Page 1

BUDOWANIE Z KONOPI • SERIA SAMODZIELNIK •


BUDOWANIE Z KONOPI


SPIS TREŚCI

07

Wprowadzenie do budowania z konopi przemysłowych

19

Uprawa konopi przemysłowych w polskich warunkach

41

Badania kompozytu wapiennokonopnego (Hempcrete)

57 Jak konopie przyczyniają się do zdrowego trybu życia


1. WPROWADZENIE DO BUDOWANIA Z KONOPI PRZEMYSŁOWYCH

Autor: Przemysław Brzyski Zrównoważone budownictwo jest w dzisiejszych czasach często nadużywanym określeniem w odniesieniu do wielu budynków lub materiałów budowlanych. Stosowanie materiałów termoizolacyjnych doprowadza do zmniejszenia zużycia energii w fazie użytkowania budynku, jednak cykl życia danego materiału niekoniecznie musi wywierać pozytywny wpływ na planetę. Kiedy budynek osiąga standard energooszczędnego w fazie użytkowania to istotna jest wtedy również energia wbudowana każdego materiału w budynku. Produkcja takich materiałów może opierać się na zużyciu paliw kopalnych oraz wiązać się z emisją zanieczyszczeń. Problemem jest także ich utylizacja. Udział sektora budownictwa w światowej emisji CO ² do atmosfery wynosi około 40%.

33% ODPADY BUDOWLANE

29% GÓRNICTWO 11% PRODUKCJA

RYC. 1

W 2012 roku na terenie Unii Europejskiej budownictwo było największym źródłem odpadów. Większym niż przemysł.

7


Budownictwo jest również generatorem znacznej ilości odpadów, trudnych do zutylizowania (RYC. 1). Aby stworzyć możliwości osiągnięcia neutralnego lub korzystnego wpływu środowiskowego w budownictwie należałoby stosować się do kilku alternatyw takich jak wykorzystanie materiałów recyklingowych a także odnawialnych surowców pochodzenia roślinnego takich jak drewno, słoma czy konopia przemysłowa. Zastosowanie materiałów roślinnych w budownictwie może doprowadzić do korzystnego eko-bilansu. Dwutlenek węgla pochłonięty i zmagazynowany w tkankach roślin w czasie wzrostu może przewyższyć ten wyemitowany podczas produkcji oraz utylizacji pozostałych materiałów wykorzystanych w budynku. W ostatnich latach przedmiotem zainteresowań w sektorze budownictwa ekologicznego stały się konopie przemysłowe a dokładnie materiał budowlany z nich wykonany. Hempcrete, bo tak przyjęło się nazywać ten materiał, jest nowatorskim, kompozytowym materiałem, którego głównym składnikiem jest odnawialne „kruszywo” pochodzenia roślinnego – paździerze uzyskane z obróbki konopi włóknistych (przemysłowych) (RYC. 2). Spoiwem w kompozycie jest wapno, ewentualnie modyfikowane dodatkami decydującymi o różnych właściwościach. Materiał odnajduje różne zastosowania w budownictwie – jako materiał ścienny wypełniający drewnianą konstrukcję szkieletową, izolacja

dachu, podłogi. Cechuje się dobrymi właściwościami akustycznymi, termicznymi a także zdolnością do regulowania wewnętrznej wilgotności względnej poprzez higroskopijne zachowanie się materiału, przyczyniając się do wytwarzania zdrowego mikroklimatu w pomieszczeniach i zapewnienia efektywniejszej pojemności cieplnej. Lekkie kompozyty formowane są poprzez wymieszanie paździerzy konopnych z wapnem oraz wodą. Wapno spaja konopny wypełniacz tworząc materiał o niewielkiej wytrzymałości mechanicznej i sztywności. Spoiwo chroni również paździerze przed rozkładem biologicznym, głównie poprzez jego zdolność do wchłaniania wody z organicznego kruszywa oraz jego wysoką alkaliczność. Zapewnia również wystarczający poziom ognioodporności, jeśli paździerz jest dokładnie pokryty wapnem. Pochłanianie dwutlenku węgla przez konopie w czasie wzrostu oraz przez spoiwo wapienne w procesie wiązania jest znaczącą korzyścią wynikającą z wykorzystania tego materiału, który akumuluje w sobie dwutlenek węgla (RYC. 3). W czasach, w których regulacje prawne oraz dyrektywy europejskie skupiają się coraz bardziej na ograniczeniu emisji CO i poszukiwaniu bardziej wydajnych sposo² bów by osiągnąć założone ograniczenia emisyjne, Hempcrete może wnieść główny wkład do polityki zrównoważonego budownictwa, oferując korzystny eko-bilans w czasie całego cyklu życia materiału.

RYC. 2

+ 8

+ 8

=

HEMPCRETE (BETON KONOPNY)

9


1. POZYSKIWANIE KONOPI

2. PRODUKCJA WAPNA

3. KARBONATYZACJA BETONU KONOPNEGO

CO ²

CO ²

CO ²

CO ²

CO ²

CO ²

CO ²

CO ²

CO ²

CO ²

CO ²

CO ²

RYC. 3

PRODUKCJA HEMPCRETE KORZYSTNY BILANS CO ²

10

11


Konopie przemysłowe w czasie swojego 4 miesięcznego wzrostu są w stanie pochłonąć znaczne ilości dwutlenku węgla z atmosfery. Surowiec do produkcji kompozytu wapienno-konopnego, czyli paździerze magazynują więc w sobie dwutlenek węgla. Z danych literatury [odnośnik] wynika, że 1 tona pozyskanych paździerzy może magazynować 1800 kg CO , co jest efektem zaledwie 4 miesięcz² nego okresu wzrostu konopi. Dla porównania 1 tona celulozy otrzymanej z drzew iglastych może zmagazynować 1300 kg CO , jednak ² proces ten trwa wiele lat. Produkcja wapna powoduje emisję dwutlenku węgla poprzez spalanie paliwa oraz uwalnianie pod wpływem wysokiej temperatury CO ze skały wapiennej. Wykorzystane ² w kompozycie spoiwo wapienne pochłania jednak ponownie część tego dwutlenku węgla w procesie wiązania i twardnienia - karbonatyzacji. Emisję CO w czasie produkcji wapna można ograniczyć sto² sując biopaliwo. Pochłanianie dwutlenku węgla przez konopie w czasie wzrostu oraz przez spoiwo wapienne w procesie wiązania jest znaczącą korzyścią wynikającą z wykorzystania tego materiału. W czasach, w których regulacje prawne oraz dyrektywy europejskie skupiają się coraz bardziej na ograniczeniu emisji CO ² i poszukiwaniu bardziej wydajnych sposobów by osiągnąć założone ograniczenia emisyjne, Hempcrete może wnieść główny wkład do polityki zrównoważonego budownictwa, oferując korzystny eko-bilans w czasie całego cyklu życia materiału [1](RYC. 3.1)

12


RYC. 3.1

BILANS CO ² (WARTOŚCI ŚREDNIE) 1m³ kompozytu wapienno-konopnego

PAŹDZIERZE KONOPNE 100 KG

WAPNO 200 KG

• Pochłanianie CO podczas wzrostu ² konopi; około 1,8 kg CO / kg ² paździerza

• Emisja CO podczas wypalania ² wapna; około 0,74 kg CO / kg ² otrzymanego wapna

• Na 1m³ kompozytu przypada 180 kg zmagazynowanego CO ²

• Na 1m³ kompozytu przypada 148 kg emisji CO z uwagi na samo wapno ² • Wykorzystana ilość wapna może ponownie wchłonąć 48 kg CO ² w procesie karbonatyzacji • Bilans wykorzystania wapna to około 100 kg CO emitowanego do ² atmosfery

Biorąc pod uwagę wapno i paździerze: 180 kg CO - 100 kg = 80 kg CO ² ² tyle zostaje zmagazynowane w 1m³ kompozytu, co jest niewątpliwie korzyścią środowiskową

13


POCZĄTKI BUDOWANIA Z KOMPOZYTÓW WAPIENNO-KONOPNYCH Wykorzystanie konopi przemysłowych w budownictwie miało swój początek we Francji na przełomie lat 80. i 90., kiedy to podczas renowacji, napraw starych, historycznych budynków wykonanych w technologii drewnianej konstrukcji szkieletowej zaczęto eksperymentować czym można uzupełnić ubytki w wypełnieniach ścian szkieletowych wykonanych z naturalnych materiałów takich jak wiklina, słoma, sierść zwierzęca, które z biegiem czasu i zmiennych warunków atmosferycznych zdążyły pogorszyć swą jakość [2,3]. Starano się dobrać materiał zarówno trwały jak i również nie ograniczający paro przepuszczalności, która jest bardzo istotna w przypadku budynków wykonanych z konstrukcji drewnianej oraz innych materiałów naturalnych. Trwałym spoiwem i niezastąpionym w wielu obszarach budownictwa jest cement, będący spoiwem hydraulicznym, szybkowiążącym, osiągającym wysoką wczesną wytrzymałość. Jednak pokrycie drewna lub organicznego wypełniacza spoiwem cementowym, które jest szczelne, zablokuje swobodny przepływ gazów utrudniając wysychanie materiałom organicznym, czego efektem byłby rozwój grzybów, pleśni a w końcu szybszy rozkład materiałów pod wpływem nadmiernej, długotrwałej wilgotności. Potrzebne było spoiwo, które zapewni paroprzepuszczalność, dobre warunki zdrowotne a także wieloletnią trwałość – takim spoiwem jest wapno, czego dowodem są stojące do dziś starożytne budynki wykonane na bazie spoiwa wapiennego z tzw. „betonu wapiennego” np., Koloseum, Panteon, rzymskie akwedukty. Podczas renowacji budynków szukano materiału, który będzie paroprzepuszczalny, będzie zapewniał zdrowy mikroklimat w budynku, a także wykazywał dobre parametry termoizolacyjne. Odkryto, że lokalny materiał jakim jest konopia przemysłowa, a konkretnie jej zdrewniała część łodygi pocięta na kawałki będzie dobrym materiałem na uzupełnienie ubytków po zniszczonych materiałach w remontowanych budynkach. Pomysłodawcą wykorzystania konopi w tym celu był rzemieślnik Charles Rasetti, ekspert w dziedzinie renowacji

14


zabytkowych budynków. Po raz pierwszy wykorzystał ten pomysł przy remoncie budynku zwanego „Dom Turka” (oryg. La Maison de la Turquie), zlokalizowanego w miejscowości Nogent-sur-Seine, znajdującej się w historycznej prowincji we Francji – Szampanii, która słynie z budynków opartych na dębowych szkieletach wypełnionych mieszanką słomy, wapna i gruzu (RYC. 4) [4]. Następnie temat wzbudził zainteresowanie obecnych producentów mieszanki, a mianowicie takich osób jak: France Perier (Isochanvre), Bernard Boyeux (Association Construire en Chanvre) oraz Yves Kuhn (Association ADAM). Każdy z nich eksperymentował z różnymi spoiwami, aby stworzyć własną recepturę na kompozyt wapienno-konopny [4].

