지중 공사

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배경

부딪힌 흙은 본질적으로 인공 퇴적암입니다. 깊은 토양층 아래에서 수천 년 동안 압축되는 것이 아니라 적절하게 준비된 흙을 기계적으로 압축하여 몇 분 안에 형성됩니다. 압축은 망치와 같은 장치를 사용하여 수동으로, 레버로 작동되는 벽돌 만들기 프레스를 사용하여 기계적으로 또는 공기 구동식 탬핑 도구를 사용하여 공압으로 수행할 수 있습니다. 수동 또는 파워 탬퍼를 사용한 동적 압축은 토양을 압축할 뿐만 아니라 개별 먼지 입자를 진동시켜 가능한 한 가장 조밀하게 포장된 배열로 이동시킵니다. 완료되면 받힌 흙은 콘크리트만큼 강합니다.

받힌 흙으로 지어진 집은 목구조 건축에 비해 몇 가지 장점이 있습니다. 벽은 내화성이고 부패에 강하며 흰개미가 침투하지 않습니다. 단단한 18-24인치(45.72-60.96cm) 두께의 벽은 거의 방음이 됩니다. 거대한 벽은 더운 여름날이나 추운 겨울 밤에 일반적으로 발생하는 온도 변화를 완화하여 집안의 쾌적한 온도를 유지하는 데 도움이 됩니다. 태양 에너지를 최대한 활용하도록 설계되고 방향이 지정되면, 흙벽돌 주택은 목조 주택보다 80% 적은 에너지 소비로 편안할 수 있습니다. 반면에 초기 공사는 매우 노동 집약적이기 때문에 목골 공사보다 약 5% 정도 비쌉니다.

연혁

인류는 수천 년 동안 지구 자체를 사용하여 집과 기타 구조물을 건설해 왔습니다. 역사상 가장 오래된 도시인 여리고는 흙으로 지어졌습니다. 사원, 모스크, 교회는 고대 중동 전역에 걸쳐 진흙 벽돌과 흙으로 지었습니다. 이집트의 파라오는 흙으로 만든 도시를 통치했습니다. 극동에서는 가옥뿐만 아니라 중국 만리장성의 고대 선조를 건축하는 데에도 이 기술이 사용되었습니다. 로마인과 페니키아인은 이 기술을 유럽으로 가져와 2,000년 이상 사용했습니다.

미국에서는 rammed earth 건설이 1780년부터 대량 생산된 소성 벽돌과 제재목을 쉽게 구할 수 있게 된 약 1850년까지 인기 있는 기간을 누렸습니다. 흙보다 더 현대적이고 우아한 재료로 여겨지는 벽돌과 목재로 집을 더 빠르고 쉽게 지을 수 있었습니다. 제1차 세계 대전 이후와 대공황 기간 동안 경험한 공급 부족으로 인해 20년 동안 지지대 건설이 다시 선호되었습니다. Frank Lloyd Wright는 받힌 흙으로 집을 설계했습니다.

제2차 세계 대전이 끝나자 이 나라는 주택에 대한 수요가 많았고 전시 공장은 더 빠른 유형의 건설에 사용할 수 있는 건축 자재 제조로 눈을 돌렸습니다. 박힌 흙은 환경 의식이 있는 1970년대에 다시 대중화될 때까지 치워졌습니다. Michael Reynolds가 발명한 이 기술의 수정된 버전은 흙으로 가득 찬 버려진 자동차 타이어의 빌딩 블록을 사용합니다. 이러한 주택은 사용된 타이어를 매립하지 않도록 할 뿐만 아니라 경험이 없는 초보 건축업자도 지을 수 있습니다. 집주인이 자신과 친척, 친구의 무급 노동을 이용하여 많은 건축 자재를 무료로 얻을 수 있을 때 건축 비용을 목조 주택의 절반 이하로 유지할 수 있습니다.

수천 년 동안, 받힌 흙 건설은 한 세대의 건축업자가 다음 세대로 개인적으로 가르쳤습니다. 20세기 초 미국에는 경험 많은 건축가 네트워크가 없었습니다. 미국 농무부는 건물을 위한 Rammed Earth Walls 라는 제목의 매뉴얼을 개발 및 출판했습니다. 그것은 사람들에게 자신의 집을 짓는 방법을 보여주었습니다. 1926년부터 1950년까지 rammed earth 건설의 방법과 품질을 개선하기 위한 연구 프로젝트가 학술지에 보고되었으며 rammed earth에 대한 100개 이상의 기사가 무역 및 대중 잡지에 게재되었습니다.

