Konopné vápno

Struktura konopného vápna

Konopné vápno , také nazývané hempcrete (anglicky Hempcrete), je přírodní kompozitní materiál , který v zásadě sestává z lehkého dřeva rostliny konopí ( Cannabis Sativa L.) , pazdeří a vápenatého pojiva. Kvůli nedostatku kameniva je přidělen k zemědělským betonům. Konopné vápno se používá hlavně jako přírodní izolační materiál pro stěny, střechy a podlahy a lze jej použít také jako izolační omítka . Díky struktuře pazdeří a vápna s otevřenými póry má tento materiál nízkou tepelnou vodivost a má hygroskopický účinek . Díky fixaci uhlíku během růstu rostliny konopí má stavební materiál zápornou rovnováhu CO ₂ a funguje tedy jako dřez CO ₂ .

Konopné vápno lze zavádět do bednění a nanášet stříkáním nebo vyrábět v prefabrikaci jako kámen nebo prefabrikát. Stavební materiál je rozměrově stabilní a pevný, ale má pouze nízkou pevnost v tlaku a lze jej použít pouze pro monolitické vícepodlažní pevné konstrukce ve spojení s nosnou konstrukcí .

složení

Čerstvě namíchané konopné vápno. Skládá se z konopných pazdeří, hydratovaného vápna a vody

Surovinami konopného vápna jsou konopné pazdeří a pojivo obsahující vápno. Často používanými pojivy jsou přírodní hydraulická vápna, jako je NHL 5, přírodní rychle se uvolňující cementy nebo hydratované vápno s puzolánovými přísadami (např. Metakaolin , popílek a vysokopecní struska ). Podlouhlé pazdeří jsou organickým agregátem pro pojivo. Jejich podíl je asi 75% hmotnosti. Jsou ploché a podlouhlé. Jejich vlastnosti pro konopné vápno závisí jednak na geometrii (hlavně délce) a jednak na obsahu vláken a prachu.

Konopné vápno lze vyrábět v různých poměrech mezi pojivem a kamenivem. Čím vyšší je podíl pojiva, tím vyšší je objemová hmotnost konopného vápna a tím nižší jsou tepelně izolační vlastnosti. V závislosti na zamýšleném použití se konopné vápno obvykle vyrábí v objemových hustotách 200 kg / m³ - 500 kg / m³. Směsi pro izolaci střech mají hrubou hustotu 200–250 kg / m³, u aplikací na stěny a podlahy se hrubá hustota zvyšuje na 400 nebo 500 kg / m³. V těchto oblastech má stavební materiál tepelnou vodivost přibližně 0,06 W / m * K - 0,12 W / m * K. Složení má také vliv na vlastnosti regulující vlhkost a pohlcování zvuku a nosnost.

Kromě podílu pojiva je objemová hustota ovlivněna faktory, jako je velikost kladky a stlačení aplikované během pokládky. Je také rozhodující pro podíl pórů v konopném vápnu, který při objemové hmotnosti 400 kg / m³ je přibližně 70% objemových. Typ pórů je rozdělen do tří kategorií podle jejich velikosti:

• Makropóry (přibližně 1 cm) vznikají v důsledku nestrukturovaného uspořádání pazdeří ve směsi

• Mezopóry (0,01 mm - 1 mm) se nacházejí ve struktuře kladky a jako vzduchové kapsy v pojivu

• Mikropóry (<0,01 um) jsou umístěny mezi hydráty pojivové matrice

vlastnosti

Konopné pazdeří a pojivo spolu interagují různými způsoby. V závislosti na složení jsou ovlivněny mechanické vlastnosti, tepelně vlhkostní chování, akustické vlastnosti, chování při požáru a vazebná kapacita CO ₂ . Tyto parametry jsou obecně popsány níže.

Mechanické chování

Tyto mechanické vlastnosti závisí na jedné straně na druhu pojiva a jeho mechanické pevnosti. Na druhé straně jsou tyto vlastnosti pojiva formovány pružností a složením a kvalitou pazdeří, protože pazdeří ovlivňují chování vyztužení pojiva.

