Çimento Bazlı Sıkıştırılmış Toprak Nedir?

Nüshet Çamuşoğlu / nushet@ekoyapidergisi.org
Sıkıştırılmış toprak genellikle düşük karbonlu bir bina inşa yöntemi olarak bilinir, ancak bazı uzmanlar bu yöntemin sürdürülebilirliği konusunda şüphe duymaya başladı. 

Earth Building UK and Ireland adlı yardım kuruluşunun CEO'su ve Rammed Earth Consulting'in kurucusu Rowland Keable, “İnsanlar sıkıştırılmış toprağı aslında beton olan bir şeyi satmak için kullanıyor.” dedi.

Alternatif Teknoloji Merkezi'nde (CAT) Sürdürülebilirlik ve Adaptasyon Yüksek Lisans Programı lideri Tim Coleridge, “İngiltere'de, parlak mimarlık dergilerine giren sıkıştırılmış toprak projeleri gördüm ve ‘vay canına, bu çok güzel görünen bir bina’ diye düşünüyorsunuz” diye ekledi. “Ama bunu mümkün kılmak için harcanan çimentodan bahsetmiyoruz.”

Sıkıştırılmış toprak, agrega, kum, silt, kil ve çakılın bir kombinasyonundan oluşan toprağın kalıp içine paketlendiği ve sıkıştırıldığı, kalıp çıkarıldığında sağlam bir duvar bırakan bir yapı yöntemidir.  Bazen ham haliyle inşa edilir, ancak genellikle mukavemetini ve dayanıklılığını artırmak için çimento gibi bir bağlayıcı ile stabilize edilir.

Sıkıştırılmış toprak yapılarda kullanılan çimento oranı değişkenlik gösterse de, bazı uzmanlar bu oranın çevreye en zararlı yapı malzemelerinden biri olarak kabul edilen betonda kullanılan miktarlarla karşılaştırılabilir olduğunu iddia etmektedir.

Çimentoyla stabilize edilmiş sıkıştırılmış toprak betonla karşılaştırılabilir

Beton, agrega ile çimentonun karıştırılmasıyla elde edilir ve yüksek miktarda CO2 üreten çimento üretimi oldukça enerji yoğundur. Coleridge, “Sıkıştırılmış toprakta yüzde beş veya 10 oranında çimento kullandığınız anda, çevresel olarak beton blok kullanmaktan çok daha iyi değildir.” dedi. “Çok fazla gibi görünmüyor, ancak standart bir beton blokla benzer bir çimento oranı var, bu nedenle düşük etkili yerel malzemenizin çevresel etkisi çok küçük olmaktan çıkıp geleneksel, seri üretilen beton blokla neredeyse aynı seviyeye geldi.” dedi.

Keable bu endişeleri yineleyerek, toprağa çimento eklendikten sonra bunun artık bir toprak yapı malzemesi olarak görülmemesi gerektiğine inandığını ekledi. “Organik bir çiftçiyle konuştuğunuzda, 'tüm bu şeylere ürünlerimizi yiyen tüm küçük böcekleri öldüren şeyler püskürtmek isteriz, ancak o zaman organik olmayız ve bu bizim USP'mizdir' diyeceklerdir.” dedi.

İngiliz mühendislik firması Elliott Wood'un yöneticilerinden James Souter, Londra'daki Bushey Mezarlığı da dahil olmak üzere, üzerinde çalıştığı bazı projelerde çimentoyla stabilize edilmiş sıkıştırılmış toprak kullanmıştır. Birleşik Krallık'ta ham, sıkıştırılmış toprak bir duvarın yağmur erozyonundan korunması için genellikle geniş bir çatıya ihtiyacı olurdu, ancak Bushey Mezarlığı'nda çimento içeriği sayesinde sıkıştırılmış toprağın dokulu, desenli yüzeyine sahip monolitik duvarlar elde edildi.

