Konoplja v gradbeništvu

Industrijska konoplja je ob vsej svoji vsestranskosti uporabna tudi kot gradbeni material. Aplikacija je možna na področju konstrukcijskih in izolacijskih elementov.

Konstrukcijski elementi

Iz konopljinega pezdirja (sredice stebla) in vlaken se izdelujejo vlaknene in vezane plošče. Kot vezivo je možno uporabiti celulozo iz istega materiala, posledično je produkt 100% ekološki,  biorazgradljiv, odporen na insekte in vodoodporen. Za razliko od lesa konoplja v primeru požara ne gori v plamenih ampak zgolj tli, kar preprečuje širjenje ognja.

Iz konoplje je možno izdelovati ekvivalente produktov, ki se sicer izdelujejo iz lesa:

Vlaknene plošče
Plošče odlikuje finejši in bolj kompakten zunanji sloj ter homogenejša površina, zaradi česar so še posebej primerne v pohištveni industriji za barvanje, lakiranje, furniranje s plemenitimi furnirji, lepljenje  laminat-ultrapas plošč in tapiciranje. Uporabljajo se v gradbeništvu za pregrade, zaščito, podkonstrukcije, talne in stenske podloge,...

Izolacijski elementi

Konopljina izolacija
...se izdeluje iz konopljinih vlaken in predstavlja ekološki nadomestek kamene in steklene volne, ki se uporablja za izolacijo streh in fasad. Toplotno izolativnost materiala dosegamo z zračnimi prostori, ki nastajajo med vlakni. Izolacija iz konoplje je glede toplotne in zvočne izolativnosti primerljiva s kameno volno (toplotna prevodnost 0,040 W/mK), za spoznanje lažja (manjše gostote) in bolj odporna na vlago, ki povečuje toplotno prevodnost materiala. Njena glavna prednost je iz ekološkega vidika – celoten proces izdelave izolacije iz konoplje ima negativen ogljični odtis – upoštevajoč energijo, ki je potrebna za vzgojo rastline in procesiranje, za razliko od npr. kamene volne, ki jo pridobivajo s taljenjem bazalta in diabaza pri 1600°C (!). Prav tako je človeku prijaznejša, saj ne vsebuje nobenih umetnih sestavin ali dodatkov, ki bi lahko bili škodljivi (npr. draženje kože in dihal). Pri uporabi konopljine izolacije ne prihaja do neželjenega posedanja in deformacij zaradi teže.

Konopljin beton
angl. Hempcrete = hemp [konoplja] + concrete [beton]
(V bistvu ima ta najbolj razširjen gradbeni material iz konoplje rahlo ponesrečeno ime, saj pri proizvodnji ni vseh negativnih stranskih učinkov, ki spremljajo proizvodnjo cementnega betona, pa tudi trdnost niti približno ni primerljiva, ampak to niti ni namen. Kakorkoli, dokler ne najdemo ustreznejšega termina v slovenščini, bomo pač uporabljali tega.)

Konopljin beton pred vgradnjo (levo), sušen in sesekljan pezdir (desno)

Konopljin beton je ekološki material, ki ga sestavljajo:

1. Konopljin pezdir (sredica konopljinih stebel, ki jo sestavlja pretežno celuloza), sušen, sesekljan na koščke velikosti do 5 cm (za omete in strojno brizganje se uporabljajo bolj fina vlakna). Konopljin pezdir je sestavljen iz 37% celuloze, 16,5% hemiceluloze, 21,8% lignina, 5% pektina, 8,9% ekstraktov in 10,8% pepela, kremena in tanina.
2. Apnena mešanica (sestavljena iz gašenega apna, naravnega hidravličnega apna NHL5 in cementa ter eventualno peska za izdelavo notranjih ometov).  Gašeno apno [Ca(OH)2]se pridobiva z dodajanjem vode žganemu apnu [CaO]. Apno po vgradnji ponovno karbonizira (veže CO2 iz ozračja) in se spreminja ponovno v apnenec [CaCO3] ter s tem pridobiva na trdoti.
3. Voda

Če konopljinemu betonu dodamo večji procent cementa ali gline dosežemo takšne tlačne trdnosti, da lahko material prevzame nosilno funkcijo objekta. V tem primeru se izdelujejo zidaki in prefabricirane nosilne plošče. Zaradi manjše vsebnosti konoplje je konstrukcija manj izolativna in tako bolj primerna za toplejša podnebja.

Nosilni konopljini zidaki (z dodanim cementom in magnezijem) - levo, nosilni prefabricirani paneli (z dodajanjem gline)

Rezanje prefabriciranih konopljinih zidakov pred vgradnjo (levo), uporaba zidakov kot talne izolacije v estrihu (desno), vir: ISOHEMP Belgija

Konopljin beton se večinoma uporablja kot polnilo lesene skeletne konstrukcije, ki je enaka kot pri gradnji montažne hiše. V tem primeru je konopljin beton izolacijsko polnilo za stene, strehe in tla, ki ne nosi vertikalnih obremenitev zaradi premajhne tlačne trdnosti, je pa dovolj močan da prevzame horizontalne sile (npr. v primeru potresa), zato dodatno zavetrovanje konstrukcije ni potrebno (npr. z diagonalami).