RYC. 4

La Maison de la Turquie [4]

15


RYC. 5

Maison d’Adam [4] data powstania XV wiek

RYC. 6

Dom z konopi zbudowany blisko Tours we Francji [3] lata 80-90 XX wieku

16


Pierwszy przykładowy dom z konopi został zbudowany blisko Tours we Francji a także zdobył wiele prestiżowych nagród na przełomie lat 80. i 90. (RYC. 6) Ważnym przedsięwzięciem była renowacja budynku datowanego na XV wiek, zwanego Domem Adama (oryg. Maison d’Adam), zlokalizowanego w mieście Angers we Francji (RYC. 5). Jest to sześciopiętrowy budynek, którego konstrukcję stanowi drewniany szkielet. Mieszanka słomy i gliny stanowiąca wypełnienie ścian w połowie XX w., została naprawiana wypełnieniem na bazie cementu, które nie sprawdziło się w połączeniu ze starym, organicznym wypełnieniem. W 1995 roku przystąpiono do renowacji budynku, wykorzystując kompozyt wapienno-konopny jako wypełnienie ścian. Budynek jest obecnie użytkowany [3]. Budowanie z konopi stało się coraz bardziej popularne. Wiele profesjonalnych oraz amatorskich ekip budowlanych we Francji próbowało własnymi rękami wykorzystać konopie przemysłowe w renowacji starych budynków lub w projektach z dziedziny budownictwa ekologicznego. W końcu problemem stało się zbyt wiele eksperymentów i brak jasnych instrukcji odnośnie dobrych praktyk w budowaniu z konopi. Powstały więc stowarzyszenia skupiające sympatyków tej technologii oceniające różne rozwiązania i promujące te najlepsze i najbardziej poprawne technicznie. W ten sposób we Francji powstało w 1998 roku stowarzyszenie Construire en Chanvre oraz w Irlandii w 2009 roku stowarzyszenie The International Hemp Building Association, skupiające członków z całego świata [6]. W Wielkiej Brytanii, gdzie technologia hempcrete silnie się rozwija, nie ma narzucanych wymagań odnośnie charakterystyki paździerzy konopnych do zastosowania w budownictwie jak również odnośnie specyfiki uprawy konopi wyłącznie do takich zastosowań, natomiast we Francji wyznaczone są ścisłe wytyczne odnośnie uprawy dla rolników zajmujących się uprawą konopi przemysłowych na cele budowlane, mające zapewnić wysoką jakość produktu.

17


PRZYKŁADY ZREALIZOWANYCH BUDYNKÓW Z WYKORZYSTANIEM KOMPOZYTU WAPIENNO-KONOPNEGO Adnams Brewery – magazyn i centrum dystrybucji. (RYC. 7) Budynek zrealizowany w 2006 roku w miejscowości Reydon w hrabstwie Suffolk (Anglia). Powierzchnia ścian wyniosła 4400 m², a na ich wykonanie zużyto 100 000 bloczków z kompozytu o dużej gęstości oraz 1000  m³ mieszanki o niskiej gęstości jako wypełnienie pomiędzy bloczkami. Konstrukcję ścian stanowią słupy stalowe. Bloczki wykonywane były na budowie. Wydajność produkcyjna to około 500 bloczków na godzinę. Wysokość ścian wyniosła średnio 15 m. Na wysokości 3 m od poziomu gruntu wykonano cokół z cegieł, stanowiący osłonę w strefie najbardziej narażoną na uszkodzenia z uwagi na charakterystykę wykonywanych pracy w budynku (ruch samochodów ciężarowych). Uzyskano współczynnik przenikania ciepła dla ścian zewnętrznych o wartości U=0,18 W/m²K. Korzyścią środowiskową było zmagazynowanie około 500 ton dwutlenku węgla w materiałach wykorzystanych u budowie [2]. Lime Technology LTD Head Office.(RYC. 8) Budynek zrealizowany w 2007 roku w miejscowości Abingdon w hrabstwie Oxfordshire (Anglia). Na potrzeby wykonania ścian zużyto 80 m³ kompozytu wapienno-konopnego, natomiast na wykonanie izolacji dachu 30  m³. Konstrukcję budynku stanowi drewniany szkielet. Ściany zostały wykonane poprzez mechaniczny natrysk mieszanki na tracone deskowanie w jednej warstwie, tworząc przegrodę o grubości 50 cm. Uzyskano współczynnik U równy 0,14 W/m²K. Izolację dachu o grubości 25 cm wykonano z kompozytu o niskiej gęstości, również metodą natryskową. Oszacowano, że materiały wbudowane w budynek zmagazynowały blisko 12 ton CO . Zewnętrzną powierzchnię ścian wykończono tynkiem wapien² nym, natomiast od wewnątrz zastosowano systemowy produkt, okładziny na bazie włókien konopnych [2].

18


RYC. 7

Adnams Brewery – magazyn wykonany w technologii Hempcrete [7]

RYC. 8

Lime Technology LTD Head Office – budynek wykonany w technologii Hempcrete [2]

19


RYC. 9

Konopny las. Polska odmiana Białobrzeskie


2. UPRAWA KONOPI PRZEMYSŁOWYCH W POLSKICH WARUNKACH

Autor: Piotr Jastrzębski Konopie siewne znane są z łatwości uprawy i z tego, że są z różnych względów, rośliną przyjazną dla środowiska. Wszystko to prawda i każdy kto miał styczność z uprawą tej rośliny może to potwierdzić. Właściwie począwszy od siewu przez kolejne cztery miesiące wegetacji, do momentu zbioru, plantatorowi nie pozostaje nic innego jak tylko przyglądać się, jak w ekspresowym tempie, jego rośliny pną się ku słońcu. Ekspresowym dosłownie, bo chyba jedynie bambusy mogą „ścigać się” z konopiami o miano najszybciej rosnących roślin. Konopie, w pewnym momencie swojej wegetacji, przyrastają prawie 10 cm na dobę!!! Ale do rzeczy. Mimo, na pozór, nie skomplikowanej uprawy, o pewnych istotnych szczegółach musimy po prostu wiedzieć. Znajomość, a najlepiej stosowanie w praktyce, tych kilku podstawowych wymagań i zabiegów, o których musimy pamiętać planując uprawę, znacząco zwiększy prawdopodobieństwo naszego konopnego sukcesu. OD CZEGO ZACZYNAMY?

21


2.1. STANOWISKO ŻYZNOŚĆ GLEBY Konopie, generalnie, mają spore wymagania jeśli chodzi o zasobność gleby. Najlepiej udają się na czarnoziemach, glebach lessowych, madach rzecznych gdzie właściwie niepotrzebne jest dodatkowe nawożenie. Natomiast na glebach słabszych należy uzupełniać zasobność, zwłaszcza azotu, poprzez stosowanie obornika lub nawożenie mineralne. Dla pewności czym dysponujemy, jaką glebą, o jakiej zasobności w poszczególne składniki, najlepiej zrobić badanie próbek glebowych w regionalnej stacji chemiczno-rolniczej i uzupełnić odpowiednie składniki według zaleceń nawozowych. Średnie, przykładowe dawki nawozowe na słabszych glebach mogą wyglądać następująco: fosforan 150–200 kg, sól potasowa 150–200 kg, mocznik 100–150 kg. W zależności od przeznaczenia naszej uprawy (słoma, ziarno czy może oba kierunki), szczególnie dobrze wyważone i zaplanowane powinno być nawożenie azotowe. Przy uprawie na ziarno, zbyt duża dawka azotu może spowodować wybujałość roślin (utrudniony zbiór), przedłużyć wegetację i opóźnić dojrzewanie nasion, a to w naszym klimacie może być niekorzystne. Natomiast przy uprawie na słomę, decydująca jest odpowiednio

CZARNOZIEM poziom próchniczny

MADA RZECZNA poziom próchniczny

poziom przejściowy

warstwa piaszczysto-pyłowa z domieszką substancji organicznej

skała macierzysta

podłoże piaszczyste

RYC. 10 Najkorzystniejsze gleby pod uprawy konopi przemysłowych

22


duża zawartość azotu w glebie, bez którego rośliny nie będą w stanie zbudować spodziewanej masy roślinnej i nie dadzą spodziewanego plonu suchej masy. Konopie są roślinami lubiącymi lekko alkaliczny odczyn o pH trochę powyżej 7. Przy niższych wartościach pH zwłaszcza poniżej 5 należy przeprowadzić wapnowanie gleby w odpowiedniej ilości.

WODA Konopie, choć lubią dostatek wody w glebie, to generalnie radzą sobie dobrze również na lekkich, przepuszczalnych glebach a to dzięki temu, że są roślinami głęboko korzeniącymi się (do 2 m). Z tego względu, w porównaniu do innych roślin, są w mniejszym stopniu narażone na okresy suszy. Na lżejszych, przepuszczalnych glebach, szczególnie ważny jest okres początkowego wzrostu, kiedy rośliny dopiero rozbudowują swój system korzeniowy. Wtedy to niedostateczna ilość wody w glebie, zwłaszcza na piaszczystych glebach, może zdecydować o słabym wyniku czy zupełnym niepowodzeniu całej uprawy.

INNE ZABIEGI AGROTECHNICZNE PRZED SIEWEM Przygotowanie pola pod siew konopi powinniśmy rozpocząć już jesienią roku poprzedzającego wiosenny siew. W tym okresie należy przeprowadzić głęboką orkę gleby i tak pozostawić ziemię do wiosny. Wiosną wyrównujemy pole, usuwamy pojawiające się chwasty i oczywiście, jeśli jest taka potrzeba, przeprowadzamy nawożenie. Ważne jest aby gleba w którą chcemy siać konopie była dobrze oczyszczona z chwastów. Zwłaszcza w początkowej fazie wzrostu naszych roślin chwasty mogłyby, zaburzać ich wegetację. Natomiast nie musimy się obawiać chwastów, które wschodzą w późniejszym okresie np. równolegle z naszymi konopiami. Większość tych chwastów zostanie zagłuszona przez dynamicznie rozrastające się konopie. Obumierające resztki chwastów dodatkowo wzbogacą glebę w próchnicę.

23


DOBÓR ODMIAN Należy pamiętać, iż, zakładając plantację konopi, do siewu można używać jedynie kwalifikowanego materiału nasiennego. W Polsce do ubiegłego roku uprawiało się prawie wyłącznie krajowe odmiany jednopienne, wyhodowane i dystrybuowane przez Instytut Włókien Naturalnych i Roślin Zielarskich w Poznaniu. Są to typowe odmiany wyhodowane pod kątem produkcji włókna, wysokie, średnio około 3m, zdarza się że dorastają nawet do 5 m, średnio plenne w nasiona, za to dające obfity plon słomy (średnio, przy odpowiednim nawożeniu, około 10 t suchej masy z ha). Dzisiaj, zwłaszcza na zachodzie Europy, powszechna jest uprawa dwukierunkowa tzn. z jednej i tej samej plantacji pozyskuje się nasiona jak również słomę do dalszego przetwórstwa. Do takiej uprawy ze względów technologii zbioru najlepsze są umiarkowanie wysokie odmiany o satysfakcjonującym plonie ziarna. Od tego roku również w Polsce są firmy oferujące materiał nasienny odmian z różnych stron Europy. Wszystkie te odmiany są zarejestrowane we Wspólnotowym katalogu Coboru. Wśród nich można znaleźć odmiany przystosowane do współczesnej technologii zbioru oraz spełniające oczekiwania rolników i przetwórców co do plonu ziarna i słomy.

POLSKIE ODMIANY KONOPI PRZEMYSŁOWYCH:

TYGRA

RA JAN

BIAŁOBRZESKIE

WOJKA

WIELKOPOLSKIE

24


TERMINY I GĘSTOŚĆ SIEWU Terminy siewu w Polsce uzależnione są głównie od położenia geograficznego plantacji jak również od przebiegu pogody w danym roku. Generalną zasadą jest sianie konopi w ogrzaną wiosennym słońcem glebę, kiedy jej temperatura stabilizuje się na poziomie 8–10ºC. Dla przykładu, przyjmuje się, że na południu Polski można siać konopie już w pierwszej dekadzie kwietnia, w środkowej w drugiej dekadzie a na północy kraju pod koniec kwietnia. Gęstość siewu zależy od przeznaczenia plantacji. Najwięcej nasion nawet 60–70 kg wysiewa się na plantacjach przemysłowych, ukierunkowanych na produkcję włókna, a najmniej na plantacjach nasiennych 10–15 kg. Na plantacjach prowadzonych na ziarno spożywcze gęstość siewu wynosi około 30 kg.