“Bu estetik bir karar”

Souter, “Her şeyden önce bu estetik bir karar,” dedi. “Sıkıştırılmış toprağın özelliklerini geliştirmenin en iyi yolu onu çimento ile stabilize etmektir.” Souter'a göre, sıkıştırılmış topraktaki çimento içeriğiyle ilgili endişeler, Birleşik Krallık'ta üretilen beton miktarıyla karşılaştırıldığında ihmal edilebilir düzeyde.

 “Bu ülkede gerçekten kullanılan sıkıştırılmış toprak miktarı önemsiz, bu nedenle yüzde 3,5 çimento oranı ya da yüzde 6 çimento oranı fark etmeyecek. Hacim o kadar küçük ki, Titanik'teki güverte sandalyelerini yeniden düzenlemek bile değil.”

Birleşik Krallık'ta malzemeyi stabilize etmeden modern sıkıştırılmış toprak binalar inşa etmek teknik olarak mümkündür. Coleridge, Grimshaw Architects'in Eden Project'teki ziyaretçi merkezini ve Galler'deki CAT'te bulunan, yaklaşık 50 mil uzaklıktaki bir taş ocağından elde edilen toprakla inşa edilen yedi metre yüksekliğindeki tambur şeklindeki stabilize edilmemiş sıkıştırılmış toprak yapı olan WISE Binası'nı vurguladı.

“Bu inanılmaz bir sürdürülebilir malzeme” dedi. “WISE Binası'nın ömrü sona erdiğinde, malzemeyi bir hortumla yeniden ıslatabilirsiniz ve bir yığın haline gelecektir.” “Yeniden karıştırabilir ve başka bir sıkıştırılmış toprak bina için kullanabilirsiniz ya da tamamen zararsızdır, kelimenin tam anlamıyla toprağa yeniden kazandırabilirsiniz.”

Bununla birlikte, toprağın katı yapı elemanlarına sıkıştırılması, modern makinelerle artık daha kolay hale getirilen eski bir inşaat yöntemi olsa da, diğer inşaat yöntemlerine kıyasla hala yoğun emek gerektirmektedir.

Ayrıca, Birleşik Krallık da dahil olmak üzere pek çok ülkede sıkıştırılmış toprak yapı için bina standartları bulunmamaktadır; bu nedenle yapı denetimi ve sigortacıları yatıştırmak için genellikle çimento eklenmektedir.

Keable, “Sıkıştırılmış toprak ve tüm toprak yapı teknikleri gerçekten eski ama rafta bırakıldı.” dedi. “Beton ve diğer malzemeler için yönetmelikler oluşturuldu. Bu biraz vahşi batı ve aslında bir kontrol noktası bulmamız gerekiyor.”

Sıkıştırılmış toprak hakkında “bilgi eksikliği”

Arup Sürdürülebilir Kalkınma Uzmanı Sean Lockie, “Standart detaylar yok, bu nedenle sıkıştırılmış toprakla inşa etmek çok sayıda özel çalışma gerektiriyor ve bu da genellikle yapı denetimi, sigortalar ve hatta mülk için bir ipotek almanız gerekiyorsa kredi verme konusunda ekstra zorluklarla birlikte geliyor” diye ekledi. “Sigortacılar ve ipotek sağlayıcıları genellikle neyi sigortalamaya ve neyi kredilendirmeye hazır oldukları konusunda çok dar bir bakış açısına sahipler.”

Coleridge, referans alınacak sıkıştırılmış toprak standartlarının bulunmadığı yerlerde, mimarların genellikle beton da dahil olmak üzere benzer malzemeler için bina yönetmeliklerini kullanmak zorunda kaldıklarını açıkladı.

Coleridge'e göre, toprak yapıya ilişkin bina yönetmelikleri ve standartları, malzemenin stabilize edilmemiş haliyle yaygınlaşmasına ve özelliklerine ilişkin farkındalığın artmasına yardımcı olacaktır.

