אדמה נגוחה

אדמה נְגוּחָה, הידועה גם כאדמה דחוסה (pisé de terre או בקצרה pisé), היא טכניקה לבניית קירות תוך שימוש בחומרי גלם כדוגמת בוץ, סיד וחצץ. זוהי טכניקת בנייה עתיקה שזכתה לתחייה במאה ה-21 בעיקר משום הנטייה בקרב קבוצות שונות להעדיף חומרי בנייה בני קיימא. החומרים המשמשים לבנייה זו אינם דליקים, והבנייה עצמה מבודדת תרמית, חזקה מאוד ועמידה בפני שחיקה. יתרונות נוספים הם עלות נמוכה ודרך פשוטה לבנות קירות. בעבר היו בניינים עשויים מאדמה נגוחה מצויים בדרך כלל באזורים צחיחים בהם כמות העצים הייתה מצומצמת.

תהליך הבנייה באדמה נגוחה
בתהליך הבנייה דוחסים תערובת לחה של אדמה המכילה תערובת ביחסים מתאימים של חול, חצץ וחרסית (לעיתים יחד עם תוספת מייצב) שמשקלה הסגולי בין 1,700 ל-2,200 קילוגרם למ"ק, לתוך מסגרת חיצונית תומכת שמעצבת את צורת קטע הקיר תוך יצירת חומת אדמה מוצקה. בעבר נעשה שימוש במייצבים מסורתיים כדוגמת סיד או דם של בעלי חיים על מנת לייצב את החומר, אך כיום מקובל לעשות שימוש בצמנט. עם זאת, השימוש בצמנט נתון במחלוקת שכן תהליך ייצורו אחראי ל-10% מכמות הפחמן הדו-חמצני שמייצר האדם. לאחר שהאדמה נדחסה ניתן להסיר את המסגרות של הקיר מיד, אבל נדרשים כמה ימים יבשים וחמים לאחר הבנייה על מנת שהקיר יתייבש ויתקשה. על מנת שהקיר יתגבש לחלוטין נדרש זמן ארוך, עד שנתיים, וככל שהוא מתגבש יותר כך המבנה נעשה חזק יותר. התוצר בסיום התהליך דומה לבניית חומה מסלע מוצק.

צורת המסגרת החיצונית וגודלה נקבעים על פי הצורה הרצויה של קטע הקיר. המסגרות עשויות בדרך כלל מלבידים מחוזקים, אך ניתן להשתמש גם בפח ואפילו בסיבי זכוכית. קירות המסגרת מחוזקים מבחוץ על ידי קורות מאונכות, על מנת למנוע את כיפוף פני הקיר כלפי חוץ בשל תהליך הדחיסה. נוהגים לחבר בין קירות המסגרת מלמעלה (ראו תצלום משמאל), ואת הקיר הסוגר מהחזית נועלים בלחץ בין הקירות החיצוניים על מנת לעמוד בלחצים החזקים הנוצרים בתהליך הדחיסה. אם לא מבוצעת תמיכה חיצונית לקיר מאדמה נגוחה מקפידים שהיחס בין גובה הקיר לעוביו לא יעלה על 1 ל-12. את התערובת הלחה שופכים בשכבה בעובי שבין 10 ל-15 ס"מ (מעבר לכך הדחיסה לא תהיה יעילה), ואז דוחסים את האדמה בעזרת דוחס פנאומטי – מכשיר הדומה בצורתו למקל פוגו כשבקצהו לוח שטוח, או בעזרת דוחס ידני. בדחיסה מכווץ החומר לכדי 50% מגובהו המקורי. שכבות נוספות של החומר נוספות והתהליך חוזר על עצמו עד שהקיר מגיע לגובה הרצוי. כבר בשלב זה הקיר כה מוצק שאפשר להסיר את המסגרת מיד, וחייבים לעשות זאת אם רוצים להבריש את הקיר על מנת לתת לו מרקם, אחרת תוך כשעה הקיר נעשה קשה מדי מכדי שאפשר יהיה להברישו. כאמור נדרש לקירות זמן רב על מנת להתייבש לחלוטין, אך דבר זה אינו מונע המשך עבודה על המיזם. את הקיר החשוף אפשר לאטום כנגד נזקי מים – קיימים מספר מוצרים שנועדו ספציפית לאטום קירות מאדמה.