8–10 º C

3–4 c m

RYC. 11 Odpowiednia temperatura gruntu oraz głębokość siewu dla konopi

25


LIŚCIEŃ

PIERWSZY PRAWDZIWY LIŚĆ

RYC. 12

Początek przygody. Liścienie i pierwsze prawdziwe liście

26

Nasiona konopi kiełkują przy temperaturze 8–10°C w ciągu 8–12 dni, a młode rośliny znoszą przymrozki do -6°C. Umożliwia to stosunkowo wczesny siew konopi, pozwalający na osiągnięcie dojrzałości biologicznej nie później niż w połowie września.


2 METRY

RYC. 13

Korzenie konopi przemysłowych sięgają nawet do 2 m. Dzięki dostępowi do wód gruntowych konopie są bardziej odporne na susze

27


KONOPIE A ŚRODOWISKO – CHWASTY, CHOROBY I SZKODNIKI Póki co konopie nie są trapione przez choroby i szkodniki. Nie ma więc potrzeby stosowania środków ochrony roślin. Przez co konopie uważane są za jedną z najzdrowszych dla środowiska roślin. Dodatkowo stanowisko pozostawione po konopiach jest bardzo dobre, głęboko spenetrowane przez korzenie, sporo masy roślinnej, zwłaszcza liści opada przed żniwami i zostaje w polu tworząc warstwę próchniczną. Poprzez swój szybki wzrost konopie są uważane za naturalny herbicyd, szczelnie zakrywając całą glebę gęstym parasolem liści odcinają światło potencjalnym chwastom nie pozwalając im rozwinąć się i wydać nasion. Konopie są również stosowane jako roślina fitosanitarna. Na stanowiskach skażonych metalami ciężkimi potrafią oczyścić glebę z niebezpiecznych związków. Tą właściwość wykorzystuje się do oczyszczania i rekultywacji terenów zdegradowanych przez przemysł ciężki, kopalnie itp. Na terenach wyrobisk po kopalnianych, gdzie całkowicie została zniszczona warstwa próchniczna gleby, prowadzone są, między innymi przez Instytut Włókien Naturalnych i Roślin Zielarskich, badania nad wykorzystaniem konopi do szybkiego odtwarzania tej bezcennej dla środowiska i rolnictwa warstwy jaką jest próchnica.

2.2 ŻNIWA TERMIN ZBIORU Tradycyjnym terminem zbioru konopi uprawianych na włókno jest przełom sierpnia i września. Z roślin pozyskanych w tym terminie uzyskuje się najlepszej jakości włókno do zastosowań włókienniczych. Żniwa na plantacjach uprawianych na ziarno przebiegają około miesiąc później i ich zbiór wypada z reguły w końcówce września. Wszystko jest uzależnione od terminu siewu, genetycznie

28


uwarunkowanej długości wegetacji charakterystycznej dla każdej odmiany oraz przebiegu pogody. Ziarno konopne, zwane orzeszkami, dojrzewa w wiechach nierównomiernie. Na początek zaczynają dojrzewać orzeszki w dolnej części wiechy, po czym sukcesywnie zaczynają dojrzewa w górnej części. Niestety ze zbiorem nie można czekać aż dokładnie dojrzeją wszystkie ziarna na całej długości wiechy, ponieważ ziarno ma tendencję do osypywania. Jest ono również bardzo lubiane przez ptaki, które swoim żerowaniem mogą powodować duże straty plonu. Przyjmuje się, że optymalny termin zbioru to moment kiedy ziarno w środkowej części wiechy jest w pełni dojrzałe. Każdy plantator powinien w odpowiednim okresie dokładnie monitorować swoją plantację, oceniać dojrzałość nasion i podejmować decyzję o zbiorze na podstawie własnych obserwacji.

TECHNOLOGIA ZBIORU I tu się kończy nasza sielankowa przygoda z konopiami. Niestety z różnych przyczyn, głównie przez konkurencję sztucznych tkanin, konopie w latach 60 XX wieku zaczęły być wypierane z tradycyjnych rynków. W związku z tym jej uprawa na całym świecie mocno wyhamowała co pociągnęło za sobą zatrzymanie się rozwoju technologii zbioru. Taka sytuacja trwała do lat 90 ubiegłego wieku, kiedy to konopie „odkryto” na nowo i znaleziono dla nich setki nowych zastosowań. Brak odpowiedniej, nowoczesnej i wydajnej technologii zbioru był w Polsce jedną z przyczyn, które mocno ograniczyły areał upraw konopi w ostatnich latach . Na świecie prowadzone są zaawansowane prace badawcze i wdrożeniowe nad różnego rodzaju maszynami np. kombajnami wyposażonymi w dwa hedery do jednoetapowego zbioru konopi. Adaptuje się również zwykłe kombajny zbożowe, które po odpowiednich przeróbkach, radzą sobie całkiem nieźle z roślinami o odpowiedniej wysokości. W Polsce, póki co, nadal głównym sprzętem żniwnym są kosiarki listwowe typu Osa, konne lub napędzane przez ciągniki. Niektóre, używane do dziś, egzemplarze pamiętają jeszcze czasy

29


młodości naszych dziadków. Ta przestarzała technologia niestety wymaga bardzo dużo pracy ręcznej przy zbiorze, wiązaniu snopków, ewentualnym odziarnianiu, układaniu ich w dziesiątki i późniejszym ich zwożeniu. O ile można przeprowadzać taki zbiór na niewielkich plantacjach, powiedzmy do 1 ha, to zupełnie nie nadaje się on do upraw wielkopowierzchniowych. Podobnie jest z pozyskiwaniem ziarna. W tym przypadku, również stosuje się przestarzałe, niewydajne tzw. odziarniarki, które wymagają dużego nakładu pracy ręcznej. Trzeba pamiętać, że dziś funkcjonujemy na rynku globalnym i Polski rolnik musi konkurować z rolnikami z Niemiec, Francji czy Holandii, którzy już dziś dysponują tą nową bardziej wydajną a przez to konkurencyjną technologią zbioru. Dziś w Europie konopie uprawiane na słomę zbierane są tylko przy użyciu maszyn np. odpowiednich kosiarek z trzema ostrzami. Taka słoma odpowiednio rozdrobniona nadaje się, po okresie roszenia i suszenia, do zbioru maszyną belującą a następnie w szybki i wydajny sposób może być zwożona i magazynowana pod dachem.

RYC. 14

Efekty niedostosowania sprzętu do wymagań rośliny

30


RYC. 15 Kosiarka z trzema noşami do cięcia konopi na

odcinki (fot. www.tebeco.cz)

RYC. 16 Eksperymentalna maszyna do zbioru wiech

RYC. 17 Kombajn specjalistyczny z dwoma hederami

31


RYC. 18 Konopie dwupienne odmiany Finola


ROSZENIE Roszenie jest właściwie pierwszym etapem przetwórstwa słomy. Jest to proces jakiemu poddawana jest słoma jeszcze na polu po skoszeniu. Różnego rodzaju organizmy, głównie grzyby, pod wpływem czynników atmosferycznych, deszczu, porannej rosy, odpowiedniej temperatury, rozkładają pektyny zawarte w roślinie. Pektyny są to naturalne kleje roślinne spajające ze sobą włókno i drewno konopne. Po dobrze przeprowadzonym procesie roszenia dużo łatwiej jest oddzielić, w późniejszym procesie dekortykacji, drewno od włókna. Dawniej roszenie odbywało się poprzez zanurzanie słomy w wodzie. Używano do tego specjalnych basenów, ewentualnie naturalnych zbiorników wodnych. Współcześnie roszenie najczęściej odbywa się na polu. Po skoszeniu rozściela się słomę i zostawia na około 4 tygodnie przewracając ją w tym czasie. Kiedy słoma jest odpowiednio wyroszona i sucha zwozi się ją z pola i magazynuje pod dachem do ewentualnej dalszej obróbki w gospodarstwie lub też odsprzedaje się ją do zakładu zajmującego się przerobem konopi.

RYC. 19 Roszenie słomy na polu

34


RYC. 20 Snopki konopne, dosuszanie

2.3. POZYSKIWANIE PÓŁPRODUKTÓW Z PLONÓW. SPOSOBY OBRÓBKI Trzema podstawowymi półproduktami pozyskiwanymi z konopi są: włókno, paździerze (zdrewniałe części łodygi) oraz ziarno konopne.

WŁÓKNO Podstawowym półproduktem i kierunkiem uprawy konopi było i nadal jest włókno. W ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat zmieniło się jednak jego przeznaczenie. Dziś wykorzystanie w przemyśle włókienniczym stanowi już tylko małą część całego rynku włókna konopnego. Pojawiły się nowe zastosowania min. w budownictwie (wełny ociepleniowe), w przemyśle motoryzacyjnym (maty wygłuszające), w branży biokompozytów (bioplastik) czy ogrodnictwie. Włókno jest również doskonałym źródłem celulozy dla przemysłu papierniczego, a wydajność produkcyjna, z jednego hektara upraw konopi, czterokrotnie przewyższa tą pozyskiwaną z 1 ha uprawy lasu. Celuloza konopna stanowi do 70% masy włókna.

35


RYC. 21 Surowe, nieczesane wล‚รณkno konopne

36


RYC. 22 Ziarno konopi, zwane orzeszkami

RYC. 23 PaĹşdzierze konopne

37


KANAŁ RDZENIOWY

NABŁONEK

TKANKA MIĘKISZOWA

SKÓRKA TKANKA TWÓRCZA

WIĄZKI WŁÓKIEN DREWNO

RYC. 24 Przekrój łodygi konopi przemysłowej

PAŹDZIERZE Paździerze to, powstałe podczas przerobu słomy na włókno, rozdrobnione kawałki wewnętrznej, zdrewniałej części łodygi. Jeszcze niedawno, 20 lat temu, traktowane były jako odpad. Znaleziono jednak i dla nich wiele zastosowań, w których uwidoczniły się ich doskonałe właściwości. Podstawowym ich zastosowaniem jest produkcja wyściółek dla zwierząt, zwłaszcza dla koni oraz małych

38


domowych gryzoni jak świnki morskie i chomiki. Paździerze dzięki swojej wyjątkowej wewnętrznej budowie, posiadają setki małych kanalików wypełnionych powietrzem, są materiałem wysoce higroskopijnym. Dzięki temu, jako wyściółka, działają jak naturalny osuszacz, co zapewnia zwierzętom przez długi czas czyste, higieniczne i suche podłoże bez nadmiaru nieprzyjemnych zapachów. Drugim podstawowym zastosowaniem paździerzy jest budownictwo. Tu również wykorzystuje się je ze względu na ich wewnętrzną, „gąbczastą” budowę. Na bazie mieszanki paździerzy z wapnem i wodą powstał materiał zwany z angielskiego: hempcrete lub hemplime. Na język polski, trochę niefortunnie, przetłumaczono to dość wprost i nazwano betonem konopnym. Hempcrete, odwrotnie niż zwykły beton, zapewnia dobre właściwośći izolacyjne w połączeniu, co nie spotykane w innych materiałach, z dużą pojemnością cieplną.

