Trabajos de tierra

PalabrasJuan RamshawFotosWill Claxton

Si bien las técnicas de construcción basadas en la tierra sin duda están ganando terreno dentro de la industria de la construcción, hasta ahora se han asociado principalmente con desarrollos de tamaño modesto en entornos rurales. Pero esto va a cambiar con Tribeca, un desarrollo a gran escala ecológicamente ambicioso en Kings Cross de Londres diseñado por Bennetts Associates para el desarrollador REEF Group con sede en Londres. El esquema de uso mixto reemplaza una antigua oficina de clasificación de Royal Mail y comprende cinco estructuras que albergan apartamentos de tenencia mixta, instalaciones comerciales y de ocio, así como oficinas.

Uno de los cinco edificios, The Apex, se convertirá en la primera estructura a gran escala del Reino Unido en utilizar el subsuelo del sitio como material de construcción. En lugar de llevarse al vertedero, como es común en edificios de este tipo, el suelo excavado se transporta al fabricante de ladrillos con sede en Buckinghamshire HG Matthews, donde se convierte en bloques de tierra de alto rendimiento, antes de devolverse al sitio para su uso. en la construcción de muros.

Después del tamizado inicial con una bandeja húmeda, el material del sitio se carga en una tolva de alimentación y luego pasa a través de un conjunto de rodillos para triturar los depósitos de gran tamaño restantes.

reducción de carbono La idea de usar bloques de tierra es una creación del arquitecto del proyecto Nikolay Shahpazov. Había estado interesado en la tecnología durante algún tiempo, pero vio la oportunidad de usarla en un proyecto a gran escala cuando se unió a Bennetts Associates y comenzó a trabajar dentro de el grupo de sustentabilidad dedicado de la práctica. Para Shahpazov, los bloques de tierra son una opción obvia cuando se trata de reducir el carbono incorporado.

Cada bloque contiene solo el diez por ciento del carbono incorporado de un bloque de hormigón tradicional. También almacenan material de obra reutilizable dentro del propio edificio. "La arcilla, la arena y el limo permanecen en su lugar", explica Shahpazov. “Estos recursos se vuelven finitos si, por ejemplo, fabricamos ladrillos, por la dificultad de remover la argamasa para reutilizar. Aquí, estamos almacenando recursos para uso futuro, lo que complementa la economía circular. Sumado a esto, la naturaleza 'viva' de los bloques les permiten regular la temperatura interior y la humedad, así como reducir los contaminantes transportados por el aire".

Los bloques de tierra se sacan de sus moldes de madera a mano. Se producen aproximadamente 700 unidades por turno.

Hacer realidad el sueño Pasar del concepto a la realidad con el uso de bloques de tierra en The Apex ha sido una tarea larga y, en ocasiones, exigente para Shahpazov. "Me enteré por primera vez de los bloques de tierra de HG Matthews durante el confinamiento", recuerda. "Luego traté de incorporarlos en uno de los proyectos actuales de la práctica, pero ya estaba demasiado avanzado. Cuando me convertí en arquitecto de proyectos para Tribeca, discutí la posibilidad de usarlos con el contratista, VolkerFitzpatrick, que estaba apilando en el sitio en ese momento. Pregunté si podíamos tomar un poco de suelo fresco para analizarlo y luego me puse en contacto con Roland Keeble de Rammed Earth Consulting, quien, junto con HG Matthews, hizo algunas muestras de bloques, que se presentaron al cliente".

Después de varias pruebas de laboratorio, se decidió que los bloques de tierra se utilizarían en el sótano en lugar de bloques de hormigón. Pero todavía había una serie de desafíos, entre ellos, determinar las características estructurales y de comportamiento frente al fuego de los bloques. Gran parte de esta información provino de profesores de ingeniería estructural y otros especialistas conocidos por Shahpazov, y se incorporó al proceso de diseño y especificación.

“Fue un proceso largo, y hubo varios momentos en los que parecía que después de todo no podríamos usar los bloques”, confiesa el arquitecto. "Pero al final logramos obtener toda la información necesaria, persuadir a todos de que era una buena idea e incluso organizar una sesión de capacitación en HG Matthews para el subcontratista de bloques, Turick, para demostrar que tenían las habilidades necesarias para colocar el Afortunadamente, muchos de los muchachos del equipo de subcontratación son de Moldavia y estaban familiarizados y entusiasmados con la construcción basada en la tierra.