בגרסאות המודרניות של השיטה נבנים קירות מאדמה נגוחה על יסודות קונבנציונליים או על בסיס מבטון מזוין, לעיתים עם תוספת בידוד תרמי מהקרקע בעזרת שכבה אופקית של פוליסטירן. יש בנאים המוסיפים תחמוצות צבעוניות או פריטים אחרים כגון בקבוקים או קטעים מגזעי עצים על מנת לגוון את המבנה.

מהרגע שהקירות התגבשו לחלוטין קל מאוד לעבוד אתם. קל לדפוק מסמר או להבריג בורג לתוכם וניתן לתקן חורים בהם אם נדרש, כשהתוצאה בלתי מורגשת אם נעשה שימוש בחומר המקורי. במקור יש לקירות אלו מרקם וצבע של אדמה טבעית. פגמים ניתן לתקן תוך שימוש בתערובת קרקע כטיח ואז ללטש על מנת להחליק את פני התיקון. קירות מאדמה נגוחה טיפוסיים הם בעובי שבין 30 ל-36 ס"מ, עובי אידיאלי על מנת שיתפקדו כמחסומים אקוסטיים בפני רעשי התחבורה בחוץ.

ניתן למקם קירות של אדמה נגוחה בתוך השלד של בניין, וכך ליצור סביבה חסינה מפני תהפוכות מזג האוויר. בהתאם לתנאים אפשר להוסיף לקירות בידוד חיצוני, טיח רך, חיפוי בעץ או חיפויים אחרים שמקובל להוסיף למבנים מקומיים. יש להיזהר משימוש בציפויים שאינם חדירים למים, כדוגמת טיח צמנט, על קירות מאדמה נגוחה, משום שאלו פוגעים ביכולתו של הקיר לפלוט לחות ולהתייבש, דבר המוביל להחלשת הקיר.

