Χώμα – «Μια ξεχασμένη τεχνική του μέλλοντος»

Τζαμί στο Μάλι

Η πορεία του χώματος ως δομικό υλικό στο χρόνο

Το χώμα ως δομικό υλικό έχει χρησιμοποιηθεί κατά κόρον –κυρίως παλιότερα – σε κάθε είδους κατασκευή. Αρχαιολογικά ευρύματα, που φτάνουν ακόμα και τα 10000π.Χ. έφεραν στο φως την ύπαρξη ολόκληρων πόλεων όπως η Ιεριχώ, η Βαβυλώνα και η Υεμένη. Κτίρια από χώμα έχουν εκσκαφεί στην Κίνα με χρονολόγηση ακόμα και τον 7ο αι. π.Χ. Κατεξοχήν παραδείγματα επιβίωσης τέτοιων κατασκευών αποτελούν ο γνωστός σε όλους μας, πύργος της Βαβέλ και τμήμα του Σινικού τείχους.

Το χώμα αποτελεί το δεύτερο πιο διαδεδομένο δομικό υλικό στον κόσμο, μετά το bamboo. Σήμερα υπολογίζεται πως περισσότεροι από το 30% του παγκόσμιου πληθυσμού ζουν σε χωμάτινα σπίτια, αγγίζοντας το 50% μαζί με αυτούς που εργάζονται σε χωμάτινα κτίρια (~ 3 δις ανθρώπων). Οι περιοχές που συναντάται συχνότερα είναι οι λιγότερο βιομηχανοποιημένες – ανεπτυγμένες περιοχές. Παρόλα αυτά από το 1980, το χώμα ως δομικό υλικό επαναπροσεγγίστηκε, γνωρίζοντας μία σταθερή άνθιση στη Β. Αμερική αλλά και την Ευρώπη.

Το κατάλληλο χώμα

Το χώμα που βρίσκεται στην επιφάνεια της γής περιέχει οργανικές ουσίες και άλλα υλικά που το κάνουν ακατάλληλο. Κυρίως αποτελείται από χάλικες, άμμο, ιλύ και άργιλο. Χώμα κατάλληλο για τη χρήση του ως δομικό υλικό μπορεί να βρεθεί οπουδήποτε στον κόσμο. Το ζητούμενο υλικό το βρίσκουμε συνήθως στο υπέδαφος. Το χώμα αυτό δεν έχει πάντα το ίδιο χρώμα, μπορεί να έχει μια απόχρωση κόκκινη, γκρι, καφέ ή πορτοκαλί και δεν πρέπει να περιέχει οργανικές ουσίες. Το επιτρεπτό μέγεθος των κόκκων του χώματος εξαρτάται απο τη μέθοδο κατασκευής.

Το χαρακτηριστικό του είναι η κολλώδης του συμπεριφορά. Το αργιλόχωμα κολλάει σε σβώλους όταν βραχεί, οι οποίοι γίνονται πολύ συμπαγείς με την πάροδο του χρόνου. Όταν το πιάνουμε αφήνει μια κρούστα σαν αυτή που αφήνει το σαπούνι πάνω στα χέρια μας και δεν ξεβγάζεται εύκολα. Παρόλα αυτα ο ατόφιος πηλός είναι ακατάλληλος γιατί οι συστολοδιαστολές του χώματος λόγω της εναλλαγής της θερμοκρασίας δεν βρίσκουν χώρο να εκτονωθούν και οδηγούν σε σπάσιμο. Γι αυτό χρειαζόμαστε την άμμο. Αναλόγως με την περιεκτικότητα του χώματος σε άργιλο, προσθέτουμε άμμο για να γίνει το χώμα εύπλαστο και συμπαγές όσο το χρειαζόμαστε.

Η άμμος κάνει το χώμα εύπλαστο αλλά δεν του δίνει τη συνεκτικότητα που χρειάζεται για να χρησιμοποιηθεί ως δομικό υλικό. Γι αυτό χρησιμοποιούμε άχυρο και γιδότριχα, τα οποία λειτουργούν ως οπλισμός και μετατρέπουν το χώμα σε ένα στερεό συμπαγές σώμα. Υπάρχουν πολλοί σταθεροποιητές που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να κάνουν το χώμα ακόμα πιο δυνατό. Τέτοιοι είναι το τσιμέντο ή πίσσα, ο ασβέστης, η κοπριά κ.α.

Με βασικό συστατικό το αργιλώδες χώμα μπορούμε να φτιάξουμε τα κατάλληλα μίγματα όπου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία τούβλων ψημένων στον ήλιο (πλιθιά), Blocks, τοίχων, σοβάδων ….

Το μείγμα

Το μείγμα αποτελείται από αργιλώδες και αμμώδες έδαφος.

Ο οπλισμός γίνεται απο άμμο και γιδότριχα

Η άμμος δεν πρέπει να περιέχει άλατα που σημαίνει οτι είναι είτε ή είτε οικοδομής.

