Jak się z gliny budowało - "Opowiastki Pana Wiesia o izolacji w budownictwie" cz. 5

Glina najstarszy, ekologiczny materiał budowlany wraca do łask !

Zanim – jak zostało to opisane w rozprawce „Od cegły do pustaka” – nasi baaardzo zmyślni dalecy protoplaści zaczęli stosować nowoczesne – również w dzisiejszym rozumieniu! – metody jej formowania, unifikacji i obróbki termicznej, czyli produkować cegły, glina była stosowana w swojej naturalnej formie do budowania różnych obiektów. Ale po kolei.

Glina jest mieszaniną piasku (wielkość ziaren > 63 µm), mułu (wielkość ziaren > 2 µm) i iłu (wielkość ziaren < 2 µm) . Powstaje ona w wyniku wietrzenia skał litych lub luźnych albo w wyniku niesortowanego osadzania się wyżej wymienionych składników. W zależności od ich powstania rozróżnia się iły górskie, iły zboczowe, gliny zwałowe (lodowce), iły lessowe (lessy) i iły aluwialne (z osadów rzecznych). Glina jest szeroko rozpowszechniona i łatwo dostępna, stanowi (wypalany lub niewypalany) jeden z najstarszych materiałów budowlanych. Proporcje mieszania piasku, mułu i iłu mogą się zmieniać w określonych granicach, a w niewielkich ilościach może on jeszcze zawierać grubszy materiał (żwir i kamienie). Glina ze znaczną zawartością wapna, na przykład w wyniku mało zaawansowanego wietrzenia lub gdy powstaje w wyniku osadzania się materiału wapiennego, jest określana jako margiel. Glina bogata w iły nazywana jest tłusta (nie w sensie zawartości tłuszczu - rzecz jasna), uboga w tenże ił - chudą.

Właściwości gliny

Glina nie jest tak plastyczna i nieprzepuszczalna dla wody jak czysty ił, ponieważ uziarnienie składników piasku i mułu jest większe. W stanie mokrym glina jest plastyczna, w stanie suchym jest stała. Po dodaniu wody glina pęcznieje, a po wyschnięciu kurczy się lub rozkurcza, na co należy zwrócić szczególną uwagę w budownictwie z gliny. Glina jako materiał budowlany magazynuje ciepło i ma regulujący wpływ na wilgotność powietrza oraz na wilgotność sąsiadujących materiałów.

Pochodzenie

Naturalne nagromadzenia gliny w Europie Środkowej to w większości osady lodowcowe z drobnego materiału zwiewanego przez wiatr z tundry stepowej. Pył ten (less i piasek) powstał w wyniku abrazji lodowcowej, był niesiony przez rzeki i wywiewany w wyniku sezonowego wysychania.

Glina jest najstarszym spoiwem stosowanym w budownictwie, najstarszym materiałem budowlanym (ziemia ubijana) stosowanym przez człowieka obok drewna i należy - wraz z wapnem i od początku XX wieku cementem - do najważniejszych materiałów budowlanych na świecie. Glinę stosuje się również w postaci niespieczonej: Techniki budownictwa ziemnego znane są od ponad 9000 lat, a nawet dzisiaj około jedna trzecia ludności świata mieszka w domach ziemnych. Z błota i glinianych cegieł wznoszono wielkie budowle. W większości budynków wybudowanych przed 1950 r. w regionach, gdzie trudno o wapno, np. w szkieletach domów przysłupowych (przynajmniej w ścianach wewnętrznych), jako tynk gliniany i czasami w stropach kondygnacji.

Jastrych gliniany stosowany jest w piwnicach, klepiskach i stodołach. Ze względu na swoje właściwości regulujące wilgotność jest do dziś stosowany w piwnicach do przechowywania owoców i warzyw. W niektórych miejscowościach można jeszcze znaleźć stare wyrobiska gliny, z których kiedyś wydobywano glinę. Zbyt tłusta glina (z dużą zawartością iłu) jest 'rozcieńczana' za pomocą ostrego piasku. Różne proste metody badawcze dostarczają informacji o tym, czy glina ma odpowiednią konsystencję:

W przypadku testu upuszczania kuli, dobrze wyrobioną, o naturalnej wilgotności (tak, jak się ją wydobywa z ziemi) formuje się w kulę o średnicy około 5 cm, suszy (w razie potrzeby w temperaturze 60 °C w piecu), a następnie upuszcza z wysokości 1 metra na twardą podłogę. Jeśli kula rozpada się na okruchy i piasek, glina jest zbyt chuda i nie nadaje się do użytku. Jeśli kulka rozbije się na kilka kawałków bez całkowitego rozpadu, glina jest średnio tłusta i nadaje się do użytku. Jeśli kulka pozostaje w całości, glina jest tłusta do bardzo tłustej, nadającej się do użytku, ale trudnej do przygotowania.

