je nach Stärke des Untergrundes so schmal wie die Wandstärke oder bis zu dreimal so dick sein kann. Das Fundament wird über dem Bodenniveau verlängert, um eine kurze "Stängelwand" zu bilden, die die Stampflehmwände mit dem Fundament verbindet. Je nach architektonischer Gestaltung kann auch eine Plattendecke gegossen werden.

Analyse des Bodens

• 3 Zur Feststellung der Baustoffeignung des örtlichen Bodens werden verschiedene Prüfungen durchgeführt. Ein Partikelbestimmungstest zeigt beispielsweise die relativen Anteile von Sand und Schluff in der Probe. Ein Verdichtungstest wird durchgeführt, indem eine Schlammkugel geformt und aus einer Höhe von 3 Fuß (1 m) fallen gelassen wird; der Grad, in dem die Kugel beim Aufprall zerfällt, zeigt ihre Nützlichkeit für das Bauen. Andere, genauere Tests können in einem geotechnischen Labor durchgeführt werden. Ist der heimische Boden zum Bauen ungeeignet oder nicht ausreichend, kann er mit Boden aus einer anderen Quelle vermischt oder durch diesen ersetzt werden. Der Boden kann aus einem Steinbruch gekauft oder als Abfall von einer nahegelegenen Baustelle bereitgestellt werden, in diesem Fall könnte er kostenlos oder zu geringen Kosten geliefert werden.

Die Wände einrahmen

• 4 Traditionell wurden Holzformen verwendet, um Wände von 2 Fuß (0,6 m) auf einmal aufzubauen. Nachdem die Form mit vollständig verdichtetem Erdreich gefüllt war, wurde sie entfernt und zurückgesetzt, um den nächsten Wandabschnitt zu bilden. Effizientere Methoden ermöglichen jetzt die Konstruktion von Schalungen für die gesamte Wandhöhe (auch mehrgeschossig). Horizontal kann das Fachwerk die gesamte Länge der Wand bilden, oder es kann kürzere Platten [z. B. 2,44 m (8 Fuß) lang] bilden, die durch Lücken von 15 cm (6 Zoll) getrennt sind und mit Stahlbeton für eine verbesserte strukturelle Festigkeit gefüllt werden können. Framing ist ein wichtiger Bestandteil des Bauprozesses, sowohl in Bezug auf Bedeutung als auch auf Zeit; Das Füllen und Verdichten des Bodens in den Formen dauert normalerweise weniger Zeit als das Setzen, Ausrichten und Entfernen des Rahmens.

  Bei Stampflehmreifenbauweise werden keine Holzformen verwendet. Eine Reihe gebrauchter Autoreifen wird einfach auf den Betonfundament gelegt, vielleicht zentriert um Stahlbewehrungsstäbe, die aus dem Fundament herausragen. Nachdem jede Reifenschicht befüllt und verdichtet wurde, wird eine weitere Schicht hinzugefügt, die um den halben Reifendurchmesser von der darunter liegenden Schicht versetzt ist.

Den Boden stopfen

• 5 Traditionelle Stampfer bestehen aus einem schweren Holzblock mit einem Griff, der sich nach oben durch die Mitte erstreckt. Eine kompaktere Version kann aus einer 4 Zoll (10 cm) großen quadratischen Stahlplatte hergestellt werden, die an einen Abschnitt von 1 Zoll (2,5 cm) Rohr geschweißt ist. Eine 10-15 cm lange Schicht angefeuchteter Erde wird in die Form gelegt, und ein Arbeiter lässt den Stampfer aus einer Höhe von 30-46 cm (12-18 Zoll) fallen. Tatsächlich wird die meiste Arbeit jetzt mit pneumatischen Tampern schnell erledigt, und manuelle Geräte werden nur in engen Räumen um Elektrokästen oder Sanitärrohre verwendet. Nach vielen Wiederholungen mit dem Stampfer über die gesamte Oberfläche der Schicht ändert sich das Geräusch des auftreffenden Stampfers von einem dumpfen Schlag in ein klingelndes Geräusch. Dies geschieht, wenn der Boden auf etwa die Hälfte seines ursprünglichen Volumens verdichtet ist. An diesem Punkt wird eine weitere Schicht vorbereiteter Erde hinzugefügt und der Stampfvorgang wiederholt. Wenn das Stampfen beendet ist, werden die Holzformen entfernt.