Pórovitost s doprovodným stlačitelnosti d. H. Stlačitelnost z pazdeří vážně omezuje maximální dosažitelnou pevnost stavebního materiálu, a zároveň zajišťuje neobvyklý tažný nebo elastomerních deformační chování. Výzkumy různých receptur konopného vápna ukázaly, že pevnost v tlaku konopného vápna po 28 dnech byla vždy mezi 0,25 - 3 MPa (přibližně 1/20 normálního betonu ), doprovázená velkými deformacemi, v závislosti na druhu a podílu pojiva. I když se pevnost konopného vápna zvyšuje v důsledku stálé karbonizace , je ve srovnání s jinými stavebními materiály velmi nízká. Tato vlastnost omezuje použití konopného vápna ve stavebnictví a vyžaduje kombinaci s nosnou konstrukcí.

Konopné vápno působí jako výztužná podpora na rámu čepu, protože může v případě vodorovného zatížení odvrátit zatížení z nestabilních oblastí uvnitř konstrukce. To značně oddaluje selhání dřevěné konstrukce. Díky tvárnému chování konopného vápna je zvláště vhodný pro použití v oblastech náchylných k zemětřesení, protože bod porušení stavby je zpožděn velkou deformací, kterou tento materiál umožňuje.

Hygrotermální chování

Konopné vápno je hygroskopický materiál se silně kolísajícími průměry pórů v rozmezí od nanometrů do milimetrů. Díky této síti s otevřenými póry je stavební materiál schopen vyměňovat vodní páru s okolním vzduchem. Je-li vlhkost vzduchu vysoká, může vodní pára kondenzovat na površích pórů za vzniku kapalné vody , zatímco při suchém vzduchu dochází k opačnému postupu. Tento jev fázového přechodu (odpařování / kondenzace) vede k absorpci nebo uvolnění tepelné energie, což má přímý vliv na tepelně izolační vlastnosti materiálu. Kvůli tomuto jevu je konopné vápno přiřazeno také materiálům pro fázovou změnu (PCM).

Tepelná vodivost běžných hustot pro konopné vápno (200 - 500 kg / m³) je mezi 0,06 - 0,11 W / m * K (při 20 ° C; 50% RH). Tepelná kapacita konopného vápna je přibližně 1000 J / kg * K.

Úroveň absorpce zvuku

Stupeň absorpce zvuku konopí vápna se může značně lišit, protože závisí na různých parametrech, jako je například typ pojiva, směšovací poměr a způsobu zpracování. Z těchto parametrů má poměr směsi pazdeří a pojiva největší vliv na absorpci zvuku.

Chování ohně

Podle evropské normy ( DIN EN 13 501 ) má konopné vápno požární vlastnosti : B-s1-d0. Konopné pazdeří se dělí na Euroclass E podle stejného standardu. Toto chování při požáru lze zlepšit potažením minerálním pojivem. Zkoušky požární odolnosti ukázaly, že stěny z konopného vápna mohou poskytovat požární odolnost F90.

Absorpce CO ₂

Různá hodnocení životního cyklu dokazují udržitelnost tohoto stavebního materiálu a potenciál vázat CO ₂ . V závislosti na scénáři výroby a složení jsou uvedeny hodnoty 70 kg CO ₂ / m³ až 307,26 kg CO ₂ / m³. Tyto hodnoty překračují množství CO ₂ emitované pro výrobu a dopravu (přibližně 50 kg CO ₂ / m³) a dávají konopnému vápnu zápornou bilanci CO ₂ .

Za příjem konopného vápna CO ₂ jsou odpovědné dva různé mechanismy . Na jedné straně rostlina konopí absorbuje CO ₂ z atmosféry během fotosyntézy a používá ji k tvorbě rostlinné hmoty . Přesněji řečeno, konopí se skládá z přibližně 46% uhlíku. Tento vysoký obsah v kombinaci s jeho rychlým růstem a dobrou zemědělskou tolerancí činí z konopí ideální skladovací rostlinu.

Druhý jev vázání uhlíku nastává karbonatací vápenatého pojiva. Když uhličitan vápenatý reaguje na oxid vápenatý procesem spalování, kromě emisí z procesu spalování _vzniká CO _{2 také} dekarbonizací vápence. Ten může být během určité fáze používání konopného vápenného stavebního materiálu znovu vázán v určitých množstvích karbonatací. Ve srovnání je však vazebný potenciál CO ₂ rostliny konopí mnohem vyšší.