W teście cygara ugnieciona glina jest zwijana w cygaro o grubości około 3 cm i długości 25 cm. Następnie cygaro kładzie się poziomo, powoli przesuwa przez krawędź stołu, aż przednia część odłamie się pod własnym ciężarem i spadnie na podłogę. Jeśli długość odłamanego kawałka jest mniejsza niż 5 cm, to jest to chuda glina. Jeśli jest dłuższa niż 20 cm, to znaczy, że glina jest tłusta. Dla dobrej glinianej zaprawy, długość powinna być mniejsza niż 10 cm, dla cienkiej glinianej zaprawy wierzchniej (zewnętrznej), więcej niż 15 cm.

Aby porównać kilka glinek, można każdą z nich sprasować w pierścień/walec o długości około 1 cm, na ściance wewnętrznej kawałka wyciętego z rury kanalizacyjnej o średnicy 50 mm i pozostawić do wyschnięcia. Jeżeli krążek nie wypadnie później sam z pierścienia i można go po prostu rozkruszyć na proszek, to jest to chuda glina. Jeśli krążek skurczył się podczas suszenia i można go łatwo zmielić na proszek, jest to glina mułowa/iłowa (wapienna). Jeśli nastąpiło skurczenie, ale krążek jest trudny do zmielenia na proszek, to mamy glinę tłustą.

Aby po prostu ją wyczuć, trzeba wilgotną glinkę rozetrzeć na dłoniach, a następnie zmyć. Jeśli jest trudna do spłukania, to jest z pewnością tłusta - w sumie oczywista sprawa. Pocierając niewielką ilość gliny między palcami, można określić wielkość ziarna piasku zawartego w glinie lub czy jest to czysta glina.

Gdzie była i jest używana glina

Od początku lat 80-tych glina została na nowo odkryta jako ekologiczny i zdrowy materiał budowlany, a także jako materiał dekoracyjny stosowany głównie we wnętrzach (tynki gliniane, farby gliniane). Ponieważ glina twardnieje tylko fizycznie (a nie chemicznie, jak większość innych materiałów budowlanych), w północnej i środkowej Europie stosuje się ją na zewnątrz, zawsze jakoś tam chroniąc przed warunkami atmosferycznymi. Wyjątkiem są ściany z gliny słomianej. Chodzi tu o tynk z gliny z krótko przyciętą, zachodzącą na siebie słomą, którą nakładano również na ściany domów o konstrukcji szkieletowej drewnianej (szachulcowej, mur pruski) , stodoły i stajnie jako ochronę przed warunkami atmosferycznymi.

Gliny nadające się do wypalania są zazwyczaj glinami piaszczystymi, takimi jak glina ceglana, która jest materiałem wyjściowym do wypalania cegieł. Glina może być stosowana do budowy pieców glinianych lub do tynkowania systemów ogrzewania podłogowego i ściennego, ponieważ glina, jak większość ciężkich materiałów budowlanych, ma dobre właściwości magazynowania ciepła i może być stosowana na gorących elementach budowlanych. W budynkach energooszczędnych, i bardzo modnych ostatnio tzw. pasywnych, bardzo chętnie stosuje się ogrzewanie ścienne pod tynkiem glinianym w połączeniu z energią słoneczną. W przemyśle odlewniczym glina jest używana jako materiał bazowy do produkcji form odlewniczych. Wraz z rozwojem odlewni żelaza około 1300 roku, formowanie w glinie było jednym z pierwszych procesów formowania. Technologia formowania w glinie za pomocą kompletnych urządzeń wzorcowych została w większości zastąpiona tylko przez formowanie za pomocą modeli szablonowych i nadal ma swoje zastosowanie w odlewni dzwonów. Ważne w tym procesie formowania są pewne dodatki do materiałów formierskich, które łagodzą negatywne zjawiska podczas suszenia form, a następnie stwarzają możliwości uwalniania gazów odlewniczych podczas wlewania metalu do form. Podobnie, mieszanina gliny i słomy jest tradycyjnie używana do budowy dymarek, czyli pierwszych w zasadzie profesjonalnych pieców hutniczych.