Τα τεστ ποιότητας

Μπουκάλι τεστ : Γεµίζουµε στο µισό κάθε µπουκάλι µε ένα είδος χώµατος που έχουµε εξορύξει. Συµπληρώνουµε µε νερό. Κλείνουµε τα µπουκάλια και κουνάµε συστηµατικά µέχρι να αντιληφθούµε οτι έχει γίνει η ανάµειξη χώµατος-νερού. Αφήνουµε τα µπουκάλια ανοιχτά σε εξωτερικό χώρο. Μετά από κάποια λεπτά, η ποσότητα χώµατος θα κατακαθίσει στο χαµηλότερο µέρος του µπουκαλιού, ενώ η ποσότητα νερού θα ανέβει προς τα πάνω. Το καταλληλότερο χώµα θα έιναι αυτό που θα αποβάλλει γρηγορότερα και συνολικόταρα το νερό στην επιφάνεια και σχηµατίσει ευδιάκριτα επίπεδα λάσπης στα κατώτερα στρώµατα

Cigar test: Τυλίγουµε µικρή ποσότητα βρεγµένου χώµατος σε σχήµα τσιγάρου. Πιέζουµε µε τον δείκτη και τον αντίχειρα ωστε το “τριγάρο” να έχει διλαµετρο 5-6 mm. Το κρατάµε στη παλάµη µε ένα κοµµάτι να κρέµεται από έξω και τεστάρουµε πόσο γρήγορα θα σπάσει. Αν σπάσει απευθείας είναι πολύ αµµώδες και χρειάζεται περισσότερο άργιλο. Αν κρέµεται 5-6 cm τότε έχει αρκετη άργιλο. Αν συνεχίζει να κρέµεται πάνω από 20 cm τότε έχει πολλή άργιλο και χρειάζεται άµµο για να µην έχει πρόβληµα συρίκνωσης. Αν κρέµεται και δε σπάει µεταξύ 7-15 cm, έχουµε το ιδανικότερο µίγµα.

Biscuit test : Αφου βρέξουµε το χώµα, πλάθουµε ένα χοντρό µπισκότο πάχους περίπου 5 mm και διαµέτρου 5 cm. Το βάζουµε να στεγνώσει στον ήλιο. Αν όταν στεγνώσει και σπάσει σε κοµµάτια καθώς το σηκώνουµε τότε το µίγµα είναι ακατάλληλο. Αν µπορεί να σπάσει χωρίς πολύ δυσκολία ασκώντας κάποια πίεση µε τα δάχτυλα τότε είναι καλό. Αν είναι πολύ σκληρό και σπαέι σε µεγάλο κοµµάτι, τότε έχει πολλή άργιλο και χρειάζεται περισσότερη άµµο.

c. handwashing test

Έχοντας βρώµικα χέρια από χώµα, πλένουµε τα χέρια µας. Αν καθαρίζονται εύκολα είναι πολύ αµµώδες οπότε δεν είναι καλό. Αν παίρνει κάποια ώρα για να καθαριστουν εντελώς και υπάρχει µια αισθηση σκόνης στα χέρια τότε είναι καλό. Αν πλένοντας υπάρχει η αίσθηση οτι χέρια κολλάνε, τότε υπάρχει πολλή άργιλος και χρειάζεται να προσθέσουµε άµµο.

Κατασκευαστικές τεχνικές

Υπάρχουν αρκετές τεχνικές χρήσης του χώματος στην κατασκευή. Οι οποίες μπορούν να γίνουν απολύτως χειρονακτικά, εν μερει μηχανοποιημένα, πλήρως μηχανοποιημένα.

Οι συνηθέστερες είναι :

• Rammed earth - Pisé (καλουπωτό αργιλόχωμα) :

Μίγμα από αργιλώδες χώμα, άμμο, χαλίκια και σταθεροποιητές (σε καλούπι)

• Αdobe (ωμοί πλίνθοι) :

Μίγμα από αργιλώδες χώμα, άμμο, άχυρο και σταθεροποιητές (σε καλούπι)

• Cob

Μίγμα από αργιλώδες χώμα, άμμο και άχυρο και γιδότριχα (ελεύθερο χωρίς καλούπι)

Ενεργειακά οφέλη

Πρώτη ύλη : Βρίσκεται σε οποιδήποτε μέρος στο κόσμο στο υπέδαφος, και μετά το τέλος της ζωής του, επιστρέφει στην φύση.

Ενεργειακό ισοζύγιο : Η κατανάλωση ενέργειας για την παραγωγή (εξόρυξη του υλικού από τη γη )μεταφορά και χρήση είναι ασύγκριτα μικρότερη σε σχέση με τα συμβατικά υλικά (τσιμέντο, ψημένα τούβλα, μέταλλο). Ενδεικτικά αναφέρεται πως για κάθε λίτρο ψημένου χώματος (οπτόπλινθος – τούβλα) χρειάζονται 14000KJ ενώ για ένα λίτρο ωμού χώματος (ωμόπλινθος) μόνο 300KJ, δηλαδή μόνο το 2%.

