Improvement of Mechanical Properties of Compressed Earth Blocks with Stabilising Additives for Self-Build of Sustainable Housing
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Date
2024
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Abstract
Earth building technologies are increasingly being used to promote a natural and sustainable construction model and to empower self-building in resource-limited areas. This work focuses on investigating the use of different types of stabilising additives in compressed earth blocks (CEBs). To this end, empirical studies and laboratory analyses of earth samples taken from different sites in Ecuador were combined. Once the most suitable earth for use as a building material was determined, four types of CEBs were produced using equipment designed ad hoc to encourage self-building: earth-based, fibre additives, cementitious additives, and additives of other origin. The panels were characterised by means of compression tests to analyse their mechanical behaviour, obtaining the most promising results for the additivated samples with the highest percentage of cement and for the sample containing ground reeds, with a compressive strength of 3.3 MPa and 0.7 MPa, respectively. These samples were then subjected to more extensive tests using digital image correlation to analyse their full field strains and cracks, where the samples stabilised with cement showed a more homogeneous and consistent behaviour. Finally, an economic and comparative study with conventional construction systems was carried out to demonstrate the feasibility of using the proposed earth materials for cleaner and more economical buildings, mainly due to cost savings and lower pollution in terms of transport when using local resources.
Resumen
Las tecnologías de construcción en tierra se utilizan cada vez más para promover un modelo de construcción natural y sostenible y para potenciar la autoconstrucción en áreas con recursos limitados. Este trabajo se centra en investigar el uso de diferentes tipos de aditivos estabilizadores en bloques de tierra comprimida (BTC). Para ello se combinaron estudios empíricos y análisis de laboratorio de muestras de tierra tomadas en diferentes sitios del Ecuador. Una vez determinada la tierra más adecuada para su uso como material de construcción, se produjeron cuatro tipos de BTC mediante equipos diseñados para este fin para fomentar la autoconstrucción: a base de tierra, fibras, cemento y aditivos de otro origen. Los paneles se caracterizaron mediante ensayos de compresión para analizar su comportamiento mecánico, obteniendo los mejores resultados para las muestras aditivadas con mayor porcentaje de cemento y para la muestra que contenía carrizo molido, con una resistencia a la compresión de 3.3 MPa y 0.7 MPa, respectivamente. Luego, estas muestras se sometieron a pruebas más exhaustivas utilizando correlación de imágenes digitales para analizar sus deformaciones y grietas en campo, donde las muestras estabilizadas con cemento mostraron un comportamiento más homogéneo y consistente. Finalmente, se realizó un estudio económico y comparativo con sistemas constructivos convencionales para demostrar la viabilidad de utilizar los materiales propuestos para construcciones más limpias y económicas, principalmente por el ahorro de costos y la menor contaminación en términos de transporte al utilizar recursos locales.
Keywords
earthen architecture