Si bien los bloques son, sin duda, adecuados para su propósito, no están garantizados, por lo que lo más importante de todo era convencer al cliente y al financiador del proyecto. Si desea cambiar la forma en que se construyen los proyectos, realmente necesita comprometerse y convencer a los grandes desarrolladores. Para ser honesto, todo el proceso casi me arruina y ha costado más de lo que probablemente debería haber costado, pero es la primera vez que se hace".

Los bloques se apilan en estantes de metal antes de secarse, en lugar de cocerse, durante siete días a una temperatura de 50°C.

Conseguir la combinación adecuada La intención original era utilizar bloques de tierra en todo el sótano, pero los problemas relacionados con la integridad contra incendios relacionados con las paredes divisorias entre habitaciones llevaron al equipo a especificarlos solo para las paredes perimetrales. Con suficiente tiempo y paciencia para las pruebas, Shahpazov cree que los bloques habrían cumplido con el resumen original. Los bloques se están utilizando actualmente sin capacidad de carga para revestir la cara interior de los muros de contención de hormigón, pero se pueden utilizar estructuralmente.

Los bloques de tierra especificados para The Apex tienen una resistencia de alrededor de 6,5 N/mm2, equivalente a los bloques de hormigón de densidad media. "Experimentamos con tres mezclas de bloques diferentes", explica Shahpazov. "El primero fue 100 por ciento de subsuelo excavado mezclado con paja. El segundo fue 75 por ciento de subsuelo con 25 por ciento de arena y paja. Y el tercero fue 50 por ciento de subsuelo y 50 por ciento de arena y paja. Después de las pruebas, la tercera mezcla se encontró que era el más fuerte y, en consecuencia, fue seleccionado por el ingeniero estructural para su uso en el proyecto. En retrospectiva, la mezcla más débil habría sido suficiente, ya que todavía es bastante fuerte y esencialmente estamos usando los bloques como material de revestimiento".

En términos de precio, los bloques de tierra son similares a los bloques de hormigón tradicionales. Sin embargo, se están instalando de lado, en lugar de en el borde, por lo que se requieren más bloques. "El ahorro económico proviene de evitar el vertido en relación con la excavación del sitio y el impuesto asociado a esto", dice el arquitecto.

Después del proceso de secado, los bloques agrietados se descomponen y se reprocesan en otro lote.

Instalación en el sitioLa construcción de la pared del sótano de 5,9 metros de altura consta de concreto in situ, aislamiento de lana mineral, rieles verticales de aluminio fijados al sustrato de concreto, luego los bloques de tierra, que se colocan en tiras con lazos metálicos horizontales que conectan las hiladas con el rieles En la base del muro hay un zócalo bajo hecho de bloques de hormigón. Esto está diseñado para proteger los bloques de tierra en caso de que el sótano se inunde. Los bloques se pueden colocar con la misma rapidez que sus equivalentes de hormigón, aunque el rejuntado puede llevar más tiempo para conseguir la estética deseada.

El mortero utilizado para la construcción de los muros es del mismo material que los bloques, que se suministra húmedo en obra. Fundamentalmente, no se utiliza cemento en los procesos de fabricación o colocación de bloques. El mortero de arcilla es extremadamente fuerte y tenaz, aunque se tuvo que agregar arena a la mezcla para mejorar su trabajabilidad en el sitio. A diferencia de los morteros a base de cemento, la arcilla sin usar se puede volver a colocar en el cubo y reutilizar al día siguiente, en lugar de tirarla cuando se endurece.

Se especificó un acabado visto para las paredes. Una vez seco el mortero, se cepillan los bloques para eliminar las partículas sueltas de arcilla y polvo. A continuación, se aplicará una capa de aceite de linaza en la cara exterior para evitar más "polvo" y proporcionar un acabado ligeramente más oscuro.

Los bloques se atan a rieles verticales de aluminio, que a su vez se fijan al sustrato de hormigón.

La perspectiva de un fabricante de bloques de tierra El centro del proyecto es HG Matthews, una empresa de fabricación de ladrillos independiente y familiar ubicada en Bellingdon, cerca de Chesham. El socio Jim Matthews decidió hacer evolucionar el negocio para producir productos más ecológicos hace algunos años. "Ya habíamos tomado medidas para hacer que el proceso de producción de ladrillos fuera más ecológico y fuimos el primer fabricante del país en cambiar a biomasa para el proceso de secado", explica Matthews. "Esto ahorra alrededor de 30 000 litros de diésel al mes. Entonces decidimos hacer todo lo posible y producir un material de construcción natural con muy bajo contenido de carbono: el bloque de tierra.