Coleridge, “Toprakla inşaat yapmak için yerel bir yönetmelik yoksa, tasarımcılar duvarcılık veya beton standartları gibi başka bir şeye başvurmak zorunda kalıyor.” dedi. “Sigorta şirketlerini ya da yerel yetkilileri memnun etmek için yüzde beş, hatta yüzde 10 çimento koymak zorunda kalabilirler ve bunu da beton duvar malzemesi gibi değerlendirerek onaylatabilirler.”

Coleridge sözlerine şöyle devam etti: “İnsanlar, malzemenin performansına ilişkin anlayış ya da endişe eksikliği nedeniyle toprakta çimento kullanıyorlar. Her durum için uygun olmayacaktır. Toprak yapı yönetmeliklerine sahip olmak, güven inşa etmek ve yerel yapı kontrol departmanlarının malzemenin performansını anlamasını sağlamak için bir olanaktır.”

1980'lerin sonlarında Keable, Afrika'daki ülkelerde sıkıştırılmış toprak yapılara yönelik yapı standartlarını belirlemeye başladı ve bunlar daha sonra ulusal standartlar olarak kabul edildi. Bu standartlar arasında duvar kalınlıkları, malzeme sıkıştırma, kalıp ve malzeme karışımına ilişkin yönergeler yer alıyordu.

“2012 yılına gelindiğinde, sıkıştırılmış toprak için ulusal bir standarda sahip 15 ülke vardı ve 2016 yılına gelindiğinde tüm kıtayı kapsıyordu.” dedi.

Keable, Birleşik Krallık'ta henüz ulusal standart olarak kabul edilmemiş benzer kılavuzlar yayınlamıştır, ancak sektörün sıkıştırılmış toprağa daha fazla destek vermesiyle bunun başarılabileceğini ummaktadır.

“İnşaat sektöründeki en büyük sorunlardan biri, sorunlu olduğunu bildiğimiz tüm malzemelerin çok iyi finanse edilmesi ve daha geniş bir kabul görmek için kenarda bekleyenlerin çok az finanse edilmesidir.”

“Sadece işçilik deneyimimiz yok”

Çimentoya alternatif stabilizatörler, performansını artırmak için toprakla karıştırılabilir. Kireç yaygın bir alternatiftir ve koçan yapımı, gerilme mukavemetini artırmak için saman veya at kılı gibi lifli doğal malzemelerin eklenmesini içerir. Sürdürülebilir, doğal malzemeyle inşa etmeyi daha az emek yoğun hale getirmeyi amaçlayan seri üretim toprak yapı blokları da vardır. Ancak sıkıştırılmış toprak henüz mimarlar arasında popüler bir seçenek olarak ortaya çıkmadı ve Birleşik Krallık'ta çok az müteahhit bu malzemeyle çalışma deneyimine sahip.

Lockie, “Sıkıştırılmış toprağı kereste, kenevir tuğla ve miselyum gibi malzemelerle karşılaştırırsanız, bu malzemelerin birçoğunun modern inşaat yöntemleriyle büyük ölçekte nasıl üretilebileceği ve dağıtılabileceği üzerine düşünmeye başladığımızı görürsünüz.” dedi.

“Arup'ta biz bunu gelişmekte olan bir malzeme olarak görüyoruz, ancak ölçeklendirme kabiliyeti, kullanılabilirliğine kimin yatırım yaptığı, sigortacıların bu konuda ne düşündüğü, müteahhitlik kuruluşunun yeterliliği gibi tüm sorunlarla karşı karşıya kalacak - bunun kullanımı konusunda çok bilgili çok fazla müteahhit yok,” diye devam etti.

Souter, “Sıkıştırılmış toprağı doğru kullanmak, örneğin brüt betonu doğru kullanmaktan daha karmaşıktır çünkü sektörde bu konuda deneyim yoktur.” dedi. “Bu ülkede işçilik konusunda yeterli deneyime sahip değiliz.”