יתרונות הבנייה באדמה נגוחה
 עלות בנייה נמוכה - אדמה היא חומר בנייה זול, וכאשר ניתן להשתמש באדמת האתר שבו מתבצעת הבנייה, עלותה למעשה אפסית. לכן בנייה באדמה נגוחה היא שיטת בנייה המצויה בהישג ידם של בעלי הכנסה נמוכה, שכן כוח עבודה בלתי מקצועי, חברים ומשפחה מסוגלים לתרום חלק נכבד מהעבודה הנדרשת. כיום יותר מ-30% מאוכלוסיית העולם עושה שימוש באדמה כחומר בנייה. על פי בדיקות שערכה מחלקת החקלאות של ארצות הברית (USDA) מבנים מאדמה נגוחה עמידים לתקופה ארוכה מאוד וניתן לבנות אותם בשני שלישים מעלות בתים המבוססים על שלד תקני.
 ויסות הבדלי טמפרטורה - אחד היתרונות המשמעותיים של מבנים מאדמה נגוחה הוא המסה התרמית המצוינת שלהם; הקירות מתחממים לאיטם במהלך היום ומשחררים את החום בערב. תופעה זו יכולה לאזן הבדלי הטמפרטורות קיצוניים המתחוללים באזורים מסוימים, ולצמצם את הצורך במיזוג אוויר ובחימום. לחום לוקח 12 שעות על מנת לעבור דרך קיר בעובי של 36 ס"מ. קצב העברת החום של חצי יממה, והמסה התרמית של החומר הופכים את האדמה הנגוחה לחומר המתאים במיוחד לבניינים סולריים פסיביים. אדמה נגוחה היא הבחירה המועדפת לבניינים בהם תנודות הטמפרטורה חייבות להיות מווסתות למינימום.
 ויסות הלחות בתוך הבית - קירות של אדמה נגוחה המכילה חרסית, והחשופים לחלל הפנימי מווסתים את הלחות הפנימית לערכים שבין 40% ל-60% שהם במקרה גם הרמה התחתונה והעליונה ללחות הנסבלת על ידי אנשים הסובלים מאסתמה. בנוסף זו גם הלחות האידיאלית לאחסון פריטים רגישים כדוגמת ספרים.
 בנייה ידידותית לסביבה - משום שמבנים מאדמה נגוחה עושים שימוש בחומרים זמינים מקומית, הם מייצרים מעט מאוד פסולת ודרגת האנרגיה הגלומה (סך כל האנרגיה הנדרשת לייצור ושינוע החומר) בהם נמוכה. אדמה בה נעשה שימוש לבנייה היא משאב נפוץ מאוד, והשפעת כרייתה לצורכי שימוש בבנייה על הסביבה מינימלית. סוגי הקרקעות בהן נעשה שימוש הן מתת הקרקע תוך שימור הקרקע שעל פני השטח, המכילה חומרים אורגניים, לשימוש חקלאי. המצב האידיאלי הוא כאשר ניתן להשתמש באדמת האתר שבו מתבצעת הבנייה, ולחסוך באנרגיה הנדרשת לשינוע. בניינים עשויים מאדמה נגוחה מצמצמים את הצורך בעץ. מסגרות העץ, בהן נעשה שימוש בבניית קיר מאדמה נגוחה, הן רב שימושיות, ומיד לאחר הקמת הקיר הן מפורקות וניתן להשתמש בהם להקמת קטע קיר אחר. כתוצאה מכך הם מסייעים בעזרה לפתרון בעיית בירוא היערות. יתרון אקולוגי נוסף לבנייה באדמה נגוחה הוא מניעת הצורך בשימוש בחומרי בנייה רעילים כמקובל בשיטות הבנייה הקונבנציונליות.
 בנייה מהירה - דחיסת האדמה יכולה להיעשות ידנית באמצעות דוחס עשוי מלוח שטוח כבד המחובר לידית מאונכת ארוכה. תוך שימוש בדוחס המונע בכוח פנאומטי ניתן לדחוס את החומר תוך שימוש בהרבה פחות עבודה ידנית. אף על פי שעלות החומר זולה, בנייה באדמה נגוחה בלא כלים מכניים עלולה להיות פרויקט הדורש זמן רב; לעומת זאת תוך שימוש בדוחס מכני ובמסגרות מורכבות מראש ניתן לבנות קירות לבניין בשטח של 180–200 מ"ר בתוך יומיים עד שלושה.
 עמידות לאורך זמן - קירות מאדמה נגוחה בנויים היטב יכולים לעמוד במעמס אלפי שנים כפי שמוכיחה ההיסטוריה של מבנים מאדמה נגוחה סביב העולם.
 בידוד אקוסטי - העובי וצפיפות החומר של הקירות מבטיחים בידוד אקוסטי.
 עמידות בפני שרפה – אדמה נגוחה היא חסינת אש, בניגוד למבנים מעץ.
 עמידות בפני מזיקים – בניגוד לקירות עץ אין בקירות מאדמה נגוחה סכנה מחרקים דוגמת טרמיטים המקננים בעץ או מכרסמים
 מניעת התעבות - אדמה נגוחה מאפשרת יותר תחלופת אוויר מאשר מבני בטון, שכן החומר מאפשר למבנה "לנשום", מונע בעיית של התעבות מים בלא איבוד חום משמעותי.