Glina stosowana w budownictwie jest mieszaniną gliny, mułu (drobnego piasku) i piasku, która w stanie mokrym jest kształtowana, a następnie suszona. Jeśli glina zawiera zbyt dużo piasku (jest zbyt chuda), staje się krucha; zbyt dużo gliny (jest zbyt tłusta) powoduje jej pękanie. W wielu miejscach do gliny dodaje się słomę, nie jest to absolutnie konieczne, ale powoduje mniejszą gęstość powstałego materiału, a tym samym lepsze właściwości termoizolacyjne. Dodatkowo słoma działa jako wzmocnienie zapobiegające pękaniu.

W niektórych przypadkach dodaje się również obornik krowi lub koński. Ta ostatnia zawiera - ponieważ koń nie jest przeżuwaczem, więc celuloza nie ulega rozkładowi - dużą ilość odpornych na gnicie materiałów włóknistych. Ponadto części organiczne obornika tworzą z mineralnymi składnikami ilastymi związki kompleksowe, które znacznie poprawiają właściwości techniczne. Dodanie wapna działa jak środek dezynfekujący, neutralizuje kwasy do soli - co zwiększa zdolność magazynowania wody - i zamyka powierzchnię celulozy, dzięki czemu lepiej zakotwicza się ona w glinie.

Dziś można mówić o renesansie budownictwa ziemnego. Często glina może być wydobywana bezpośrednio z ziemi na placu budowy. W większości wsi można jeszcze znaleźć stare wyrobiska, z których kiedyś wydobywano glinę. Firmy, które polegają na ekonomicznej pracy uciekają się do gotowych produktów, które są dostępne dzisiaj. Tutaj glina dostarczana jest w workach w stanie suchym i drobno zmielonym i może być przetwarzana jak cement za pomocą mieszarki wolnospadowej. Nowoczesne gliny budowlane zawierają różne inne materiały włókniste, substancje magazynujące i pęczniejące, które kontrolują odkształcenia spowodowane wilgocią materiału, a jako materiały termoizolacyjne i akumulujące ciepło. Glina to prawie same

Pozytywne właściwości - co daje nam budowanie z gliny

Klimat w budynkach z gliny jest przyjemny, ponieważ glina ma dużą zdolność magazynowania ciepła i tym samym działa równoważąco na temperaturę. Stabilizuje się również wilgotność, ponieważ glina magazynuje wilgoć i powoli ją pochłania lub oddaje. W porównaniu z cementem, glina ma kilka bardzo pozytywnych właściwości, które czynią ją interesującą dla budownictwa ekologicznego. Do przygotowania i przetwarzania potrzeba bardzo niewiele energii pierwotnej – czyli jest na ekologicznym topie

Glina reguluje wilgotność i jest dyfuzyjna – oddycha, jak się to mówi

Sucha glina ma działanie antybakteryjne i odstrasza szkodniki.

Glina konserwuje drewno.

Glina jest całkowicie przetwarzalna.

Glina magazynuje ciepło.

Glinka wiąże zanieczyszczenia.

Glina jest trudnopalna.

Czyli rewelacja!!!

W ten sposób glina tworzy przyjemny i zdrowy klimat w pomieszczeniach dla ludzi. W lecie, kiedy na zewnątrz jest bardzo gorąco, w pomieszczeniach domu z gliny panuje przyjemny chłód. W zimie glina reguluje wilgotność powietrza i chroni przed nadmiernie suchym powietrzem w pomieszczeniach. Przy stosowaniu gliny należy zwrócić uwagę na to, aby nie była ona ubijająca. W dzisiejszych czasach tynki gliniane są wyposażone w kleje ułatwiające obróbkę. Ogranicza to znacznie pozytywne właściwości gliny. Tylko nieskażone, czyste tynki gliniane mogą bez ograniczeń przekazywać swoje właściwości.

