ผนังดินอัด Rammed Earth

นวัตกรรมบนโลกนี้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง มนุษย์สามารถนำวัสดุจากธรรมชาติมาใช้สำหรับสร้างที่อยู่อาศัยหลากชนิด จากการศึกษาทางประวัติศาสตร์พบว่า ‘ดิน’ เป็นวัสดุที่ใช้ในการก่อสร้างบ้านกันอย่างแพร่หลายเป็นเวลานานตั้งแต่สมัยยุคก่อนประวัติศาสตร์จนถึงเป็นวัสดุที่เรียกว่า‘Rammed Earth’ หรือ ผนังดินอัด ซึ่งมีหลักฐานการใช้งานมายาวนานกว่า 1,000 ปีแล้ว หลักฐานที่ปรากฏเป็นที่แรก ๆ คือกำแพงเมืองที่ก่อสร้างมาตั้งแต่สมัยราชวงศ์ฮั่น ของประเทศจีน ถูกสร้างขึ้นจากดินที่อุดมด้วยดินเหนียวผสมกับน้ำจำนวนมากและสารทำให้คงตัวในการก่อสร้างตามธรรมชาติ ในสมัยโบราณ จนถูกเรียกว่า ดินกันกระแทก ก่อนจะถูกนำไปใช้กันอย่างแพร่หลายในการสร้างกำแพงเมือง นอกจากนี้ยังพบหลักฐานกระจายอยู่ทั่วทุกมุมโลก สถาปัตยกรรมที่บ่งบอกได้ว่ามีการใช้ผนังดินอัดเป็นวัสดุก่อสร้างสำหรับพักอาศัย อาทิ The Castle of Paderne ที่ประเทศโปรตุเกส หรือจะเป็น The Church of the Holy Cross ที่รัฐเซาท์แคโรไลน่า ประเทศสหรัฐอเมริกา (BuilderNews, 2564)

รูปที่ 1 ตัวอย่าง : Paderne Castle (Castelo Paderne) ที่มา : https://portugalconfidential.com/paderne-castle/

รูปที่ 2 ตัวอย่าง : Earthen walls at the Jiayuguan fortress in China, built by the Ming Dynasty around 1372. ที่มา : https://www.researchgate.net/figure/Earthen-walls-at-the-Jiayuguan-fortress-in-China-built-by-the-Ming-Dynasty-around-1372_fig1_319774400

ข้อดีของ Rammed Earth หรือ ผนังดินอัด

ผนังดินอัด เป็นหนึ่งในวัสดุที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากที่สุดและมีราคาถูกมาก ในบางสถานที่อาจฟรีด้วยซ้ำ เนื่องจากดินที่อุดมด้วยดินเหนียวที่สามารถใช้สร้างส่วนผสมของดินกระแทกนั้นสามารถพบได้เกือบทุกที่ ต่อให้ต้องใช้มากแค่ไหนก็ไม่เคยขาดดิน เนื่องจากดินมีอยู่ทั่วทั้งโลกจึงไม่จำเป็นต้องเคลื่อนย้ายดินเป็นระยะทางไกล

ผนังดินอัด หรือผนังดินปั้น คือลวดลายที่เกิดขึ้นจากขบวนการอัดดิน โดยจะเป็นชั้นดินที่แตกต่างกันอย่างชัดเจน สีสันที่แตกต่างจะขึ้นตามโทนสีของดินธรรมชาติ Rammed Earth เกิดจากส่วนผสม 3 ส่วนด้วยกัน คือดิน ซีเมนต์ และน้ำโดยทั้งหมดจะถูกผสมจนได้เนื้อดินที่ข้น จากนั้นก็นำไปเทลงบล็อกที่สร้างไว้ให้แข็งตัวเหมือนซีเมนต์ ก่อนจะใช้เครื่องอัดกระทุ้งให้เนื้อดินแน่นสนิทด้วยแรงความดันสูงสุดถึง 400 psi จนเกิดเป็นลวดลายที่มีเอกลักษณ์และแตกต่างกันไปในแต่ละจุด

รูปที่ 3 : เทคนิคการทำผนังดินอัด ที่มา : https://www.buildernews.in.th/wp-content/uploads/2021/06/rammed-earth.jpg