חסרונות הבנייה באדמה נגוחה
אדמה נגוחה אינה מבודד טוב - כמו לבנים ובטון (שגם להם יש מסה תרמית מצוינת), ניתן להשתמש באדמה נגוחה גם באקלימים קרים, אך אז יש להגן על הקירות מפני גשמים עזים ולבודד אותם באמצעות יריעות איטום (vapor barriers).
עמידות בלחצים - אדמה נגוחה מסוגלת לשאת עומס כבד, וחיזוק במוטות פלדה, עץ או חזרן עשוי למנוע כשלים שמקורם ברעידות אדמה או סופות כבדות. ערבוב צמנט בתערובת הקרקע עשוי להגביר את יכולת העמידה של המבנה בעומס אך לא ניתן לערבב צמנט עם חומר המכיל חרסית. עקב כך הנוהג המקובל, במקומות בהם נעשה שימוש בצמנט על בסיס קבוע (אוסטרליה וקליפורניה), הוא להשתמש בתערובת חול וחצץ שאין בהם חרסיות. תערובת זו זהה לבטון מלבד העובדה שהקירות נבנים עם תכולת מים נמוכה יותר ולכן חלשים יותר מאשר לו היו נבנים עם בטון קונבנציונלי. כוח העמידה במאמץ לחיצה של אדמה נגוחה יכול להגיע עד 44 ק"ג לסמ"ר, כשני שלישים מכוח העמידה של בטון בעובי דומה.
שימוש בצמנט כמייצב - הוספת צמנט לחומר מונעת תכונת ויסות הלחות שתוארה לעיל. יותר מכך, היא גם מבטלת את הגדרת החומר כ"ידידותי לסביבה". בתהליך יצירת טון צמנט נוצר גם 1.25 טון פחמן דו-חמצני שהוא גז חממה הגורם לאפקט החממה ועקב כך להתחממות עולמית. בהתחשב בעובי בלוקים מבטון וקירות מאדמה נגוחה שבה אחוז תכולת הצמנט נעה בין 5% ל-13% ניתן לומר כי קיר אדמה נגוחה בעובי של 30 ס"מ הכולל צמנט בתערובת יהיה אחראי לפליטת יותר פחמן דו-חמצני מקיר בטון בעובי של 11.5 ס"מ. על בעיה זו ניתן להתגבר בצורה משמעותית על יד שימוש בתחליפי צמנט כדוגמת ground granulated blast furnace slag.

היסטוריה

הוכחות לשימוש הראשוני באדמה נגוחה מצויות באתרים הארכאולוגיים הנאוליתיים של תרבות יָאנְגשָׁאוֹ ותרבות לונְגְשָׁאן שהתפתחו לאורך הנהר הצהוב בסין, והמתוארכים לתקופה שעד לפני 5000 לפנה"ס. סביב שנת 2000 לפנה"ס היה השימוש בטכניקות ארכיטקטוניות של אדמה נגוחה נפוץ בבניית קירות וחומות בסין. החומה העתיקה ביותר ששרדה בסין מקיפה את בירת שושלת שאנג הזמנית אוֹ (כ-7 קילומטרים צפונית לעיר גֶ'נְגג'וֹאוּ שבמחוז חנאן), ונבנתה מאדמה נגוחה במאה ה-16 לפנה"ס. אורך החומה כ-7 קילומטרים וגובהה עולה במקומות מסוימים על 9 מטרים. כל החומות שנבנו סביב הערים המבוצרות בסין, וכן מכלול החומות שנבנו להגנה בפני פלישת שבטים נוודים מהצפון, החל בתקופת שושלת צ'ין וכלה בתקופת שושלת מינג, שזכו לכינוי "החומה הגדולה של סין", בנויים מאדמה נגוחה, כאשר לפעמים הם חופו בלבנים. גם החומות שסביב העיר האסורה בבייג'ינג בנויות מאדמה נגוחה מחופה בלבנים.

טכניקה זו הייתה ידועה גם לרומאים ונעשה בה שימוש בדרום צרפת, ואחר כך במרכז צרפת בימי הביניים. הערבים הביאו טכנולוגיה זו לספרד ונעשה שימוש בה בכמה מבנים מתקופתם, שהידוע בהם הוא ארמון אלהמברה. באזור אלגרבה שבפורטוגל יש מבנים רבים מתקופתם שנבנו כך.

בצרפת נעשה בטכנולוגיה שימוש רציף במיוחד בבניית בתים כפריים. בשרטוט משמאל מוצגת שיטת בניית קיר מאדמה נגוחה כפי שנלמדה ב-1790 בבית הספר לאדריכלות כפרית ע"ש פרנסואה.