Metody zpracování pevných složek

Konopné vápno lze vyrobit mnoha způsoby. Na jedné straně jsou na místě smíchány „postupy in situ “ , které se dělí na ruční zavedení materiálu do bednění a postřik pomocí ostřičky. Na druhé straně mohou být konopně-vápenné nástavby prefabrikovány ve formě kamenů nebo stěnových prvků a instalovány na staveništi.

Manuální úvod

Vývoj konopného vápna a proces jeho zavádění je do značné míry založen na renovaci historických hrázděných domů ve Francii. Původní metodou používání konopného vápna bylo proto jeho vyplnění do formuláře, který dává formulář. Směs se vyrábí v povinném mísiči a poté ji musí zpracovatel pomocí kolečka nebo lopaty přivést na místo plnění. Lehkou, nesoudržnou konzistenci vlhkého konopného vápna nelze zpracovat jako sypký materiál, ani zhutnit vibracemi nebo třepáním v bednění, a musí se proto zhutňovat svislým tlakem, ručně nebo pomocí nástroje. Materiál musí být instalován a zhutňován ve vrstvách, aby se zabránilo dutinám a slabě lepeným oblastem ve zdi. Aby bylo zajištěno dostatečné zhutnění, neměla by být výška plnění stavebního materiálu větší než 0,2 metru na vrstvu. U povinných míchaček lze denně vyrobit až 24 m³ konopného vápna. Díky ruční práci je množství, které lze touto metodou vydláždit, omezeno na přibližně 10 m³ denně.

Proces stříkání

V procesu stříkání se konopné pazdeří a pojiva zpracovávají pomocí stříkacího stroje speciálně vyvinutého pro stavební materiál. Typy procesů se dělí na mokré a suché postřikovací procesy. U těchto procesů výrobci uvádějí, že mohou zpracovat přibližně 6 m³ za hodinu. Jako bednicí systém se obvykle používá jednostranné trvalé bednění . Rám čepu se pohybuje směrem ke ztracenému bednění, protože zásyp dutin za ním nelze touto metodou realizovat.

Při vodorovném promítání se konopné vápno nastřikuje na bednění tlakem vzduchu, na který přilne a současně se zhutňuje. Aplikuje se tedy několik vrstev, dokud není dosaženo požadované tloušťky stěny. Rovnoměrného rozložení stavebního materiálu a rovnoměrného povrchu stěny je dosaženo jeho odtažením pomocí velkých hroznů . Při postřiku ne všechny konopné pazdeří přilepí na zeď a spadnou potažené pojivem jako odrazová část na podlaze. Aby bylo možné tento materiál znovu použít, musí být materiál smíchán s čerstvým konopným vápnem, aby nebyl instalován příliš suchý.

Konopná vápenná zeď z kamenů

Kameny

Při výrobě kamenů se konopné vápno nalije do forem a zhutňuje vibracemi. Kromě toho může být kámen vyrobený tímto způsobem vystaven stálému zatížení v důsledku stlačení. Kromě tvarů specifických pro výrobce přicházejí kameny v různých rozměrech (většinou s proměnlivou šířkou), aby je bylo možné použít pro různé aplikace. Například monolitické stěnové konstrukce lze realizovat pomocí obzvláště širokých kamenů, zatímco středně velké formáty lze kombinovat s jinými konstrukcemi z konopného vápna, jako jsou B. lze připojit ke stříkání a nejtenčí rozměry lze použít pro renovace uvnitř i venku.

Skutečnost, že kameny jsou sušeny v továrně, šetří čas ve stavebním procesu ve srovnání s metodami in-situ. Při stavbě se kámen vloží do tenké vrstvy vápenopískové malty a kontaktní místa musí být navlhčena. Aby se kameny mohly přizpůsobit rámu čepu nebo aby se vytvořily jiné tvarové odchylky, například křivky, lze kameny řezat na požadované rozměry pomocí pily.

Prefabrikované stěnové prvky

Za účelem výroby stěnových prvků se konopné vápno ve výrobním závodě plní do části sloupkového rámu a po vysušení se dopravuje na staveniště. Jedná se o typ konstrukce, který je obzvláště užitečný pro velmi velké projekty, jako je B. sklady, průmyslové haly a velké veřejné budovy jsou ziskové. Ve srovnání s kameny by měla být zmíněna také absence maltových spár, což zlepšuje tepelnou izolaci obvodového pláště budovy.

oblasti použití

Většina budov z konopného vápna po celém světě jsou obytné budovy, jako jsou rodinné nebo vícegenerační domy. Se stavebním materiálem lze ale realizovat i větší, veřejné a průmyslové budovy.