คุณสมบัติอันโดดเด่นของผนังดินอัด

1. มีแรงยึดเกาะตามธรรมชาติสูงกว่าปูนฉาบทั่วไป

2. ไม่มีส่วนผสมของสารเคมี ทำให้มีกลิ่นหอมจากธรรมชาติ

3. ทนต่อทุกสภาพอากาศ โดยที่วัสดุไม่เกิดความเสียหาย

4. หมดกังวลเรื่องของเชื้อรา และการผุกร่อนที่เกิดจากแมลง

การก่อสร้างและค่าพลังงานสะสมรวมวัสดุอาคารผนังดินอัด (Construction and Embodied Energy Rammed Building)

จากงานวิจัยของยุทธนา เกาะกิ่ง คณะเทคโนโลยีและการจัดการอุตสาหกรรม มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ เพื่อต้องการหาทางวิธีการก่อสร้างอาคารที่สามารถลดการใช้พลังงานสะสมรวมของวัสดุ โดยทำการทดสอบวัสดุและพัฒนาวิธีการการออกแบบที่ใช้วัสดุดินในพื้นที่ และทำการก่อสร้างอาคารผนังดินอัด พร้อมหาค่าการถ่ายเทความร้อนและพลังงานสะสมวัสดุของอาคารผนังดินอัด พบว่าค่ากำลังแรงอัดของดินเหนียวจะสูงกว่าดินลูกรัง แรงอัดของดินเหนียวที่มีอายุ 28 วัน คือ 15.02 กก./ตร.ซม. ขณะดินลูกรัง คือ 3.71 กก./ตร.ซม. เครื่องมือที่ได้พัฒนาขึ้นเป็นตารางที่สามารถออกแบบอาคารได้สองชั้น ความหนาของผนัง 40–60 ซม. และ ความสูง 2.50–3.50 ม. ขนาดห้อง 3.00–4.50 ม. ดินลูกรัง เป็นดินที่ถูกนำไปสร้างอาคารผนังดินอัด เพราะที่อยู่ใกล้สถานที่ก่อสร้าง กำลังแรงอัดที่ใช้ในการออกแบบคือ 1.39 กก./ตร.ซม. อาคารผนังดินอัดที่ได้ก่อสร้างมีพื้นที่ใช้สอย 171ตร.ม. สำหรับการก่อสร้างดินอัดใช้แรงงานมากกว่าการก่อสร้างทั่วไป ค่าการถ่ายเทความร้อนรวมของ OTTV อยู่ที่ 22.01 วัตต์/ชั่วโมง การหาค่าพลังงานสะสมวัสดุรวมอาคารผนังดินอัด คือ 11,285.07 กิโลวัตต์ ซึ่งน้อยกว่าผนังอิฐและผนังบล็อกซีเมนต์ จากผลการวิจัยพบว่า อาคารผนังดินอัดสามารถสร้างและนำมาอาศัยได้จริง รวมถึงสามารถลดการใช้พลังงานลงได้ โดยเลือกวัตถุดิบที่มีในพื้นที่เพื่อลดพลังงานในการขนส่งและไม่ผ่านกระบวนการแปรรูปเหมือนวัสดุผนังประเภทอื่น แต่ยังมีข้อจำกัดในด้านเทคนิคและการยอมรับจากผู้คนทั่วไปที่ไม่คุ้นเคยในการอยู่อาศัยในบ้านลักษณะดังกล่าว ตลอดจนการดูแลและซ่อมแซม รวมถึง บางภูมิประเทศที่อาจสร้างบ้านลักษณะดังกล่าวไม่ได้ คือบริเวณที่มีน้ำท่วมถึงเพราะจะส่งผลต่อความแข็งแรงต่อผนังโดยตรง (ยุทธนา เกาะกิ่ง, 2562)

รูปที่ 4 : พลังงานสะสมวัดุที่ได้จากขั้นตอนต่าง ๆ ที่มา : https://so02.tci-thaijo.org/index.php/Jadc/article/view/229740

รูปที่ 5 : ขั้นตอนการก่อสร้าง ที่มา : https://so02.tci-thaijo.org/index.php/Jadc/article/view/229740

การก่อสร้างแบบดินอัด: ทางเลือกสำหรับสถาปัตยกรรมยั่งยืน (Rammed Earth Construction: An Alternative for Sustainable Architecture)