ZIARNO Wysokiej jakości ziarno konopne jest poszukiwanym przez przemysł spożywczy surowcem min. do produkcji oleju tłoczonego na zimno, odłuszczonych orzeszków konopnych, czy proszku proteinowego. Ziarno i tłoczony z niego olej ma również zastosowanie w produkcji kosmetyków, ekologicznych farb, środków do konserwacji drewna czy skór, w produkcji pasz, mieszanek dla ptaków oraz zanęt dla ryb. Jako żywność, ziarno konopne jest doskonałym źródłem wysokoprzyswajalnego białka, wielu witamin oraz kwasów omega 3 i omega 6. Co ważne te nienasycone kwasy tłuszczowe występują w orzeszkach konopnych w proporcji takiej samej jak występują one w ludzkim organiźmie.

SPOSOBY OBRÓBKI SŁOMY KONOPNEJ Następnym po roszeniu procesem jakiemu poddawana jest słoma konopna jest oddzielenie włókna od zdrewniałego, wewnętrznego trzonu łodygi. Proces ten nazywany jest dekortykacją. Dawniej

39


wykorzystywano do tego celu, kilka prostych drewnianych narzędzi jak: cierlice, trzepaki, grzebienie itp. Dziś przerobem słomy zajmują się zazwyczaj specjalistyczne zakłady przetwórcze, posiadające duże, profesjonalne linie do dekortykacji słomy. Konopna słoma stawia tego typu maszynom wysokie wymagania. W takich zakładach stosuje się duże maszyny, a właściwie całe linie przetwórcze, osiągające czasem 70–80 m długości. W Polsce jedyną tego typu, działającą linię posiada zakład przetwórczy Lenkon w Stęszewie pod Poznaniem, który jest zakładem Instytutu Włókien Naturalnych i Roślin Zielarskich w Poznaniu. W zasadzie nikt na świecie nie produkuje dziś maszyn do przetwórstwa słomy w małej skali. Istnieją gospodarstwa, które na bazie starych 20–30 letnich maszyn do lnu i konopi, po ich odpowiedniej adaptacji i ewentualnych remontach, całkiem udanie i wydajnie zajmują się „przydomowym” przetwórstwem słomy konopnej. W kilku miejscach na świecie, również w Polsce, trwają intensywne prace nad opracowaniem małych, mobilnych maszyn dekortykujących słomę. Wielu plantatorów czeka na tą chwilę z utęsknieniem, by w końcu móc, za rozsądne pieniądze, wyposażyć się w tego typu park maszynowy.

RYC. 25 Międlarka, jeden z elementów linii do przerobu słomy

konopnej na włókno 40


RYC. 26 Duża, profesjonalna linia do dekortykacji słomy konopnej

RYC. 27 Ziarno konopne, orzeszki, bardzo pożywne dla ludzi.

Uwielbiane również przez inne zwierzęta zwłaszcza przez ptaki

41


PODSUMOWANIE Uprawa konopi w polskich warunkach związanych z brakiem odpowiednich maszyn do zbioru i przetwórstwa, jest pewnego rodzaju wyzwaniem dla każdego kto zamierza się tego podjąć. Przykład krajów zachodnich pokazuje jednak , że uprawa tej rośliny ma olbrzymi potencjał i przyszłość. Potrzebna jest do tego jednak dobra organizacja rynku, inwestycje w przetwórstwo oraz wyposażenie się w odpowiednie nowoczesne i wydajne maszyny do zbioru. Bez tego, przy próbach „jakoś sobie radzenia” przy pomocy starych nieprzystosowanych maszyn może nastąpić efekt zupełnie odwrotny i jedyne co osiągniemy to frustracja i zniechęcenie ludzi, którzy podjęli próbę zmierzenia się z tą cudowną rośliną. Nie ma na naszej planecie drugiej takiej uprawy, która miałaby w sobie tak olbrzymi potencjał gospodarczy, która byłaby wykorzystywana w tak wielu branżach, a jednocześnie jej produkcja wiązała się z pozytywnym wpływem na środowisko. Konopie mogą ludziom zapewnić pracę, jedzenie, ubrania, domy, energię, meble, samochody, paliwo do nich, naturalne skuteczne lekarstwa oraz wiele, wiele innych rzeczy. Konopie oczywiście, jak twierdzą niektórzy, nie rozwiążą wszystkich problemów z jakimi przyszło nam się mierzyć w dzisiejszych czasach. Mogą jednak pomóc zahamować pewne procesy, są szansą dla ludzi na powrót do zdrowego świata, tego najbliższego jakim jest dom, jak również w skali globalnej. Dziś kiedy ludzkość ma świadomość procesów zachodzących w środowisku, ich przyczyn i nieuchronnie zbliżających się skutków, byłoby olbrzymią głupotą i nieodpowiedzialnością nie skorzystanie z tego dobrodziejstwa, potencjału i olbrzymiej szansy, którą podarowała nam natura.

42


3. BADANIA KOMPOZYTU WAPIENNO-KONOPNEGO (HEMPCRETE)

Autor: Przemysław Brzyski W kompozycie wapienno-konopnym Hempcrete, paździerze konopne wiązane są ze sobą za pomocą spoiwa opartego w przeważającej mierze na wapnie. W krajach zachodniej Europy jako spoiwo najczęściej stosowane jest wapno hydrauliczne, cement naturalny lub gotowe mieszanki wapna hydratyzowanego z dodatkami pucolanowymi i hydraulicznymi. Na warunki polskie, dwa pierwsze wymienione spoiwa odpadają, ze względu na brak ich produkcji w kraju. Transport materiałów z Francji wpłynąłby niekorzystnie na aspekt ekologiczny tej technologii, a także ich cena jest barierą dla wielu potencjalnych inwestorów. Sensowne jest zatem poszukiwanie spoiwa, które sprawdzi się w kompozycie, będzie dobrze pracowało w połączeniu z organicznym wypełniaczem będąc jednocześnie materiałem lokalnym.

MATERIAŁY WYKORZYSTANE DO BADAŃ SPOIWO: WAPNO HYDRATYZOWANE MODYFIKOWANE DODATKAMI W chwili pisania artykułu wapno hydrauliczne w Polsce nie było produkowane (wyjątkiem jest produkowany cement romański),

43


a wspomniane gotowe mieszanki również ciężko dostać, dlatego najpraktyczniejszym rozwiązaniem jest samodzielne wykonanie mieszanki wapna hydratyzowanego z dodatkami, które można w Polsce dostać po niewygórowanej cenie. W badaniach, jako spoiwo zastosowano wapno hydratyzowane CL-90s określone w normie EN 459-1. Wapno hydratyzowane jest spoiwem powietrznym, które wstępnie wiąże w wyniku krystalizacji, natomiast właściwe wiązanie i twardnienie następuje w procesie karbonatyzacji. Jest to proces długotrwały, polegający na łączeniu wodorotlenku wapnia Ca(OH) obecnego w spoiwie z dwu² tlenkiem węgla CO z atmosfery w obecności wilgoci. Wapno hydra² tyzowane charakteryzuje się ciężarem nasypowym 390–410 kg/m³ oraz powierzchnią właściwą około 150000 cm²/g. Skład chemiczny wapna jest następujący: CaO – 95.5%, MgO – 0.5%, CO – 2.1%, SO ² ³ – 0.1%, wolna woda – 1.5%. Zastosowano również dodatek w postaci cementu CEM II 32,5 R/B-V. Jest to cement portlandzki popiołowy. Jego gwarantowana wytrzymałość na ściskanie po 28 dniach dojrzewania to 32.5 MPa. Symbol „V” oznacza, że jest to cement będący mieszanką klinkieru z popiołem lotnym krzemionkowym. Symbol „B" z kolei oznacza procentową zawartość popiołowego dodatku – jest to około 21–35%. Częściowy zamiennik klinkieru na popiół lotny decyduje o mniejszym wpływie środowiskowym – popiół lotny jest materiałem odpadowym, powstającym w procesie spalania węgla kamiennego w elektrociepłowniach. Ma on właściwości pucolanowe – w obecności wilgoci reaguje z wodorotlenkiem wapnia tworząc związki o właściwościach hydraulicznych (przede wszystkim uwodniony krzemian wapnia).

WYPEŁNIACZ: PAŹDZIERZE KONOPNE Paździerze konopne pełnią funkcję wypełniacza w kompozycie. Najbardziej pożądane są frakcje 10÷25 mm. Paździerze powinny być dokładnie oczyszczone z włókien oraz pyłów. Frakcje pylaste mogą spowodować wzrost zapotrzebowania na wodę w trakcie

44


przygotowania mieszanki. Paździerze powinny być przechowywane w możliwie suchych warunkach. Wysoka zawartość wilgoci w paździerzach mogłaby zakłócić zakładane proporcje wody zarobowej w mieszance. Właściwości paździerzy mogą się różnić w zależności od warunków uprawy konopi a także od czasu i warunków zbioru. Cechą paździerzy, która przemawia za wykorzystaniem ich w budownictwie jest ich wysoka porowatość rzędu 70–80%. Ich porowata struktura pozwala na wchłanianie wilgoci z otoczenia przez kompozyt, kiedy obserwuje się jej wysoki poziom, a następnie jest w stanie ją uwolnić w przypadku, gdy poziom wilgotności w otoczeniu spadnie. To typowe zjawisko dla materiałów celulozowych, nie wpływa na pogorszenie właściwości i trwałości materiału.

RYC. 28

Paździerze konopne użyte w badaniach, posegregowane na poszczególne przedziały długości 0–10 mm

11–20 mm

21–30 mm

>30 mm

Są to paździerze pozyskane z konopi włóknistych odmiany Białobrzeskie [1] (RYC. 28 ). Odmiana ta jest jedną z kilku wyhodowanych

45


przez Instytut Włókien Naturalnych i Roślin Zielarskich w Poznaniu odmian konopi włóknistych, dostosowanych do polskich warunków glebowych i klimatycznych. W chwili obecnej w Polsce brakuje linii technologicznych zapewniających uzyskanie najkorzystniejszych frakcji paździerza oraz jego jakości porównywalnej z wymaganiami stawianymi we Francji – na cele budowlane, a więc dokładne oczyszczenie z włókien i pyłów. Paździerze otrzymane z zakładu doświadczalnego Lenkon w Stęszewie [1], podlegającego pod IWNiRZ charakteryzują się dużą niejednolitością frakcji, występują cząstki o długości kilku lub kilkunastu milimetrów, ale również frakcje o długości 70 mm. W publikacji Stikute [2] odnaleźć można wyniki przeprowadzonej analizy granulometrycznej paździerzy konopnych odmiany Białobrzeskie, opisującą trzy wielkości: długość, grubość oraz szerokość frakcji. Największy udział mają frakcje o długości 14.8–25.1 mm, natomiast najdłuższa frakcja mająca statystyczne znaczenie wynosiła 56 mm. Przeważający udział miały również frakcje o grubości 1.8–3.1 mm, a maksymalną grubość jaką odnotowano to 7 mm, jednak udział takiej frakcji był znikomy. Z kolei trzeci wymiar paździerza, jego szerokość mieściła się w przedziale 2.8–6.7 mm z czego największy udział miała szerokość 4.1 mm. Gęstość paździerzy odmiany Białobrzeskie w stanie zagęszczonym to około 130–140 kg/m³, natomiast w stanie luźnym około 100 kg/m³. Ich nasiąkliwość jest znaczna, potrafią wchłonąć wodę w ilości trzykrotnej ich masy. Charakteryzują się niską przewodnością cieplną, porównywalną z konwencjonalnymi materiałami termoizolacyjnymi, około 0,045 W/mK.