θερμική συμπεριφορά

Η κατασκευή με χώμα παράγει ανθεκτικές και μακράς διαρκείας κατασκευές, με πολύ καλή ενεργειακή συμπεριφορά. Το χώμα παρουσιάζει μεγάλη θερμοχωρητικότητα – πολύ μεγαλύτερη από το τσιμέντο, το τούβλο και το μέταλλο – κάτι που σημαίνει πως αποθηκεύει την ηλιακή ενέργεια κατά τη διάρκεια της ημέρας και την εκπέμπει κατά τη διάρκεια της νύχτας (ή γενικά όταν η θερμοκρασία του εσωτερικού περιβάλλοντος μειώνεται). Επίσης, είναι ένα υλικό που δρα σαν σταθεροποιητής της υγρασίας, βοηθώντας στη διαπνοή του χώρου. Απορροφά την υγρασία όταν χρειάζεται, αποτρέποντας το φαινόμενο των υδρατμών, και κατ’επέκτασην δημιουργώντας καλύτερη ποιότητα του αέρα εσωτερικά.

Εναρμόνιση με τη φύση – φιλικό στο περιβάλλον

Είναι ένα φυσικό υλικό – μη τοξικό, που παραμένει στο ίδιο οικοσύστημα χωρίς να έχει υποστεί τεχνική επεξεργασία. Είναι πλήρως εναρμονισμένο με το φυσικό περιβάλλον και δεν αφήνει μεγάλο οικολογικό αποτύπωμα.

Συμπεριφορά στη φωτιά

Είναι πυρασφαλές, κάτι ιδιαίτερα σημαντικό για περιοχές όπως η δική μας, που μαστίζονται από συχνές καταστροφικές πυρκαγιές.

Κοινωνικά Ωφέλη

Απλός τρόπος κατασκευής

Αυτάρκεια

Χαμηλό οικονομικό κόστος

Περιορισμοί

Ανομοιογένεια υλικού –Έλλειψη πιστοποίησης

Το χώμα, όπως και η πέτρα, είναι ανομοιογενές υλικό, σε κάθε περιοχή θα έχει διαφορετική αναλογία αργίλου, άμμου κλπ. Για να χρησιμοποιηθεί σαν φέρων υλικό, χρειάζεται να υπάρχουν κανονισμοί που να περιγράφουν μια σειρά ελέγχων της αντοχής του. Στην Ελλάδα τέτοια πρότυπα δεν υπάρχουν. Αντίθετα στο εξωτερικό (Γαλλία, Γερμανία, Ισπανία, ΗΠΑ, Ελβετία) υπάρχουν με αποτέλεσμα το χώμα να χρησιμοποιείται σε καινούριες κατασκευές.

Μόνωση

Επίσης, σε γενικές γραμμές δεν έχει καλή μονωτική συμπεριφορά (U-value=1,3 για ένα τοίχο 30 εκ.). Για το κλίμα της Ελλάδας ακόμα και αυτή η τιμή δεν είναι απαγορευτική, ωστόσο μπορεί να βελτιωθεί με την προσθήκη φυσικών μονωτικών όπως ο φελλός, το άχυρο, η κάναβη, το πεπιεσμένο χαρτι, τις ίνες από μαλλί ζώων.

Υγρασία

Το κυριότερο, όμως, πρόβλημα συναντάται στη σχέση του με το νερό. Το υλικό πρέπει να προστατεύεται καθόλη τη διάρκεια της φυσικής κατασκευής του (από την δημιουργία – μέχρι το πλήρες στέγνωμα που ίσως κρατήσει ακόμα και μήνες – αναλόγως με την τεχνική) από την υγρασία και τη βροχή. Στη συνέχεια, είναι σημαντική η κατασκευή κατά τέτοιο τρόπο ώστε να μην εμποτίζεται από το νερό της βροχής. Με την κατασκευή σωστών θεμελίων και σωστής στέγης, μπορεί το νερό να αντιμετωπιστεί ως αστάθμητος παράγοντας. 

Σεισμοί

Το χώμα έχει αντοχή σε θλίψη, αλλά λόγω της κοκκώδους του σύστασης, όχι σε εφελκυσμό, οπότε είναι προβληματικό σε σεισμικές καταπονήσεις. Γι’ αυτό χρειάζεται υλικά που να παραλαμβάνουν εφελκυσμό (π.χ. άχυρο, κατσικότριχα).

Το θέμα είναι υπό διερεύνηση και σε άλλες σεισμογενείς χώρες (π.χ Περού). Ωστόσο πολλά πλινθόκτιστα έχουν δείξει καλή συμπεριφορά ακόμα και σε περιοχές που δέχτηκαν ισχυρούς σεισμούς (π.χ. Πάτρα, Αθήνα), ενώ άλλα στέκονται για πάντα από κοντά χρόνια χωρίς ιδιαίτερη συντήρηση (Θεσσαλία, Δυτ. Μακεδονία).

Τέλος ακόμα και αν δεχτούμε ότι το χώμα μπορεί να είναι προβληματικό σε ένα σεισμό, μπορεί να χρησιμοποιηθεί με άλλα υλικά που θα αποτελούν το φέροντα οπλισμό (ξύλο, πέτρα κλπ)