최근 몇 가지 혁신은 건설의 속도와 용이성을 높이고 최종 제품의 구조적 무결성을 향상시킵니다. 예를 들어, 공압식 탬퍼는 기존의 수동 방법보다 훨씬 빠르게 토양을 압축하는 데 사용할 수 있습니다. 조립하기 쉬운 형태는 벽을 한 번에 1-2피트 연속적인 층으로 쌓는 것이 아니라 단단한 패널로 만들 수 있습니다. 유서 깊은 수동 방법을 사용하여 4인 승무원이 하루에 40-50제곱피트(12.19-15.24제곱미터)의 흙벽을 세울 수 있습니다. 전동 공구를 사용하면 동일한 작업자가 하루에 300제곱피트(91.44제곱미터)를 건설할 수 있습니다. Rammed Earth Works의 설립자인 David Easton은 벽을 보강하고 구조적으로 통합하기 위해 몇 가지 내진 설계를 개발했습니다. 설계 대안의 선택은 가장 가까운 지진 단층까지의 거리를 포함하여 여러 고려 사항에 따라 달라집니다.

원자재

이름에서 알 수 있듯이 받힌 흙 건설에 사용되는 주요 재료는 흙 자체입니다. 5가지 기본 유형의 토양(자갈, 모래, 미사, 점토 및 유기물)이 있으며 주어진 위치의 흙은 일반적으로 이러한 유형의 전부 또는 대부분의 조합입니다. 역사적으로 가장 오래 지속되는 박힌 흙벽은 70%가 모래와 30%가 점토인 흙으로 만들어졌습니다. 새 건축 현장의 토양을 테스트하여 적합성을 결정합니다. 유기 물질은 토양에서 제거해야 하며, 필요한 경우 다른 유형의 토양을 트럭에 실어 기존 흙과 혼합하여 효과가 있는 혼합물을 만들 수 있습니다. 시멘트는 강도와 습기에 대한 저항력을 모두 증가시키기 위해 토양에 첨가될 수 있습니다. 일반적으로 콘크리트를 만드는 데 사용되는 비율의 약 4분의 1입니다.

강철 철근은 기초에 배치되고 때로는 벽에 배치됩니다. 합판은 표준 받힌 흙 건설을 위한 제거 가능한 형태를 만드는 데 사용됩니다. 1.9cm(3/4인치) 합판 시트는 충분히 두껍습니다. 한 면에 얇은 플라스틱 코팅이 있는 고밀도 오버레이(HDO) 패널은 시공 후 벽에서 더 쉽게 분리되기 때문에 특히 잘 작동합니다. 이것은 막 완성된 벽에 깨끗한 마무리를 남길 뿐만 아니라 향후 프로젝트에 사용할 수 있도록 폼 보드를 양호한 상태로 유지합니다.

흙막이 타이어 건설은 다진 흙 외에 버려진 자동차 타이어, 알루미늄 캔, 판지를 사용합니다. 약 1,000개의 타이어가 2,000제곱피트(609.6제곱미터) 주택의 벽을 만드는 데 사용됩니다.

디자인

지지대 접지 주택은 현장을 가장 에너지 효율적으로 사용할 수 있도록 맞춤 설계되었습니다. 그들은 추운 겨울과 습한 지역을 포함하여 많은 기후 지역을 위해 성공적으로 설계될 수 있습니다. 창의 크기와 배치는 겨울에는 태양열 난방을, 여름에는 시원한 바람을 활용하는 데 중요한 요소입니다. 집은 폭풍우로부터 보호해 주는 언덕을 이용하도록 위치할 수 있습니다. 그늘진 나무나 격자무늬 덩굴은 여름 더위를 덜어주지만 겨울에는 따뜻한 햇빛을 받아들입니다.