מצרפת הגיעה השיטה בתחילת המאה ה-19 לארצות הברית. ב-1806 פרסם סטיבן ויליאם ג'ונסון (Stephen William Johnson) את ספרו "כלכלה כפרית" (Rural economy) ובו קרא ליישם את השיטה הצרפתית של אדמה נגוחה. פרסום הספר החל גל של בנייה באדמה נגוחה, כאשר הדוגמאות הבולטות ביותר מצויים בסטייטבורג (Stateburg) שבדרום קרוליינה. שניים מתוך המבנים בעיירה זו, בורו האוס פלנטיישן (Borough House Plantation), וכנסיית הצלב הקדוש (holy cross) האפיסקופלית (נבנתה מאדמה נגוחה בשנים 1850–1852) הוכרזו אתרים לאומיים היסטוריים (National Historic Landmarks) של ארצות הברית. בתיאור ההכרזה על המבנה הראשון כאתר לאומי היסטורי נאמר:

דוגמה למבנה של אדמה נגוחה בקנדה היא כנסיית סנט תומאס (St. Thomas) האנגליקנית בשנטי ביי (Shanty Bay) שבאונטריו, שנבנתה בין 1838 ל-1841.

בין שנות ה-20 לשנות ה-40 של המאה ה-20 הוציאו ממשלת ארצות הברית וכמה אוניברסיטאות במערב ארצות הברית מיליוני דולרים במחקר על בנייה באדמה נגוחה:
הקולג' של מדינת דקוטה הדרומית ערך מחקר מעמיק ובנה קרוב ל-100 קירות של אדמה נגוחה שעמדו בפני תהפוכות מזג האוויר. במשך תקופה של שלושים שנות מחקר חקר הקולג' את השימוש בצבעים ובסוגי טיח ביחס לקולואידים באדמה.
ב-1945 פרסם הקולג' החקלאי ע"ש קלמסון (Clemson Agricultural College) של דרום קרוליינה את תוצאות המחקר על אדמה נגוחה בחוברת "בנייה באדמה נגוחה".
ב-1936 בנתה מחלקת החקלאות של ארצות הברית קהילה ניסיונית של מבני אדמה נגוחה בהתיישבות ליד גרדנדייל (Gardendale) באלבמה שתוכננו על ידי הארכיטקט תומאס היבּן (Thomas Hibben). עלות בניית הבתים הייתה נמוכה יחסית והם נמכרו לציבור, יחד עם חלקות אדמה קטנות המאפשרות גן וחלקה קטנה לגידול בעלי חיים. הפרויקט נחשב סיפור הצלחה והוא הצליח לספק בתים בעלי ערך למשפחות בעלות הכנסה נמוכה.
הסוכנות האמריקנית לפיתוח בינלאומי הוציאה מיליוני דולרים בהנחלת מדע הבנייה מאדמה נגוחה לארצות מתפתחות. היא גם מימנה את כתיבת "המדריך לאדמה נגוחה" בידי אוניברסיטת טקסס A&M ומכון התחבורה של טקסס. המדריך לא היה זמין אף פעם לרכישה על ידי הציבור, עד שהמכון הבינלאומי לאדמה נגוחה (Rammed Earth Institute International) קיבל רשות להדפיסו מחדש.

העניין באדמה נגוחה דעך אחרי מלחמת העולם השנייה, כשמחירי חומרי הבניין המודרניים צנחו. הדעה המקובלת אז הייתה שאדמה נגוחה היא טכנולוגיה מיושנת, והרעיון סבל מדעה קדומה שהשימוש באדמה פשוט מדי בהשוואה לטכנולוגיות החדשות, ותלוי יותר מדי בשיטות עתירות בכוח אדם.

העניין באדמה נגוחה התחדש במאה ה-21 משום שבנייה באדמה נגוחה נחשבת ידידותית לסביבה. לנושא מוקדשים ספרים, אתרי אינטרנט, הנושא נלמד בקורסים מיוחדים וקמות חברות המתמחות בבנייה באדמה נגוחה, גם בישראל. עם זאת, גם לאחר שהתעורר עניין מחודש בשיטת בנייה זו, מתנגדים קבלנים, מהנדסים ואנשי מקצוע רבים, שאינם מודעים לטכניקות הבנייה באדמה, לשימוש בה כחומר בנייה. לעיתים קרובות נראית שיטה הבנייה המודרנית קלה יותר. השקעה בטכנולוגיה זו נחשבת יותר מדי בלתי בטוחה ולכן נוטים להזניח לעיתים קרובות בתרבויות הבנייה המודרניות את הבנייה באדמה נגוחה.

קישורים חיצוניים

הערות שוליים

טכנולוגיות בנייה
אדריכלות סינית
בנייה בת קיימא