RECEPTURY ORAZ PRZYGOTOWANIE PRÓBEK Metoda mieszania oraz kolejność dozowania poszczególnych składników mieszanki nie są ściśle określone. W publikacjach odnaleźć można opisane różne sposoby przygotowywania mieszanki. Np. Cerezo w swoich badaniach preferował wstępne namoczenie

46


paździerzy konopnych a następnie dodanie ich do spoiwa [3]. Również Paulien Brigitte de Bruijna w swoim badaniu opisał, iż początkowo mieszano w betoniarce paździerze z wodą, a następnie dozowano wymieszane suche spoiwo do betoniarki, po czym kontynuowano mieszanie wszystkich składników [4]. Z kolei Hirst w swoich artykułach opisał metodę mieszania, w której suche paździerze dodano do płynnego, wymieszanego spoiwa [5], podobnie praktykował Laurent Arnaud [6]. Przygotowując mieszankę na potrzeby badań w pierwszej kolejności wymieszano materiały wchodzące w skład spoiwa na sucho. Następnie odmierzono ustaloną ilość wody, do której stopniowo dozowano spoiwo ciągle mieszając. Ze względu na dużą ilość wody, zaczyn szybko uzyskał jednorodną, płynną konsystencję, więc długość mieszania była znikoma. Następnie do pustego pojemnika wsypano odważoną ilość paździerzy konopnych po czym dodano zaczyn i rozpoczęto mieszanie, które trwało dotąd aż wszystkie

RYC. 29 Mieszanka kompozytu wapienno-konopnego

47


paździerze konopne zostały otoczone zaczynem. Początkowo wydawać się mogło, że zaczyn zawiera za dużo wody i będzie on zbierał się na dnie pojemnika, w którym mieszano składniki, jednak ze względu na dużą chłonność początkową konopi, wchłonęły one nadmiar wody pozostawiając ilość potrzebną do związania zaczynu (RYC. 29). Następnie przystąpiono do formowania próbek. Powierzchnie forem pokryto środkiem antyadhezyjnym, aby wyeliminować przyczepność mieszanki do formy. Ze względu na obecność lekkiego wypełniacza, jego ukształtowanie, zagęszczanie mieszanki pod wpływem siły ciężkości jest niemożliwe. Próbki wobec tego zagęszczano ręcznie poprzez ubijanie, ubijakiem drewnianym o średnicy około 30 mm. Starano się ubijać całą powierzchnię formy, by nie dopuścić do pozostawienia losowych, wolnych przestrzeni w kompozycie (RYC. 30) Próbki po zaformowaniu dojrzewały przez 1 dobę, po czym je rozformowano. Kompozyt po rozformowaniu nie był jeszcze stwardniały, lecz plastyczny. Powodem jest przeważająca obecność spoiwa powietrznego oraz duża zawartość wody w kompozycie, co utrudniało szybkie wiązanie. Jednak dodatek hydrauliczny lub pucolanowy oraz ręczne zagęszczenie zadecydowały o tym, że kompozyt był możliwy do rozformowania już po kilku godzinach od ustawienia – próbka zachowywała swój kształt i nie uginała się pod wpływem własnego ciężaru. Wczesne wiązanie i twardnienie kompozytu jest istotne z punktu widzenia harmonogramu prac budowlanych oraz czasu wykonania ściany . Mieszanka zwykle jest układana w deskowanie ścienne i zagęszczana w warstwach ok. 50–60 cm, po czym (po wstępnym związaniu kompozytu) deskowanie ścienne jest przesuwane wyżej i układana jest kolejna warstwa. Wstępne związanie kompozytu jest zatem ważne z uwagi na przenoszenie obciążeń własnych wznoszonej ściany – niewystarczająco związany materiał może osiadać pod wpływem dokładanego obciążenia w postaci kolejnych, wyższych warstw mieszanki wapienno-konopnej. Próbki pozostawiono do dojrzewania w warunkach wilgotności względnej 65%±5% oraz temperatury 20ºC±2ºC, w których powoli odparowywały oraz twardniały.

48


Do badania wytrzymałości na ściskanie przygotowano po trzy próbki o wymiarach 150 × 150 × 150 mm, do badania gęstości objętościowej oraz nasiąkliwości masowej po 3 próbki o wymiarach 70 × 70 × 150 mm, natomiast do badania przewodnictwa cieplnego po 3 próbki o wymiarach 50 × 250 × 250 mm. Zbadano również porowatość całkowitą materiału podczas badania gęstości metodą piknometryczną. Receptury podano w TABELI 1. Różnią się one przede wszystkim stosunkiem spoiwa do wypełniacza. TABELA 1. Receptury badanych kompozytów Oznaczenie receptury

Składniki spoiwa (proporcje wagowe)

Stosunek spoiwo: paździerz (wagowo)

Stosunek woda: spoiwo (wagowo)

K1

wapno 70% cement 30%

1,5:1

1,7

K2

wapno 70% cement 30%

1,75:1

1,6

K3

wapno 70% cement 30%

2:1

1,5

RYC. 30

Zaformowane próbki kompozytu do celów badawczych

49


RYC. 31 Przykładowe próbki kompozytu wykorzystane w badaniach

GĘSTOŚĆ OBJĘTOŚCIOWA ORAZ POROWATOŚĆ Do badania gęstości objętościowej (pozornej) użyto po trzy próbki sześcienne z każdej serii, o wymiarach 100 × 100 × 100 mm. Próbki wysuszono do stałej masy oraz zważono na wadze laboratoryjnej, wyliczając gęstość pozorną, która wyrażona jest poprzez stosunek masy próbki w stanie suchym do jej objętości. Na podstawie gęstości objętościowej oraz gęstości właściwej (tej nieuwzględniającej porów w materiale) określono porowatość całkowitą, określoną jako stosunek objętości porów (otwartych i zamkniętych) do objętości próbki. W TABELI 2 przedstawiono wyniki. Niewątpliwie na wartość gęstości kompozytu miała wpływ modyfikacja składów – proporcji spoiwa do paździerza. Im większy udział spoiwa tym większa gęstość. Na uzyskany poziom gęstości miała też wpływ siła i sposób zagęszczania. Jednak wszystkie mieszanki zagęszczane były w jednakowy sposób, więc niedokładność wyników z uwagi na zagęszczanie można pominąć. Wzrostowi gęstości kompozytu towarzyszy spadek porowatości. Im więcej spoiwa zostało wykorzystane w mieszance, tym mniejsza jest objętość wolnych przestrzeni pomiędzy losowo

50


TABELA 2. Zestawienie wyników gęstości objętościowej oraz porowatości

badanych kompozytów Kompozyt

Średnia gęstość objętościowa [kg/m³]

Średnia porowatość całkowita [%]

K1

430

78

K2

470

76

K3

520

73

ułożonymi paździerzami. Porowatość paździerzy jest stała w każdej recepturze, więc różnice wynikają z objętości porów technologicznych, wynikających z zagęszczania lekkich wypełniaczy. Niska gęstość kompozytów (430–530 kg/m³) decyduje o małych obciążeniach przekazywanych na fundamenty, a więc nie muszą być one masywne, co przyczynia się do zmniejszenia energii wbudowanej w budynek (fundamenty w technologii hempcrete zwykle wykonywane są z betonu na spoiwie cementowym, często wykorzystując kruszywo z recyklingu).

WYTRZYMAŁOŚĆ NA ŚCISKANIE Z uwagi na brak norm dotyczących badań Hempcrete, szczegółowe wytyczne co do przeprowadzenia badania wytrzymałości na ściskanie również nie występują. W publikacjach światowych spotkać się można z różnymi przyjętymi założeniami, głównie co do wielkości badanych próbek, ustalenia przyrostu obciążania czy też momentu, w których badanie należałoby przerwać, uznając że granica wytrzymałości została przekroczona. Badanie wytrzymałości na ściskanie przeprowadzono po 28 dniach dojrzewania próbek. Założono przemieszczenie głowicy ściskającej równe 3 mm/min. Test ściskania zakończono przy przemieszczeniu głowicy równym 30 mm (RYC. 32, RYC. 33).

51


RYC. 32 Test ściskania kompozytu

52


Charakterystyczna jest dla tego materiału postać zniszczenia. Próbka poddana obciążeniu pionowemu ugina się, lecz nie da się zaobserwować nagłego zniszczenia jak w przypadku betonów na kruszywie mineralnym. Naprężenia w materiale rosną jeszcze nawet przy wypłaszczeniu próbki na wysokość 10 cm (wyjściowo próbka liczyła 15 cm wysokości). Plastyczny charakter pracy kompozytu jako materiału pozwoli na przystosowanie się do możliwych odkształceń konstrukcji budynku.

WYKRES 1. Średnia wytrzymałość na ściskanie kompozytów

0,6

0,54

0,5 0,41 0,4 0,32 0,3 0,2 0,1

MPa

K1

K2

K3

Na WYKRESIE NR 1 przedstawiono uzyskane średnie wartości wytrzymałości na ściskanie badanych kompozytów. Najwyższy wynik odnotowano dla kompozytu K3 (0,54 MPa), który zawierał najwięcej spoiwa w stosunku do pozostałych. Najniższą wytrzymałość osiągnął kompozyt K1 (0,32 MPa), który z kolei zawierał największą ilość paździerzy. Spoiwo, a zwłaszcza jego ilość w mieszance, odgrywa kluczową rolę, jeśli chodzi o wytrzymałość. Kiedy materiał poddany jest obciążeniom, to jako pierwsze pracuje spoiwo, dlatego też im

53


większa jego ilość, tym dłużej materiał będzie stawiał opór wzrastającemu obciążeniu. Na zachowanie kompozytów pod wpływem obciążenia wpływ ma również przyczepność spoiwa do paździerzy. Tak jak wspomniano, w trakcie pierwszej fazy obciążania próbek to właśnie spoiwo decyduje o wytrzymałości, natomiast po zerwaniu połączenia spoiwa z paździerzami następuje wyraźny wzrost odkształceń kompozytu. Z przyczyn technologicznych, na skutek niewłaściwego wymieszania lub zagęszczenia próbek, połączenie to nie zawsze jest skuteczne.

RYC. 33 Zniszczona próbka po badaniu wytrzymałości na ściskanie

Pojawiają się też pory technologiczne, a w czasie wysychania kompozytu może dojść do pojawienia rys na styku dwóch materiałów. Na RYC. 33.1 oraz RYC. 33.2 został pokazany przekrój przez próbkę oraz styk pomiędzy spoiwem a wypełniaczem. Zdjęcie RYC. 33.2 zostało wykonane pod mikroskopem elektronowym w powiększeniu 100-krotnym. Jest to zdjęcie poglądowe, gdyż w celu dokładnej analizy strefy styku należałoby wykonać zdjęcia na powiększeniu na poziomie mikro. Jednak można postawić tezę,

54


RYC. 33.1

Przekrój przez próbkę kompozytu

PAŹDZIERZE KONOPNE

SPOIWO

RYC. 33.2

Strefa styku pomiędzy spoiwem a wypełniaczem

55


że mikrocząstki spoiwa wapiennego mogą zapewnić dobre mechaniczne połączenie z porowatą teksturą paździerzy konopnych. Wytrzymałość kompozytu wapienno-konopnego jednak nie jest priorytetową właściwością. Materiał ten jest przeznaczony do wypełniania i usztywnienia drewnianej konstrukcji szkieletowej, która przenosi głównie obciążenia działające na budynek (np. obciążenia z dachu i ze stropu). O przeznaczeniu materiału decydują głównie jego właściwości cieplno-wilgotnościowe, które to (podstawowe) zostały omówione w dalszej części artykułu.