제조
프로세스

부딪힌 흙 집은 세 가지 기본 방법 중 하나로 지을 수 있습니다. 개별적인 받힌 흙 벽돌을 형성하고 표준 건축 기술로 사용할 수 있습니다. 사실, 그러한 벽돌은 다른 기술로 지어진 흙벽돌 집의 바닥을 형성하는 데 사용될 수 있습니다. 표준 받힌 흙 건설에는 목재 형태를 세우고 압축하는 작업이 포함됩니다. 표준 받힌 흙 공사에는 나무 형태를 세우고 준비된 흙을 이 틀에 압축하는 작업이 포함됩니다. 완료됩니다. 타이어 공법에서는 한 줄의 중고 자동차 타이어를 콘크리트 토대 위에 놓기만 하면 됩니다. 기초에서 확장되는 철근. 그런 다음 타이어는 흙으로 채워집니다. 약 1,000개의 타이어가 2,000 sq ft 1609.6 sq m) 주택의 벽을 만드는 데 사용됩니다. 준비된 흙을 이 틀에 넣고 벽이 완성된 후에 제거합니다. 충돌 접지 타이어 방법은 일반적으로 사용되는 대안입니다. 다음 설명은 표준 및 타이어 방법에 대한 개요입니다.

사이트 준비

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1 공사 현장에서 표토를 2.5~5cm 정도 제거하고 저장하여 완성된 구조물 주변에서 교체할 수 있도록 합니다. 잡초와 뿌리와 같은 유기물을 제거하고 공사 후 조경에 사용하기 위해 퇴비로 만들 수 있습니다. 부지가 정리되면 집의 윤곽이 측설됩니다. 토양은 평평한 표면을 보장하는 깊이까지 굴착됩니다. 굴착에는 건물의 바닥 면적과 완충 구역을 둘러싸고 있는 1m(3피트)가 포함됩니다. 도랑을 파서 벽이 겨울 동결선 아래 깊이까지 땅에 고정되도록 할 수 있습니다.

기반 마련

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2 철근 콘크리트로 만들어진 기초는 기초 지반의 강도에 따라 벽 두께만큼 좁거나 두께의 최대 3배까지 될 수 있는 기초로 구성됩니다. 기초는 기초에 박힌 흙 벽을 연결하는 짧은 "줄기 벽"을 형성하기 위해 지면 위로 확장됩니다. 건축 설계에 따라 슬래브 바닥도 타설될 수 있습니다.

토양 분석

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3 건설 자재에 대한 현지 토양의 적합성을 결정하기 위해 다양한 테스트가 수행됩니다. 예를 들어, 입자 측정 테스트는 샘플에서 모래와 실트의 상대적 비율을 보여줍니다. 다짐 시험은 진흙 덩어리를 만들어 3피트(1m) 높이에서 떨어뜨려 수행합니다. 임팩트 시 볼이 분해되는 정도는 빌드에 대한 유용성을 나타냅니다. 더 정확한 다른 테스트는 지반 공학 실험실에서 수행할 수 있습니다. 토종 토양이 건축에 적합하지 않거나 부적합한 경우 다른 출처의 토양과 혼합하거나 대체할 수 있습니다. 토양은 채석장에서 구입하거나 인근 건설 현장에서 쓰레기로 구할 수 있으며, 이 경우 무료 또는 최소 비용으로 배달될 수 있습니다.

벽 프레임

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4 전통적으로 나무 형태는 한 번에 0.6m(2피트)의 벽을 쌓는 데 사용되었습니다. 몰드가 완전히 압축된 흙으로 채워진 후 제거되고 벽의 다음 섹션을 형성하기 위해 재설정됩니다. 이제 보다 효율적인 방법을 사용하여 벽의 전체 높이(1층 이상)에 대해 양식을 구성할 수 있습니다. 수평으로 프레임워크는 벽의 전체 길이를 형성하거나 구조 강도 향상을 위해 철근 콘크리트로 채울 수 있는 6인치(15cm) 간격으로 분리된 더 짧은 패널[예:8피트(2.44m) 길이]을 형성할 수 있습니다. 프레임은 중요성과 시간 측면에서 건설 과정의 주요 구성 요소입니다. 일반적으로 틀을 설정, 정렬 및 제거하는 것보다 형태 내의 토양을 채우고 압축하는 데 시간이 덜 걸립니다.

흙받이 타이어 구조의 경우 목재 거푸집이 사용되지 않습니다. 한 줄의 중고 자동차 타이어는 콘크리트 기초 위에 단순히 놓여 있으며, 아마도 기초 밖으로 뻗어 있는 강철 보강 철근 주위에 중심이 잡혀 있을 것입니다. 타이어의 각 레이어를 채우고 압축한 후 아래 레이어에서 타이어 직경의 절반만큼 오프셋된 다른 레이어가 추가됩니다.