Prerez stene iz konopljinega betona – leseni stebri so zaščiteni pred insekti in vlago (levo), nabijanje materiala v opaže z lesenimi kladivi (desno)

Konopljin beton se lahko vgrajuje ročno – okoli stebričev se postavijo opaži, v katere se plast za plastjo narahlo nabija še vlažen material. Za tak pristop ni potrebno posebno orodje, niti pretirano predznanje, pomanjkljivost je le v tem, da je metoda precej zamudna.

V zadnjem času bolj razširjena metoda vgrajevanja konopljinega betona je s strojnim vbrizgavanjem, pri katerem je potrebnega manj veziva, posledično je tudi stena bolj izolativna. Pri vbrizgavanju se sestavine mešajo med samim procesom, obstaja več variacij, običajno iz ene šobe prihaja vezivo (apnena zmes+voda) in druge pa koščki konopljinega pezdirja. Za stebri se postavi opaž po celotni višini zidu, nato se z vbrizganjem enostransko aplicira, po odstranitvi opaža se postopek ponovi še z druge strani, da stebri ostanejo znotraj konstrukcije.

Vbrizgavanje konopljinega betona

Glede na mesto uporabe oz. funkcijo se pripravijo različne zmesi konopljinega betona:

Prednosti gradnje z nenosilnim konopljinim betonom

• Visoka toplotna izolativnost (λ=0.06W/m.K): 30cm debel zid iz konopljinega betona je enakovreden 30 cm debelemu zidu iz Porotherma s 14 cm stiroporja (U=0.20W/m2K). Posebnost konopljinega betona je ta da je homogen in izolativen po celotnem prerezu konstrukcije, torej ni problema ko zaradi dveh različnih materialov (pri čemer je en nosilen in drugi izolativen kot pri klasični gradnji) prihaja do kondenzacije vodne pare.
• Dobra sposobnost skladiščenja toplote (1500-1700 J/kg). Ko je objekt iz konopljinega betona enkrat segret, stene prevzamejo toploto in jo počasi vračajo v prostor.
• Zrakotesnost (2 m3/h.m-2 at 50 Pa)
• Dobra zvočna izolativnost (0,69 NRC). Konopljin beton je zaradi svoje poroznosti odličen zvočni izolator.
• Tlačna trdnost do 1 MPa (glede na nizko gostoto 330kg/m3). Material sicer ni dovolj trden da bi prenašal vetikalne obremenitve, je pa dovolj da prevzame eventualne horizontalne pritiske na objekt, npr. potres.
• Odlična ognjevarnost (73 min pri 30 cm debelem zidu). Konoplja v kombinaciji z apnom zgolj tli, pri požaru ne povzroča ognjenih plamenov, ki bi širili požar.
• Paroprepustnost (zunanji zid uravnava vlago v prostoru; μ = 4.84). Zid v primeru povišane vlage v prostoru le-to prevzame nase in jo vrača ko ta pade, zato tudi ne prihaja do nastajanja plesni.
• Odporna na insekte (lesena konstrukcija ne potrebuje dodatne zaščite). Konoplja sama po sebi že v času rasti na polju nima naravnih sovražnikov – insektov, ki bi jo napadali, zaradi te svoje lastnosti je tudi konstrukcijski les v notranjosti zidu bolje zaščiten in ga ni potrebno posebej zaščititi s premazi.
• Ničen ogljični odtis (v 1 m3 se uskladišči 130 kg CO2). Konopljin beton je dejansko ogljiko – negativen material, kar pomeni da sama rastlina več CO2 veže iz ozračja kot se ga proizvede pri procesiranju, tudi apno še nekaj let po vgradnji veže nase CO2 iz ozračja, saj poteka proces karbonizacije – spreminja svojo kemijsko strukturo nazaj v CaCO3.
• Primerna za ljudi z alergijami. Konopljin beton je antibakterijski material.
• Tanek zunanji zid – en sam sloj. Zunanji zid iz konopljinega betona se finalizira samo z notranjim ometom (prav tako iz konoplje) in zunanjim apnenim ometom. Za primerjavo: sodobne montažne nizko-energijske hiše imajo zunanji zid sestavljen in 10 slojev.

Vpliv gradnje s konopljo na lokalno ekonomijo in okolje:

• Večino vgrajenega materiala je moč lokalno pridelati (konoplja + les)
• Hiter in enostaven proces gradnje
• Dolga življenjska doba objektov (na Japonskem stoji objekt iz konopljinega betona, ki je star že 300 let)
• Nizki stroški gradnje (najbolj v primeru uporabe lastnih – lokalnih surovin)
• Možna je reciklaža, saj je material naravnega izvora in je biorazgradljiv
• Pozitivni učinki konopljinega kolobarja na pridelovalnih površinah, ki so izčrpane in zastrupljene od intenzivne uporabe pesticidov in umetnih gnojil.
• Vsestranska uporabnost celotne rastline (npr. semena za prehrano, vlakna za tekstil in cvetovi za čaj), torej ni odpadnega materiala

Avtor: Sani Okretič Resulbegović, univ.dipl.inž.arh.