WSPÓŁCZYNNIK PRZEWODNICTWA CIEPLNEGO Badanie przewodności cieplnej λ kompozytu przeprowadzono na próbkach o wymiarach 250 × 250 × 50 mm po 28 dniach dojrzewania, przy pomocy aparatu płytowego (RYC. 34). Przed badaniem próbki zostały wysuszone do stałej masy. Zadano temperaturę na płycie grzejnej w wysokości 25ºC, natomiast chłodzącej 0ºC, uzyskując średnią temperaturę 12.5ºC. Wynikiem testu był średni współczynnik przewodności cieplnej materiału. Zasada przeprowadzania testu polega na przepuszczeniu przez próbkę określonego strumienia ciepła oraz zmierzeniu temperatur powstałych przy ustalonym przepływie ciepła na powierzchniach doprowadzenia i odprowadzenia ciepła. Przewodnictwo cieplne materiału powinno badać się, w kierunku zgodnym z przewidywanym miejscem aplikacji kompozytu, uwzględniając kierunek układania mieszanki w deskowaniu. W badaniu, pod względem kierunku układania mieszanki oraz kierunku przepływu ciepła przez materiał, zasymulowano ścianę zewnętrzną.

56


RYC. 34 Aparat płytowy z umieszczoną próbką do badania

przewodności cieplnej

UKŁADANIE MIESZANKI

PR

P ZE

ŁY

W

E CI

A

RYC. 35 Kierunek układania mieszanki w formę oraz kierunek przepływu

ciepła przez próbkę

57


WYKRES 2. Średni współczynnik przewodności cieplnej

0,12 0,10

0,11 0,097 0,089

0,08 0,06 0,04 0,02

W/mK

K1

K2

K3

Na WYKRESIE NR 2 przedstawiono uzyskane średnie wartości współczynnika przewodności cieplnej dla badanych kompozytów. Najniższą przewodność cieplną osiągnął kompozyt najlżejszy – K1, natomiast najwyższą najcięższy – K3. Wyniki porównywalne są z współczynnikami λ, które osiągają najbardziej energooszczędne bloczki z betonu komórkowego. Wartość współczynnika przewodności cieplnej λ kompozytu wapienno-konopnego zależy od gęstości materiału, która z kolei związana jest ze sposobem układania i zagęszczania mieszanki oraz z proporcją spoiwa do wypełniacza. Przewodność cieplna spoiwa jest większa niż paździerza konopnego, dlatego wzrastający udział spoiwa w składzie kompozytu powoduje wzrost jego przewodności cieplnej. Rodzaj spoiwa nie wpływa znacząco na wartość przewodności cieplnej [7]. Z kolei gęstość pozorna oraz zawartość wody w masie kompozytu ma istotny wpływ na ten parametr betonu konopnego, dlatego aby wyeliminować wpływ wilgoci na odczyt wyniku, wysuszono próbki do stałej masy.

58


Obowiązujące w Polsce warunki techniczne regulują graniczną wartość współczynnika przenikania ciepła dla ścian zewnętrznych, który równy jest 0,25 W/m²K [8]. W TABELI NR 3 przedstawiono grubości ścian, jakie należałoby zaprojektować chcąc spełnić obecne wymagania cieplne wykorzystując do budowy poszczególne, badane mieszanki. TABELA 3.

Uzyskane współczynniki U dla zakładanych grubości ścian

Kompozyt

Grubość ściany [mm]

Współczynnik U [W/m²K]

K1

350

0,24

K2

380

0,24

K3

430

0,24

W fachowej literaturze odnaleźć można uzyskane mniejsze wartości lambda (zasługą jest m.in. lepsza jakość frakcyjna paździerzy konopnych), a tym samym mniejsze grubości ścian – zalecana, maksymalna grubość ściany przez to 350 mm. Wg ich eksperymentów współczynnik U wynosiłby wtedy 0,17 W/m²K. Jeśli pomimo zastosowania grubości ściany 350 mm, wymagania cieplne nie zostaną spełnione, to autorzy zalecają dodatkową izolację z wełny konopnej, gdyż zwiększanie grubości warstwy kompozytu wapienno-konopnego doprowadzi do znacznego wydłużenia wysychania ściany [9].

NASIĄKLIWOŚĆ MASOWA Badanie nasiąkliwości przeprowadzono na trzech próbkach sześciennych o wymiarach 70 × 70 × 150 mm (otrzymano je z pocięcia kostek 150 × 150 × 150 mm) z każdej serii (RYC. 36) . Badanie polega na sprawdzaniu przyrostu masy próbek zanurzonych całkowicie

59


w wodzie, aż do uzyskania stanu całkowitego nasączenia. Przyrost masy sprawdzany został w określonych odstępach czasu poprzez wyjęcie próbek z wody oraz ich zważenie. Istotna jest rejestracja nasiąkliwości w pierwszych sekundach po zanurzeniu, ze względu na wysoką chłonność początkową materiału. Z uwagi na niską gęstość objętościową kompozytów oraz wypór wody, konieczne było przyłożenie obciążenia do próbek aby je zanurzyć w wodzie.

RYC. 36

Próbki wykorzystane w badaniu nasiąkliwości

Na WYKRESIE NR 3 przedstawiono wyniki badania nasiąkliwości. Każdy z badanych kompozytów charakteryzuje się wysoką nasiąkliwością. Jest to związane z dużym udziałem higroskopijnych wypełniaczy organicznych oraz z wysoką porowatością kompozytu. Większy udział spoiwa powoduje zwiększenie szczelności materiału, czego następstwem jest mniejsza nasiąkliwość lub wolniejsze wchłanianie wody przez kompozyt zanurzony w wodzie. Kompozyt K1, który zawiera w składzie najmniej spoiwa, charakteryzuje się najwyższą nasiąkliwością (130% po 7 dniach), natomiast K3, zawierający najwięcej spoiwa wśród badanych kompozytów, osiągnął nasiąkliwość po 7 dniach, równą 93%. Największy przyrost wchłaniania wody zauważyć można w pierwszych sekundach po zanurzeniu próbek w wodzie. Po 5 sekundach badania nasiąkliwość wyniosła od 41 do 61%.

60


WYKRES 3. Średni współczynnik nasiąkliwości w %

0 5s

15s

20

40

60

80

100

120 K1 K2 K3

30s

1 min

10 min

30 min

1h

6h

12 h

24 h

3d

5d

7d

61


Istotna jest zatem ochrona przegród wykonanych z kompozytu wapienno konopnego nawet przed krótkotrwałym dostępem do wody. Ochroną przed wodą opadową mogą być tynki zewnętrzne, okładziny lub odpowiednio wysunięty okap. Długotrwały kontakt z wodą przy dobrze wykonanych detalach konstrukcyjnych, jest zjawiskiem skrajnym (np. podtopienie konstrukcji w wyniku powodzi).

PODSUMOWANIE Chociaż kompozyt Hempcrete jest stosowany coraz częściej w krajach m.in. zachodniej Europy, to w dalszym ciągu jest to materiał nowy, nieznormalizowany. Dlatego każde badania, nawet powtarzające się, są niezwykle istotne, dlatego że materiał budowlany szeroko stosowany w budownictwie powinien charakteryzować się stałością właściwości, powtarzalnością wyników testów na nim przeprowadzanych. Badania i wyniki powinny być szeroko popularyzowane wśród społeczeństwa, aby możliwie wyeliminować niechęć do stosowania tego kompozytu tylko dlatego, że nie jest on sprawdzony jak np. beton czy cegła ceramiczna. Badania istotne są w Polsce, głównie z uwagi na dobór właściwego spoiwa, którego składniki będą bezproblemowo dostępne w kraju. Należy skupić uwagę na szeroko dostępnym wapnie hydratyzowanym oraz pucolanach, będących często odpadami przemysłowymi lub naturalnymi minerałami. Przedstawione wyniki badań świadczą o przydatności polskiej odmiany konopi włóknistej w celach budowlanych, jednak ciągle brakuje im jakości porównywalnej z surowcem np. francuskim. Ma to związek z ograniczonymi możliwościami skutecznego przerobu słomy konopnej w Polsce. Wytrzymałość badanych kompozytów jest porównywalna z tymi opisanymi w światowej literaturze. Właściwości termoizolacyjne również są porównywalne z wieloma doniesieniami literatury, jednak odpowiednia frakcja paździerza ma tutaj znaczny wpływ i jest możliwość uzyskania znaczne lepszych parametrów termoizolacyjnych niż tych przedstawionych w artykule.

62


4. JAK KONOPIE PRZYCZYNIAJĄ SIĘ DO ZDROWEGO TRYBU ŻYCIA

Autorka: Marie-Laure Pacquet, tłumaczyła: Agnieszka Gorońska

ABSTRAKT: Jako architekci w Belgii jesteśmy pionierami i wierzmy mocno w zasadność budowania z kostek słomy. Jest to materiał odpadowy, łatwy w samodzielnej obróbce, tani, doskonale izolujący, a progres na budowie jest natychmiast widoczny. Niestety, metoda ta ma swoje ograniczenia, głównie w trudnych konstrukcjach narożnych i zaokrąglonych, ale także w modernizacji istniejących budynków. Aktywnie poszukiwaliśmy komplementarnej alternatywy i odkryliśmy możliwość budowania z konopi. Po kilku eksperymentach i nieprzerwanych badaniach, opracowaliśmy własną metodę budowlaną, nadającą się przede wszystkim do samodzielnej pracy. Ten artykuł będzie omówieniem następujących tematów: dlaczego budowanie z konopi jest tak interesujące, jak budować z konopi, oraz jakie są między innymi stosowane techniki budowlane z konopi.

63


A. DLACZEGO BUDOWANIE Z KONOPI JEST TAK INTERESUJĄCE: Mieszanka konopno wapienna do budowy składa się z 4 składników: • Paździerzy konopnych • Wapna hydratyzowanego • Dodatków mineralnych • Wody Każdy składnik mieszanki ma własną funkcję w konstrukcji: Konopie, a zatem i rozdrobnione paździerze konopne są jednym z najbardziej porowatych materiałów roślinnych. To generuje specyficzne właściwości izolujące i regulujące wilgotność. W dodatku mają właściwości zmiennofazowe, co sprawia, że są w stanie stworzyć stałą temperaturę w pomieszczeniu. Hydratyzowane wapno, w odróżnieniu od hydraulicznego, utwardza się poprzez obecność CO w powietrzu, a nie w wodzie. Oznacza to, ² że spoiwo wapienne jest również w stanie wchłaniać wodę i powoli ją oddawać, w zależności od potrzebnego w budynku poziomu wilgotności powietrza, podczas twardnienia przy udziale dwutleneku węgla. Dodatek jest mieszaniną kilku naturalnych minerałów (nieprzetworzonych chemikaliów lub spoiw), która ma wpływ na poprawę szybkości utwardzania spoiwa, daje lepsze właściwości użytkowe mieszanki i pozwala na zmniejszenie ilości spoiwa. Dodana woda ułatwia aplikację mieszanki konopno-wapiennej, ale inicjuje też proces karbonizacji wapna, przy czym woda powoli odparowuje na zewnętrznych warstwach ścian, dachu lub podłogi.