Una de las partes de la fabricación de ladrillos que consume más energía es el proceso de cocción, por lo que la idea de Matthews era eliminar esto y producir un producto a base de tierra sin cocer. “No hay nada particularmente nuevo en este enfoque”, explica el fabricante. "Pero en lo que hemos innovado es en sacar los escombros del sitio, que se han excavado para hacer sótanos y cimientos, convertirlos en bloques y devolverlos al sitio. Esto evita que los escombros vayan al vertedero, al mismo tiempo que reduce la dependencia de materias primas /materiales vírgenes. El problema principal relacionado con la sustentabilidad general del proceso es qué tan lejos se transporta el material del sitio. Recomendamos una distancia máxima de 30 millas para que valga la pena".

Las partículas sueltas de arcilla y polvo se eliminan de las paredes vistas antes de la aplicación del aceite de linaza. Este último evita más "polvo" y proporciona un acabado ligeramente más oscuro.

Fabricación de los bloques Cabe destacar que toda la planta utilizada para la fabricación de los bloques de tierra es de segunda mano y ha sido reutilizada para la tarea. "Es un poco como un monstruo de Frankenstein", se ríe Matthews. "Todas las máquinas provienen de diferentes astilleros y las hemos restaurado y vuelto a poner en servicio, en lugar de que se desguacen". El proceso de fabricación de bloques comienza con una bandeja húmeda, una gran máquina industrial que tamiza la materia prima del sitio utilizando una serie de placas de acero. El despojo recién refinado se mezcla luego con paja cultivada localmente. También se puede agregar arcilla o arena según la calidad del material base y los parámetros de diseño requeridos de los bloques.

Normalmente se utiliza arena si los bloques tienen un alto contenido de arcilla. "Esto ayuda a evitar que se encoja durante el secado y, por lo tanto, estabiliza el cuerpo del material", explica Matthews. "A veces, el material del sitio es muy pedregoso y arenoso, por lo que es posible que se necesite arcilla adicional para crear la mezcla deseada. Experimentamos con proporciones variables de arena y arcilla, y probamos los bloques en el laboratorio para determinar su resistencia a la compresión. Probamos antes de construir y luego durante la construcción, dependiendo de los requisitos del ingeniero".

Cada bloque de tierra contiene solo el diez por ciento del carbono incorporado que se encuentra en un bloque de hormigón tradicional.

Luego, la mezcla de tierra se carga en una tolva de alimentación y pasa a través de un conjunto final de rodillos para triturar cualquier depósito de gran tamaño restante. De aquí pasa a la bloquera, que puede producir 700 bloques por turno. Los moldes de bloques de madera siguen un circuito: primero se rocían con arena para evitar que los bloques se peguen hacia el interior, luego pasan frente a un barril donde un eje con cuchillas presiona la arcilla dentro de ellos, y finalmente se retiran de la máquina por mano. Los bloques están ranurados, lo que ayuda a garantizar que la arcilla se disperse en cada esquina del molde cuando se arroja.

Los bloques se secan en lugar de cocerse a una temperatura de 50°C durante siete días en secadores especialmente construidos que contienen unas 4.000 unidades. La fuente de calor proviene de calderas de biomasa que utilizan madera renovable de origen local. Cada bloque de tierra contiene alrededor de 3,5 litros de agua de lluvia (recolectada de los edificios en el sitio) antes del secado. El secado lento es esencial para evitar el agrietamiento a medida que los bloques se encogen. Cualquier bloque agrietado se descompone y reprocesa en otro lote. El contenido de paja de los bloques (normalmente alrededor del dos por ciento en masa) no solo actúa como aglutinante durante el proceso de secado, sino que también proporciona una forma de refuerzo estructural para el artículo terminado.

Mirando hacia el futuro Los altos muros de bloques de tierra vistos en The Apex impresionan con sus elegantes proporciones romanas, colores cálidos y superficies táctiles. Si bien el proceso desde el concepto hasta la realización dista mucho de ser sencillo, se espera que el resultado final y los conocimientos adquiridos permitan a otros equipos de proyecto con visión de futuro incorporar esta tecnología baja en carbono en sus edificios. "La construcción con bloques de tierra debería ser una práctica común en todo Londres e incluso más allá donde haya una excavación significativa", concluye Shahpazov. "El proceso utiliza una décima parte del CO2 de las prácticas tradicionales, por lo que es obvio".