토양 가꾸기

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5 전통적인 탬퍼는 중앙을 통해 위쪽으로 뻗어 있는 손잡이가 있는 무거운 나무 블록으로 만들어집니다. 보다 컴팩트한 버전은 1인치(2.5cm) 파이프 섹션에 용접된 4인치(10cm) 정사각형 강판으로 만들 수 있습니다. 축축한 토양의 4-6인치(10-15cm) 층을 거푸집 내부에 놓고 작업자가 12-18인치(30-46cm) 높이에서 탬퍼를 떨어뜨립니다. 실제로 대부분의 작업은 이제 공압식 탬퍼로 빠르게 수행되며 수동 장치는 전기 상자 또는 배관 파이프 주변의 좁은 공간에서만 사용됩니다. 레이어의 전체 표면에 탬퍼를 여러 번 반복한 후에는 탬퍼에 영향을 주어 발생하는 소음이 둔탁한 소리에서 울리는 소리로 바뀝니다. 이것은 토양이 원래 부피의 약 절반으로 압축되었을 때 발생합니다. 이 때 준비된 흙을 한 겹 더 추가하고 다지기 과정을 반복한다. 탬핑이 완료되면 목재 형태가 제거됩니다.

타이어가 프레임워크로 사용되는 경우 탬핑 프로세스가 다릅니다. 이 경우 타이어 구멍의 바닥을 가로질러 판지 한 장을 놓고 축축한 흙을 타이어 속으로 밀어 넣습니다. 손으로 흙을 타이어 내부에 집어넣고, 망치로 여러 번 쳐서 다져줍니다. 이 기술을 사용하면 각 타이어에 약 3개의 외바퀴 손수레 하중(350lb 또는 158.9kg)의 흙을 채울 수 있습니다. 흙을 두드리면 타이어의 벽이 부풀어 오르고 타이어가 아래 줄에 맞물리게 됩니다. 층이 추가되고 벽이 높아짐에 따라 작업자가 타이어를 채우고 두드리는 동안 서 있을 수 있는 비계를 건설해야 합니다.

벽 마감

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6 벽의 내부 면은 종종 석고로 마감됩니다. 이러한 코팅이 적용되지 않은 경우 벽은 먼지가 벗겨지는 것을 방지하기 위해 투명하고 관통하는 밀봉제로 처리해야 합니다. 석재(심지어 흙으로 만든 경우에도)는 다소 다공성이기 때문에 특정 기후 지역에서는 벽의 외부 표면을 비바람에 견디도록 실런트를 적용해야 할 수 있습니다.

래밍된 흙 타이어 벽은 타이어 사이의 틈에 알루미늄 캔을 삽입하고 남아 있는 빈 공간을 어도비(짚으로 강화된 진흙)로 채우는 방식으로 마감됩니다. 지구는 벽의 외부면에 밀착되어 타이어를 완전히 덮는 평평한 표면을 만듭니다. 벽 내부는 2-4인치(5-10cm)의 석고 또는 치장 벽토로 마감됩니다.

부산물/폐기물

부딪힌 흙 구조는 천연 자원을 효율적으로 사용합니다. 포장된 타이어로 만들어진 타이어는 사회의 쓰레기 중 일부를 생산적으로 사용하기도 합니다. 타이어는 3피트(0.9m) 두께의 벽 안에 밀봉되어 있기 때문에 산소나 태양의 자외선 모두 타이어와 반응할 수 없습니다. 이것은 그들이 불을 붙일 수 없고 독성 화학물질을 방출하지 않는다는 것을 의미합니다. 구조는 목조 건물보다 더 나은 내화 등급에 해당하며 고무 냄새가 나지 않습니다.

미래

1700년대 후반에 Francois Cointeraux라는 프랑스 건축가는 pise' de terre 라고 불렀던 박힌 흙 공사를 연구하고 홍보하기 위해 파리에 학교를 설립했습니다. (흙의 웅덩이 점토). 오늘날 David Easton은 PISE(Pneumatically Impacted Stabilized Earth)라고 하는 고정된 흙 구조의 새로운 버전을 개발했습니다. 그것은 단면 형태에 대해 고압으로 준비된 토양을 분무하는 것을 포함합니다. 이 기술은 하루에 1,200제곱피트(365.76제곱미터)의 18인치(45.72cm) 두께의 벽을 생성할 수 있으며, 이는 일반 4인 승무원이 상자와 같은 형태와 소형 흙을 파워 탬퍼로 채울 수 있는 것보다 4배 빠른 속도입니다.