Metody konstrukcyjne czyli jak murować z gliny

Budownictwo ziemne może być realizowane zarówno w zastosowaniu na drewnianych konstrukcjach nośnych, ale głównie przy użyciu cegieł suszonych na powietrzu lub w budownictwie ziemnym, ze względu na wyższą wytrzymałość na ściskanie. Ogólnie rzecz biorąc, ściany budynków z błota są solidnie zbudowane. Do budowy ścian z cegieł używa się jako zaprawy i do tynkowania tego samego materiału, który jest używany do produkcji cegieł. Nubijskie sklepienia z cegły mułowej znane w Górnym Egipcie i Północnym Sudanie mogą być budowane bez deskowania za pomocą ruchomego pomocniczego przyrządu. W budownictwie z ziemi ubijanej wymagany jest przeważnie szkielet drewniany.

W większości domów o konstrukcji szkieletowej drewnianej (szachulcowej, mur pruski) glinę układa się albo w postaci cegieł glinianych przy użyciu zaprawy glinianej, albo w przypadku wypełnień jako wilgotną mieszankę z sieczką lub podobnym materiałem włóknistym, nakładaną na wiklinowy lub drewniany hak. W przypadku ścian wypełniających, glinę układa się albo w postaci cegieł glinianych przy użyciu zaprawy glinianej, albo - w przypadku murów wypełniających - nanosi się ją jako wilgotną, klejącą mieszankę z sieczką lub podobnym materiałem włóknistym na wiklinowe lub drewniane paliki. Do tego dochodzi metoda budowy z gliny/ziemi ubitej/ziemi ubijanej, zwana też malowniczo i dystyngowanie metodą Pisé lub Pisę. To po prostu klepisko. Dzisiaj używa się jednak najczęściej określenia ‘ziemia ubita/ubijana’.

Glina - Regulacja temperatury i izolacja

Ze względu na wysoką pojemność cieplną właściwą, ściany z gliny są w stanie wyrównać różnice temperatur. W ciepłych regionach grube ściany zapewniają więc przyjemny klimat w pomieszczeniach. Glina jest dobrym przewodnikiem ciepła. Przewodność cieplną można zmniejszyć poprzez dodanie materiałów izolacyjnych, takich jak granulat korkowy, perlit, wermikulit lub keramzyt (glina lekka). W chłodniejszych regionach, izolacja termiczna powinna być zastosowana na ścianie zewnętrznej jak zwykle.

Konstruktywna ochrona przed wilgocią

Kształt cegły glinianej można skorygować przez zwilżenie. Cegła gliniana poprzez działanie kapilarne pobiera wodę z mokrej powierzchni. Woda szybko niszczy budynek ziemny, natomiast wilgoć powierzchniowa nie powoduje żadnych szkód. Dlatego w wilgotnym klimacie należy zabezpieczyć ściany zewnętrzne odpowiednim deskowaniem drewnianym lub nawisami dachowymi oraz zapewnić odwodnienie otaczającego terenu. Mury z gliny powinny mieć zawsze warstwę kamienia nad glebą z warstwą oddzielającą na wierzchu, aby zapobiec wyciąganiu wilgoci z gleby.

W suchym (jałowym) klimacie budowle ziemne są bardzo trwałe. Architektura ziemna jest tradycyjnie powszechna w społeczeństwach chłopskich bez transportu przemysłowego. Do dziś budowle ziemne są powszechne na Bliskim Wschodzie, na północ i południe od Sahary, w Hiszpanii (architektura Mudejares), wśród Indian Ameryki Północnej budujących Pueblo oraz w Andach.

Mocowanie obiektów przez glinę

Pod warunkiem, że glina została mocno sprasowana podczas suszenia, można użyć zwykłych plastikowych kołków (o niezbyt małej średnicy). Lekkie przedmioty, takie jak obrazy i szafki łazienkowe można zamocować po prostu wbijając gwoździe i wkręcając wkręty do płyt wiórowych lub płyt gipsowo-kartonowych z grubym gwintem (bez wstępnego nawiercania). W razie potrzeby należy najpierw zamocować płytę perforowaną z kilkoma śrubami, aby podeprzeć właściwą śrubę nośną. Alternatywnie do zwiększenia nośności nadają się specjalne kołki do stosowania w glinie, gazobetonie i płytach gipsowych. Aby przenosić większe obciążenia, kołki muszą być specjalnie zakotwione w podłożu. Po to, by rozłożyć powstające naprężenia ściskające, na powierzchni ściany można umieścić drewnianą deskę lub osadzić ją w ścianie.