  Der Stopfvorgang ist anders, wenn Reifen als Rahmen verwendet werden. In diesem Fall wird ein Stück Pappe über den Boden des Lochs im Reifen gelegt und angefeuchtete Erde in den Reifen geschaufelt. Der Schmutz wird von Hand in das Innere des Reifens gepackt und dann durch wiederholte Schläge mit einem Vorschlaghammer verdichtet. Mit dieser Technik können etwa drei Schubkarrenladungen (350 lb oder 158,9 kg) Erde in jeden Reifen gepackt werden. Durch das Aufstoßen des Schmutzes wölben sich die Reifenwände und verriegeln den Reifen mit der darunter liegenden Reihe. Wenn zusätzliche Schichten hinzugefügt werden und die Wand höher wird, müssen Gerüste gebaut werden, damit die Arbeiter beim Füllen und Stampfen der Reifen einen Platz zum Stehen haben.

Fertigstellung der Wände

• 6 Innenwände von Wänden werden oft mit Putz verputzt. Wird eine solche Beschichtung nicht aufgebracht, sollte die Wand mit einem klaren, durchdringenden Dichtstoff behandelt werden, um ein Ablösen von Staub zu verhindern. Da Stein (auch wenn es von Menschenhand aus Stampflehm hergestellt wurde) etwas porös ist, kann es in bestimmten Klimabereichen erforderlich sein, Dichtmittel aufzutragen, um die Außenflächen der Wände wetterfest zu machen.

  Stampflehm-Reifenwände werden fertiggestellt, indem Aluminiumdosen in die Lücken zwischen den Reifen eingesetzt und verbleibende Hohlräume mit Adobe (strohverstärkter Schlamm) gefüllt werden. Erde wird gegen die Außenfläche der Wand gepackt, wodurch eine ebene Oberfläche entsteht, die die Reifen vollständig verbirgt. Wandinnenräume werden mit 5-10 cm (2-4 Zoll) Gips oder Stuck veredelt.

Nebenprodukte/Abfälle

Stampflehmbauwerke nutzen die natürlichen Ressourcen effizient. Diejenigen, die aus verpackten Reifen hergestellt sind, verwenden sogar einen Teil des Mülls der Gesellschaft produktiv. Da die Reifen innerhalb von 0,9 m dicken Wänden versiegelt sind, können weder Sauerstoff noch die ultravioletten Strahlen der Sonne mit ihnen reagieren. Das bedeutet, dass sie kein Feuer fangen können und keine giftigen Chemikalien freisetzen. Die Konstruktionen qualifizieren sich für bessere Brandschutzklassen als Holzbauten und riechen nicht nach Gummi.

Die Zukunft

Im späten 18. Jahrhundert gründete ein französischer Baumeister namens Francois Cointeraux eine Schule in Paris, um den Stampflehmbau zu studieren und bekannt zu machen, den er pise' de terre . nannte (Pfützenton aus Erde). Heute hat David Easton eine neue Version der Stampflehmkonstruktion entwickelt, die er PISE (Pneumatic Impacted Stabilized Earth) nennt. Dabei wird der vorbereitete Boden unter hohem Druck gegen eine einseitige Form gesprüht. Mit dieser Technik können 365,76 m² (18 in) (45,72 cm) dicke Mauern pro Tag hergestellt werden, was viermal schneller ist, als eine typische vierköpfige Crew kastenförmige Formen und kompakte Erde mit elektrischen Stampfern füllen kann.