Světlá budova

Bright Building je budova kampusu University of Bradford. Byl navržen architekty Farrellem a Clarkem a postaven v roce 2016 a je dosud největším monolitickým projektem konopného vápna, který byl realizován na celém světě. Budova má čtyři podlaží a podlahovou plochu 1800 m². Všechny stěnové prvky jsou vyrobeny z konopného vápna a byly nastříkány. K urychlení procesu výstavby byly na staveništi použity dva stříkací stroje současně. Kromě toho bylo použito oboustranné bednění, které bylo vertikálně vyplněno stříkacími stroji. Rám čepu byl uspořádán směrem k vnitřní stěně.

Budova dosáhla bilance BREEAM 95,2%, což z ní činí nejudržitelnější budovu na světě v oblasti vzdělávání. Architekti ze společnosti Farrell & Clark a klient se hned od začátku ujistili, že budova je vybavena co největším počtem pasivních zdrojů energie. Proto lze mimořádně pozitivní ekologickou bilanci přičíst vysoce účinnému technickému vybavení budovy a vlastnostem konopného vápna šetrným k životnímu prostředí a zlepšujícím klima v místnosti.  

webové odkazy

• Proč je konopný beton tím lepším stavebním materiálem - stavební materiály vyrobené z konopí - Hanf Magazin

Individuální důkazy

1. ^ ^{A b c} Allin, Steve.: Budova z konopí . Seed Press, Kenmare, Co. Kerry 2005, ISBN 0-9551109-0-4 . 
2. ↑ ^{a b c d e f g h i j k l} Arnaud, Laurent; Amziane, S.: Stavební materiály na bázi bioagregátu . In: Stavebnictví a geomechanika . 1. vydání. 2013, ISBN 978-1-84821-404-0 . 
3. ↑ ^{a b c d} Sparrow, Alex.: Kniha o konopném betonu: návrh a stavba s konopným vápnem . Cambridge, ISBN 978-0-85784-224-4 . 
4. ↑ Schönthaler / konopně-vápenná cihla / budova s ​​konopím. Zpřístupněno 28. prosince 2019 (německy). 
5. ↑ ^{a b c} Jami, Tarun; Karade, SR; Singh, LP: Přehled vlastností konopného betonu pro aplikace v zelených budovách . Vyd.: Journal of Cleaner Production. 2019, s. 17 . 
6. ↑ Arnaud, Laurent; Gourlay, Etienne: Experimentální studium parametrů ovlivňujících mechanické vlastnosti konopných betonů . Vyd.: Konstrukce a stavební materiály. 2012, s. 50-56 . 
7. ↑ Niyigena, César; Amziane, Sofiane; Chateauneuf, Alaa; Arnaud, Laurent: Variabilita mechanických vlastností konopného betonu . Vyd.: Materials Today Communications. 2016, s. 122-133 . 
8. ^ Institut pro testování materiálů University of Stuttgart: CE Bafa New. Konopná vápenná izolační omítka (2018)
9. ↑ Amziane, Sofiane; Collet, Florencie: Stavební materiály založené na bioagregátech . páska 23 . Springer Nizozemsko, ISBN 978-94-024-1030-3 . 
10. ↑ Magwood, Chris: Základní konstrukce z konopného betonu: kompletní průvodce krok za krokem . Ostrov Gabriola, BC, Kanada, ISBN 978-1-55092-613-2 . 
11. ↑ Míchačka Hempcrete. Citováno 3. dubna 2020 . 
12. ↑ ^{a b} Postřik konopného vápna pomocí EREASY - efektivní zpracování konopného vápna. Citováno dne 3. dubna 2020 (v němčině). 
13. ^ Světlá budova pro University of Bradford. Zpřístupněno 24. dubna 2021 . 
14. ^ Green Gown Award: The Bright Building. Citováno 12. března 2020 . 
15. ^ University of Bradford - The Bright Building. Citováno 3. dubna 2020 .