64


Jako całość, mieszanka konopno-wapienna ma następujące właściwości: [1: Stroburo] • Wilgotność powietrza oraz ta w istniejących ścianach zostają uregulowane • Dodatnia wartość izolacyjna (patrz dalej) • Wysoka wydajność akustyczna konstrukcji • Ognioodporne ze względu na poziom pH uzyskany dzięki obecności wapna

B. JAK BUDOWAĆ Z KONOPI: B.1. PROPORCJE MIESZANKI Okazało się, że najbardziej niezawodna mieszanka ma skład: • 6,5 worków po 14 kg paździerzy konopnych Hemparade • 4,5 worków po 25 kg wapna hydratyzowanego CARMEUSE S97 • 0,5 worka (15 kg) dodatku Wolf Jordan • 180–225 litrów wody B.2. MOŻLIWE MIESZARKI Używamy 3 rodzajów maszyn mieszających. Wszystkie są równie „dobre”, w zależności od tego jaki mamy budżet przewidziany na klienta i pożądaną szybkość procesu budowy – czy jest dużo czasu i można pracować we własnym tempie, czy też nie: • „pan-mixer” • betoniarka wolnospadowa • pompa jastrychowa

65


1. "PAN-MIXER"

Na zdjęciu mieszarka EP340 Pan mixer firmy Antec (www.antec.com.au

RYC. 37

ZALETY • Dokładne wymieszanie wszystkich składników • Średnia trudność w użyciu • Relatywnie szybki proces mieszania

66

WADY • Nie jest tak przydatna, gdy w grę wchodzi transport mieszanki na inne poziomy budynku, chyba że do dyspozycji mamy windę


Na zdjęciu betoniarka COMPACT 165 ALTRAD SPOMASZ firmy Altrad Poland (www.belle-poland.com.pl

2. BETONIARKA WOLNOSPADOWA RYC. 38

ZALETY • Niskie ceny najmu • Łatwa w użyciu

WADY • Kolejność procesu mieszania musi zostać zweryfikowana na miejscu budowy by nie doprowadzić do powstania grudek z mieszanki, zamiast jednolitej mieszaniny wszystkich składników. • Mniejsze ilości na partię, więc praca postępuje wolniej

67 67


3.POMPA JASTRYCHOWA

Na zdjęciu pompa jastrychowa Mover 190d series znaleziona na stronie: www.directindustry

RYC. 39

ZALETY • Łatwa w użyciu • Dokładne mieszanie wszystkich składników • Większe partie, więc praca postępuje relatywnie szybko • Mieszanka zostaje wpompowana do dowolnego, niezbędnego poziomu budynku

68

WADY • Być może najbardziej kosztowne do wynajęcia?


B.3. PROCES MIESZANIA [3: HES SA] Gdy dodaje się wodę do paździerzy podczas procesu mieszania, to jest ona szybko przez te paździerze wchłaniana. Gdy następnie doda się wapna i dodatku, wchłaniają one wodę z paździerzy konopnych i przyklejają się do nich. Podczas mieszania substancja przybiera postać podobną do gęstej owsianki.

1.

RYC. 40

2.

3.

4.

Kolejność dodawania składników do mieszanki

69


Właśnie wtedy operator urządzenia jest w stanie określić, czy zawartość wody w mieszance jest właściwa. Widać to lub czuć, gdy odrobinę mieszanki weźmie się do ręki. Ilość wody jest różna. Niektóre paździerze mogą wchłonąć mniej lub więcej wody, ale ważnym czynnikiem, który zadecyduje o ilości wody niezbędnej do doskonałej mieszanki jest temperatura na zewnątrz. Zbyt dużo lub zbyt mało wody może spowodować, że ostateczny wynik nas rozczaruje. W każdym przypadku można jednak dokonać korekty. Jeśli mieszanina jest zbyt sucha – dodaj wody. Jeśli zbyt mokra – natychmiast wrzuć mieszaninę z powrotem do mieszarki (w jednym lub dwóch załadowaniach) i dodaj paździerze oraz wapna, aż mieszanka będzie właściwa. Po aplikacji zachodzi kilka reakcji. Pierwszą jest twardnienie bezpośrednie, zwłaszcza przy wykonywaniu ścian. Wapno rozpocznie wtedy pochłanianie CO² w połączeniu z właściwą ilością wody i rozpocznie się utwardzanie spoiwa. Podczas tego procesu wapno powróci do stanu naturalnego, a mianowicie węglanu wapnia. Wysychanie zaś to odparowanie wody zawartej w mieszance. Wszystkie trzy etapy muszą odbyć się w tej kolejności, aby uzyskać długoterminowe działanie regulujące temperaturę i wilgotność, a także solidność i długotrwałość materiału końcowego. Proces mieszania jest kluczowym elementem w całej operacji, a zawartość wody odgrywa w nim główną rolę. Wykwalifikowani operatorzy z dużym doświadczeniem praktycznym są tutaj niezbędni. Ściana wypełniona mieszanką, która zawiera zbyt mało wody by rozpocząć procesy chemiczne, natychmiast może wykazać spękania lub osiadanie pod wpływem ciężaru własnego. Ściana zawierająca nadmiar wody być może będzie stała, ale nie stwardnieje i będzie musiała zostać rozebrana.

B.4. SZKIELET BUDOWLI: • Kiedy remontujemy budynek z zewnątrz, zwykle „zawieszamy” konopie na istniejących ścianach przy pomocy krokwi SLS lub CLS

70


(38/89 mm, np. z drewna sosnowego); potem przykręcamy do nich śruby, na których montujemy po przekątnej szkielet druciany. • Kiedy remontujemy wnętrze i stan istniejących ścian jest kiepski (np. w ceglanych ścianach istnieje wysoki poziom wilgotności), nowy szkielet z krokwi SLS lub CLS można umieścić w odległości 5 cm od istniejącej ściany, już z zamontowanymi w ramie śrubami – to tam będzie układana mieszanka konopi i wapna. Odległość pomiędzy drewnianą ramą i murem należy wypełnić mieszanką konopno-wapienną, tak aby mogła ona regulować poziom wilgotności istniejącej ściany. • Nowe konstrukcje, w większości również budowaliśmy za pomocą krokwi SLS lub CLS (38/89 mm lub 38/183 mm, sosna, osiowy rozstaw słupów = 40 cm) Generalna zasada stanowi, że należy „opakować” taki szkielet w mieszankę konopno-wapienną, więc wymaga się 5 cm warstwy mieszanki z każdej ze stron, w celu utrzymania jednolitej struktury, ale także do stałej jakości izolacji na całej powierzchni. Dla konstrukcyjnej sztywności wiatrowej w drewnianej ramie, zaaplikowaliśmy wcześniej poziome „listwy”, ale napotkaliśm trudności podczas nakładania mieszanki. Zdecydowaliśmy się więc usunąć te poziome listwy i zastąpić je jedną, wielką, tymczasową, drewnianą, przekątną deską. Usunęliśmy ją po stwardnieniu mieszanki konopno-wapiennej (dodatkowa uwaga: zamiast mieszanki w podłodze można użyć korek pochodzący z recyklingu – to prywatny pomysł budowniczych na suchą izolację podłogi, ale podbija to koszty materiałowe, ponieważ potrzeba dodatkowej ramy drewnianej z barierą parochronną) • W podłodze, zwykle nie umieszczamy drewnianych ram, w zamian wlewamy na trzydziestocentmetrową warstwę muszelek (funkcjonujących jako drenaż) i max. 15 cm „luźnej” mieszanki wapienno-konopnej. • W dachu, szkielet konstrukcji jest często również wykonany z drewna sosnowego (60/180 mm, osiowy rozstaw między listwami o wielkości 40 cm)

71


B.5. WYKONYWANIE DESKOWANIA: Głównie w zależności od budżetu lub wymaganej daty zakończenia prac, istnieje kilka typów deskowań: 01. Płyta OSB przykręcana do ramy drewnianej Zalety: • Tania • Nie jest wymagane doświadczenie Wady: • Efekt końcowy może być lekko krzywy, ale jeśli wykończenie będzie z gliny lub mieszanki wapiennej, to nie stanowi problemu. • Nie podlegają odzyskowi po zakończeniu budowy. Nie tak istotne dla indywidualnych budowniczych. 02. Szalowanie w metodzie ślizgowej, w stali Zalety: • Możliwy odzysk materiału. Istotne dla wykonawców przemysłowych. • Ściana może być bardzo prosta, bo szalunek ślizga się w linii pionowej, w oparciu o stalowe słupy zamontowane do podłogi i sufitu. • Wynik końcowy jest na tyle profesjonalny, że praktycznie można pozostawić ściany bez dodatkowego wykończenia z tynku lub okładziny. (Zaleca się jednak wtedy impregnację olejem lnianym) • Wady: • Koszt wynajmu dla indywidualnych budowniczych. • Potrzebna jest pewna zręczność

72


03. Plastikowe moduły szalunkowe, przymoc. do drewnianej ramy: Zalety: • Możliwy odzysk materiału. Istotne dla wykonawców przemysłowych. • Można uzyskać bardzo proste ściany • Elastyczność w montowaniu, gdy nie ma istniejącej podłogi czy sufitu Wady: • Koszt wynajmu dla indywidualnych budowniczych. 04. Maty trzcinowe zszyte do drewnianej ramy, wzmocnione drutowaniem: Zalety: • Tracony szalunek: Natychmiastowa baza do wykończenia wnętrza wapnem lub mieszanką gliny • Lekki materiał • Nie jest wymagane doświadczenie • Nie trzeba wynajmować szalunków Wady: • Kruche • Druty stalowe konieczne, zszyte do drewnianej ramy w kierunku pionowym do wzmocnienia 05. Siatki zbrojeniowe, przymocowane do drewnianej ramy: Zalety: • Tracony szalunek: Natychmiastowa baza do wykończenia zewnętrza w okładzinie drewnianej • Nie trzeba wynajmować szalunków Wady: • Idealne naprężenie sieci

73


06. Nowy lub istniejący mur ceglany, użyty jako szalunek: Zalety: • Tracony szalunek: Wykończenie zewnętrzne już obecne • Nie trzeba wynajmować szalunków

B.6. NAKŁADANIE MIESZANKI: Po przyjęciu wartości lambda=0,056 W/m*K i w poszanowaniu belgijskich regulacji prawnych dotyczących Standardów Wydajności Energetycznej dla Budynków, zachowuje się następujące wymiary: 01. Ściany: A. Remontowane: • Istniejąca ściana • 20 cm mieszanki konopno-wapiennej • 3 cm wykończenia wewnętrznego (połączenie gliny i wapna) B. Nowo wybudowane: • 3 cm wykończenia zewnętrznego (okładziny lub połączenia j/w) • 25 cm mieszanki konopno-wapiennej w drewnianej ramie • 3 cm wykończenie wewnętrznego (połączenie gliny i wapna) UWAGA: im bardziej zwarte i gęste ściany, tym mniejsza ich izolacja. Ważne jest, aby utrzymać wysokie napowietrzenie mieszanki w środku ściany, a dobrą kompresję wzdłuż szalunku. Zazwyczaj korzystamy z rąk by wyczuć jak zwartą ścianę wykonujemy, ale są tacy, którzy wolą korzystać z narzędzi do kompresji 02. Dach: A. Nowo wybudowany (płaski lub z nachyleniem): • 3 cm wykończenia wewnętrznego (połączenie gliny i wapna) • Maty trzcinowe przymocowane do desek na drewnianej ramie

74


• 25 cm mieszanki konopno-wapiennej w drewnianej ramie • Wykończenie dachu UWAGA: mieszanina może pozostać dość napowietrzona i potrzebuje tylko niewielkiej kompresji. 03. Podłogi: A. Nowe: • 30 cm muszli • 15 cm mieszanki konopno-wapiennej • 8 cm wylewki wapiennej (wapno+piasek) • 2 cm wykończenia podłogi UWAGA: 1) W przypadku stosowania "luźnej" mieszanki konopno-wapiennej w podłodze, ze względu na słabą wentylację w kierunku poziomym, korzystam z cieńszej warstwy niż we wszystkich innych powierzchniach, dzięki czemu osusza się bez powikłań. Jeśli chcesz utworzyć grubszą warstwę mieszanki lub temperatury na zewnątrz powodują niską wilgotność powietrza, spowalniając proces suszenia, zaleca się wymienić część wapna hydratyzowanego na wapno hydrauliczne. 2) Zaleca się wykonanie wylewki stosując wapno zamiast cementu. Wybierając cement na wylewkę, byłoby lepiej dodać wapna hydraulicznego do mieszanki konopno-wapiennej, aby dokładnie wyschła.. 3) Niektórzy klienci wolą używać "suchych" bloków konopno-wapiennych montowanych w podłodze, ze względu na ich łatwy montaż i zerowy czas suszenia in situ.