Trochę glinianych ciekawostek

Największym budynkiem z ‘błota’ na świecie była gliniana cytadela w irańskim mieście Bam, która została w znacznym stopniu zniszczona w trzęsieniu ziemi 26 grudnia 2003 r.

Liczne budynki z błota można znaleźć również w miastach Djenne i Timbuktu w stanie Mali. Miasto Djenne jest wpisane na listę światowego dziedzictwa kulturowego, podobnie jak Wielki Meczet w Djenne. .Gliniane meczety Timbuktu są wpisane na listę światowego dziedzictwa UNESCO.

Architektura ‘błotna’ jest również dobrze znana na Półwyspie Arabskim, zwłaszcza w Jemenie, szczególnie w północnej (Saada) i wschodniej (Hadramaut) części kraju. W stolicy Sanie również zachowały się starsze domy z cegły mułowej, a także budynki z wypalanej cegły.

Największym budynkiem tego typu (z ubitej ziemi) w Niemczech jest 6-piętrowy budynek mieszkalny z 1836 roku w Weilburgu. Aktualnym przykładem tej techniki budowlanej jest Kaplica Pojednania w Berlinie, wybudowana w 1999 roku jako pierwszy od 150 lat publiczny budynek z ziemi ubijanej.

Biurowiec ekologicznej sieci handlowej Alnatura, który został zajęty w 2019 roku, jest największym w Europie budynkiem biurowym wykonanym z gliny. Elewacja o wysokości 12 metrów została wykonana z 384 elementów z ubitej ziemi. Elementy o szerokości 350 cm, głębokości 70 cm i długości 100 cm zostały zmontowane w 32 samonośne elementy, które są połączone z żelbetową konstrukcją w środku budynku.

Ukończone w 2014 roku centrum ziołowe producenta słodyczy ziołowych Ricola jest największym budynkiem z ‘ziemi’ w Europie. Fasada budynku o długości 111 m, szerokości 28,9 m i wysokości 10,8 m została zmontowana z 666 pojedynczych elementów z ziemi ubijanej. Glina była wydobywana w promieniu 10 km od placu budowy.

Shibam, wpisany na listę światowego dziedzictwa UNESCO, położony na wzniesieniu doliny w Wadi Hadramaut w południowym Jemenie, nazywany jest nawet "Chicago pustyni" ze względu na swoje drapacze chmur, które mogą mieć nawet dziewięć pięter wysokości. Stare miasto zajmuje powierzchnię 250 x 350 metrów i słynie z wielopiętrowych budynków mieszkalnych wykonanych z cegły mułowej. Wiele z tych budynków ma wysokość do 25 metrów i liczy sobie nawet 500 lat. Stabilność domów zapewnia m.in. konsekwentne zmniejszanie grubości ścian ku górze, a także sztywny modułowy układ osi ścian i okien oraz system drewnianych słupów i stropów, z którymi zazębiają się ściany działowe. Powierzchnie błota muszą być regularnie odnawiane. Dachy i delikatne elementy konstrukcyjne są chronione tynkiem wapiennym, który wymaga odnawiania tylko co około 25 lat. Górska osada oazowa Ait-Ben-Haddou w Maroku również została uznana za obiekt światowego dziedzictwa.

Prawda, że ciekawe? Równie ciekawa jest historia i zastosowanie kamienia, zatem warto poczytać„Od kamienia łupanego do kamienia okładzinowego, czyli budownictwo kamienne”, już wkrótce…

Zdjęcie w artykule przedstawia Irańską cytadelę  i miasto Bam wykonane w całości z gliny. Zostało niestety zniszczone przez trzęsienie ziemi. 

Zdjęcie autorstwa  - Personal picture By Arad Mojtahedi- en.wikipedia, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1117287

Wróć do listy