รองศาสตราจารย์ ดร.ภัทรนันท์ ทักขนนท สาขาวิชาเทคโนโลยีทางอาคาร คณะสถาปัตยกรรมศาสตร์มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับในยุคของการหวนหาสถาปัตยกรรมเขียว สถาปัตยกรรมที่อนุรักษ์พลังงานและเป็นมิตรกับสภาพแวดล้อม ดินเป็นวัสดุทางเลือกหนึ่งที่ได้รับความสนใจ เพราะไม่มีกรรมวิธีการเผาซึ่งปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ให้กับโลกเช่นกรรมวิธีของการผลิตอิฐที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการก่อสร้างอาคาร เทคนิคการก่อสร้างโดยใช้ดินวิธีหนึ่งคือ การอัดกระทุ้ง (Ramming) โดยมีการใช้ผนังดินอัด (Rammed earth) เพื่อเป็นผนังรับน้ำหนักสำหรับอาคารที่ให้ทั้งความแข็งแรงทางโครงสร้างและความสวยงาม เป็นลักษณะเฉพาะของวัสดุ นอกจากนี้ ยังสะท้อนความเป็นสถาปัตยกรรมพื้นถิ่นที่อยูได้อย่างยั่งยืนกับธรรมชาติ บทความนี้จึงเป็นการศึกษาวิจัยการก่อสร้างโดยใช้ดินประเภทผนังดินอัดในเชิงการออกแบบ ส่วนผสม เทคนิคการก่อสร้าง และการประยุกต์ใช้เพื่อประโยชน์ด้านการป้องกันความร้อนและสร้างสภาวะน่าสบายในอาคาร

โดยสรุปการก่อสร้างแบบดินอัด เป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่ควรพิจารณาสำหรับการออกแบบและก่อสร้างสถาปัตยกรรมยั่งยืน เนื่องจากมีต้นทุนวัสดุและพลังงานในการผลิตต่ำจึงเป็นมิตรต่อสภาพแวดล้อมและยังดีต่อการต้านทานความร้อนที่จะเข้าสู่อาคาร โครงการที่เหมาะสำหรับการก่อสร้างแบบนี้ควรตั้งอยู่ใกล้แหล่งดินธรรมชาติที่มีลักษณะเหมาะแก่การทำโครงสร้างผนังดินรับน้ำหนัก แต่เพื่อลดความยุงยากในการทำแม่แบบ ควรได้มีการศึกษาวิจัยขั้นต่อไปเพื่อพัฒนาแม่แบบที่มีความแข็งแรง ใช้ก่อสร้างได้ง่าย สะดวกและรวดเร็ว อันจะทำให้เทคนิคการก่อสร้างแบบดินอัดนี้เป็นทางเลือกที่ได้รับความนิยมมากขึ้น (ภัทรนันท์ ทักขนนท, 2556)

ผนังดินอัด La Terre (ลาแตร์) วัสดุธรรมชาติจากเทคโนโลยีโบราณสู่วัสดุสถาปัตยกรรมโมเดิร์น

คุณปัจจ์ บุญกาญจน์วนิชา สถาปนิกผู้เชี่ยวชาญในทาง “ดิน” ได้อธิบายถึงผนังดินอัดว่า กรรมวิธีการทำบ้านดินนั้นมีอยู่หลายวิธี แต่สิ่งที่ทำให้สนใจ “ผนังดินอัด” หรือที่เรียกว่า Rammed Earth ก็เพราะวิธีการสร้างบ้านดินเกือบทุกวิธีในโลกนั้นมักจะต้องจบด้วยการฉาบผิว แต่ Rammed Earth นั้นไม่ต้องฉาบสามารถโชว์ชั้นผิวดินได้เลยทันที แต่ก็ได้คิดค้นและพัฒนานวัตกรรมที่เรียกว่า ดินฉาบ ที่สามารถใช้งานไปด้วยกันได้เพื่อให้ครอบคลุมทุกความต้องการ

สิ่งที่ทำให้คุณปัจจ์ ศึกษาเรื่อง Rammed Earth เพราะวิธีการนี้สามารถต่อยอดไปใช้งานในอาคารแบบโมเดิร์นได้หลากหลาย เช่น ในงานของมูลนิธิป่าในกรุง ที่ทำเป็นผนังดินอัดขนาดใหญ่ หรืออย่างโรงแรม Tara Villa ก็นำวัสดุดังกล่าวมาทำเป็นผนังสูงหลายเมตร ผสมผสานกับดินฉาบ ชิ้นงานที่ได้สามารถสร้างบรรยากาศและการใช้งานในพื้นที่ได้หลากหลายเช่นกัน นอกจากนำมาสร้างเป็นผนังอาคารแล้ว สถาปนิกยังนำมาประยุกต์ใช้ในงานพื้น กับงานภูมิสถาปัตยกรรมในรัฐสภาแห่งใหม่