75


B.7. MOŻLIWE MIESZANKI / WYKOŃCZENIA KONSTRUKCJI Z KONOPI:

RYC. 41

WAPNO • Mieszanka wapna hydratyzowanego 3 cm • Mieszanka trassu wapiennego i farba wapienna 3 cm GLINA • Mieszanka gliny 3 cm

RYC. 42

WAPNO • Wykończenie wapienne z pigmentem 3 mm

76


RYC. 43

WAPNO • Trass wapienny, z lub bez pigmentu 3 cm OKŁADZINA DREWNIANA ELEWACJA Z CEGŁY OLEJ LNIANY Z PIGMENTEM

WNIOSEK: Możliwości są nieograniczone, gdy buduje się z konopi – ogranicza nas dosłownie tylko horyzont!

77


B.8. GALERIA ZDJĘĆ

RYC. 48 Pompa jastrychowa

RYC. 49 “Pan-mixer” [mieszarka preferowana do użytku na parterze]

78


RYC. 50 Transport mieszanki przygotowanej mieszarkÄ… "pan-mixer" na inne

poziomy budynku

79


RYC. 45 "Zawieszanie" konopi na istniejących ścianach przy pomocy krokwi

SLS lub CLS

80


81


RYC. 45 Nowy szkielet z krokwi SLS lub CLS

RYC. 46 Nowy szkielet z krokwi SLS lub CLS zbliżenie

82


RYC. 47 Nowa konstrukcja, w większ. budowana za pomocą krokwi SLS lub CLS

RYC. 51 Zamiast mieszanki w podłodze jest korek pochodzący z recyklingu –

to prywatny pomysł budowniczych

83


RYC. 52 Przekątne listwy zastąpione jedną długą, tymczasową z uwagi na

napotkane trudności podczas nadkładania mieszanki

RYC. 53 Warstwa muszelek w podłodze pełniąca funkcję drenażu.

84


RYC. 54 Warstwa mieszanki wapienno-konopnej umieszczonej na drenaĹźu z

muszelek

RYC. 55 Szkielet konstrukcji jdachu wykonany z drewna sosnowego

85


RYC. 56 Wykonywanie mieszanki etap 1: wsypywanie paĹşdzierzy do mieszarki

RYC. 57 Wykonywanie mieszanki etap 2: wlewanie wody do mieszarki

86


RYC. 58 Wykonywanie mieszanki etap 3: wsypywanie dodatku do mieszarki

RYC. 56 Deskowanie: płyta OSB przykręcana do ramy drewnianej

87


RYC. 56 Deskowanie: płyta OSB przykręcana do ramy drewnianej

RYC. 56 Deskowanie: płyta OSB przykręcana do ramy drewnianej

88


RYC. 56 Szalowanie w metodzie ślizgowej, w stali

RYC. 56 Deskowanie: istniejący mur użyty jako szalunek

89


RYC. 56 Plastikowe moduły szalunkowe, przymocowane do drewnianej ramy

90


91


RYC. 56 Plastikowe moduły szalunkowe, przymocowane do drewnianej ramy

92


93


RYC. 56 Deskowanie: maty trzcinowe zszyte do drewnianej ramy, wzmocnione

drutowaniem:

94


95


RYC. 56 Deskowanie: Siatki zbrojeniowe, przymocowane do drewnianej ramy

96


97


RYC. 56 Nowy lub istniejÄ…cy mur ceglany, uĹźyty jako szalunek:

98


99


RYC. 56 Nowy lub istniejący mur ceglany, użyty jako szalunek:

RYC. 56 Nakładanie mieszanki na ściany

100


RYC. 56 Deskowanie: siatki zbrojeniowe, przymocowane do drewnianej ramy

RYC. 56 Deskowanie: maty trzcinowe zszyte do drewnianej ramy, wzmocnione

drutowaniem:

101


RYC. 56 Nakładanie mieszanki na ściany

RYC. 56 Nakładanie mieszanki na ściany

102


RYC. 56 Nakładanie mieszanki na ściany

RYC. 56 Nakładanie mieszanki na dach

103


RYC. 56 Nakładanie mieszanki na dach

104


105


RYC. 56 Nakładanie mieszanki na podłogę

RYC. 56 Nakładanie mieszanki na podłogę

106


RYC. 56 Wykańczanie mieszanki/ konstrukcji z konopi/ ściany

Mieszanka wapna hydratyzowanego 3cm

RYC. 56 Wykańczanie mieszanki/ konstrukcji z konopi/ ściany

Mieszanka wapna hydratyzowanego 3cm

107


RYC. 56 Wykańczanie mieszanki/ konstrukcji z konopi/ ściany

Mieszanka trassu wapiennego i farba wapienna 3cm

RYC. 56 Wykańczanie mieszanki/ konstrukcji z konopi/ ściany:

Mieszanka trassu wapiennego i farba wapienna 3cm

108


RYC. 56 Wykańczanie mieszanki/ konstrukcji z konopi/ ściany:

Mieszanka gliny 3cm

RYC. 56 Wykańczanie mieszanki/ konstrukcji z konopi/ podłoga

Wykończenie wapienne z pigmentem 3mm

109


RYC. 56 Wykańczanie mieszanki/ konstrukcji z konopi/ ściany:

Mieszanka gliny 3cm

110


RYC. 56 Wykańczanie mieszanki/ konstrukcji z konopi/ ściany:

Mieszanka gliny 3cm

111


RYC. 56 Wykończenie mieszanki/ konstrukcji z konopi/ na zewnątrz/ ściany:

Trass wapienny, z lub bez pigmentu 3cm

RYC. 56 Wykończenie mieszanki/ konstrukcji z konopi/ na zewnątrz/ ściany:

Okładzina drewniana

112


RYC. 56 Wykończenie mieszanki/ konstrukcji z konopi/ na zewnątrz/ ściany:

Okładzina drewniana

RYC. 56 Wykończenie mieszanki/ konstrukcji z konopi/ na zewnątrz/ ściany:

Elewacja z cegły / Okładzina drewniana

113


RYC. 56 Wykończenie mieszanki/ konstrukcji z konopi/ na zewnątrz/ ściany:

Olej lniany z pigmentem

114


RYC. 56 Wykończenie mieszanki/ konstrukcji z konopi/ na zewnątrz/ ściany:

Olej lniany z pigmentem

115


BIBLIOGRAFIA I PRZYPISY WPROWADZENIE DO BUDOWANIA Z KONOPI PRZEMYSŁOWYCH [1] Pervaiz M., 2003, Carbon storage potential in natural fiber Composites; Resources, Conservation and Recycling 39 (2003) 325-340 [1]. Bevan R., Woolley T., Hemp Lime Construction: A Guide to Building with Hemp Lime Composites. Bracknell 2010. [2]. Stanwix W., Sparrow A., The Hempcrete Book – Designing and building with hemp-lime, Green Books, England, 2014. [3]. Allin S. Building with Hemp, Seed Press, Ireland, 2012. [4]. http://static.panoramio.com [5]. http://internationalhempbuilding.org [6]. http://www.c2cn.eu UPRAWA KONOPI PRZEMYSŁOWYCH W POLSKICH WARUNKACH Własna praktyka oraz: Technologia uprawy i przetwórstwo konopi włóknistej IWNIRZ Poznań 2013. Kłosińki A. Jasińska Z. (red.), Szczegółowa uprawa roślin, Wydawnictwo Akademii Rolniczej We Wrocławiu, Wrocław 2003. BADANIA KOMPOZYTU WAPIENNO-KONOPNEGO (HEMPCRETE) [1]. www.iwnirz.pl [2]. Stikute A., Kukle S., Shakhmenko G., Ecological Materials for Frame Housing 6 (2011) 43–48 [3]. V. Cerezo, Propriétés mécaniques, thermiques et acoustiques d’un matériau à base de particules végétales: approche éxpérimentale et modélisation théorique Saint Valérien. L’Institut National des Sciences Appliquées de Lyon; 2005. [4]. P. Brigitte de Bruijna, K. H. Jeppsson K. H., K. Sandin, C. Nilssona, Mechanical properties of lime–hemp concrete containing shives and fibres. Biosystems Engineering, volume 103, 2009. [5]. E. Hirst, P. Walker, K. Paine, T. Yates, Characterisation of low density hemp-lime composite building materials under compression loading. In: The 2nd international conference on sustainable construction materials and technologies, Italy, 2010. [6]. L. Arnaud, E. Gourlay, Experimental study of parameters influencing

116


mechanical properties of hemp concretes. Construction and Building Materials. Volume 28, Issue 1, March 2012, 50–56. [7]. R. Walker, S. Pavía, Moisture transfer and thermal properties of hemp–lime concretes. Construction and Building Materials 64 (2014) 270–276. [8] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, z dnia 12 kwietnia 2002 r. (Dz.U. Nr 75, poz. 690), ze zmianą z dnia 01.01.2014. [9]. Stanwix W., Sparrow A.,The Hempcrete Book – Designing and building with hemp-lime, Green Books, England, 2014.

JAK KONOPIE PRZYCZYNIAJĄ SIĘ DO ZDROWEGO TRYBU ŻYCIA Technical Operations Bulletin, Hemp Eco Systems SA, Szwajcaria 2015. http://www.stroburo.be/nl/bouwen/met-kalkhennep/technische-fiche https://greenwayoflife.wordpress.com/2015/07/27/230-kalkhennep-what-how-to/

117


Autorzy tekstów: Przemysław Brzyski, Piotr Jastrzębski, Marie-Laure Pacquet ( tłumaczyła: Agnieszka Gorońska)

Koordynacja projektu: Przemysław Brzyski Agata Kaźmierczak

Skład, łamanie, ilustracje: Katarzyna Breczko Opracowanie graficzne tej książki jest częścią dyplomu magisterskiego wykonanego w Pracowni Ilustracji na ASP w Katowicach

Tekst złożono krojami: Lato autorstwa Łukasza Dziedzica , Bebas autorstwa Dharma Type, udostępnionymi na licencji SIL Open Font License 1.1

Fundacja Cohabitat ul.Strzemińskiego 11/91 93-218 Łódź KRS 0000428459 e-mail: biuro@cohabitat.net www.cohabitat.net

Katowice, 2015—2016


DOŁĄCZ DO NAS!* NAPISZ NA: hello@cohabitat.net KOREKTORZY TEKSTÓW *ORAZ EDYTORZY ZDJĘĆ PILNIE POSZUKIWANI! :)


Budowanie z konopi //seria samodzielnik  
Budowanie z konopi //seria samodzielnik  
Advertisement