นอกจากความงามแล้ว การใช้ดินในงานสถาปัตยกรรมโดยเฉพาะกับที่อยู่อาศัยมีความพิเศษซ่อนอยู่ เพราะการได้สัมผัสดินหรืออยู่อาศัยในบ้านดิน มีคุณสมบัติที่ดีอยู่หลายอย่าง อย่างแรกคือไม่มีสารระเหยเป็น VOC คลีน แน่นอนว่าไม่มีกลิ่น แต่ถ้ามีความชื้นมาสัมผัสจะมีกลิ่นดินออกมา เป็นกลิ่นที่ผ่อนคลายเรียกว่า Geosmin ช่วยให้หลับง่ายมากขึ้น เรื่องต่อมาคือเป็นผนังที่หายใจได้ มีความชื้นที่พอเหมาะต่อการอยู่อาศัยสามารถช่วยฟอกอากาศได้ด้วย เพราะคุณสมบัติของดินจะมีการดูดซับความชื้นและคลายออก ไม่อึดอัดอับอู้ สุดท้ายคือการที่สัมผัสของการได้อยู่กับดิน พาให้ผู้อยู่อาศัยได้ผ่อนคลายอย่างมีความสุข (บ้านและสวน, 2564)

รูปที่ 6 : โครงการป่าในกรุง ที่มา : https://www.baanlaesuan.com/239447/design/design-update/people/la-terre-studiovisit

“ผนังดินอัด” ถือได้ว่าเป็นอีกหนึ่งกระแสในการเลือกใช้วัสดุก่อสร้างจากธรรมชาติ ที่สามารถนำมาใช้ก่อสร้างเป็นสิ่งปลูกสร้างได้จริง ด้วยคุณสมบัติเป็นฉนวนอย่างดี ไม่อมความร้อนเวลากลางวัน และกักเก็บอุณหภูมิความเย็นในช่วงกลางคืน และปล่อยไอเย็นออกมาในช่วงกลางวัน ทำให้บรรยากาศโดยรอบมีความเย็นสบายตลอดทั้งวัน เป็นวัสดุที่มีความมั่นคงแข็งแรง ใช้พลังงานในการผลิตน้อย จัดวัสดุทางเลือกของการสร้างบ้านแบบประหยัดพลังงานเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

บรรณานุกรม

บ้านและสวน, 2564, ผนังดินอัด La Terre (ลาแตร์) วัสดุธรรมชาติจากเทคโนโลยีโบราณสู่วัสดุสถาปัตยกรรมโมเดิร์น, [Online] Available: https://www.baanlaesuan.com/239447/design/design-update/people/la-terre-studiovisit [5 มีนาคม 2565]

ภัทรนันท์ ทักขนนท์, 2556, การก่อสร้างแบบดินอัด: ทางเลือกสำหรับสถาปัตยกรรมยั่งยืน, รายงานการประชุมวิชาการระดับชาติเครือข่ายภูมิปัญญาสถาปัตยกรรมและการออกแบบ”โฮมภูมิ”: เอกภาพในความหลากหลาย ณ มหาวิทยาลัยมหาสารคาม, [Online] Available: https://homepoom2017.files.wordpress.com/2016/09/z03.pdf [1 มีนาคม 2565]

ยุทธนา เกาะกิ่ง, 2562, การก่อสร้างและค่าพลังงานสะสมรวมวัสดุอาคารผนังดินอัด = Construction and Embodied Energy Rammed Building, วารสารสถาปัตยกรรม การออกแบบและการก่อสร้าง คณะสถาปัตยกรรมศาสตร์ ผังเมืองและนฤมิตศิลป์ มหาวิทยาลัยมหาสารคาม, 1(3).

BuilderNews, 2021, ทำความรู้จัก “Rammed Earth” เปลี่ยน ‘ดิน’เป็น ’ผนังดินอัด’ วัสดุก่อสร้างจากธรรมชาติ [online] Available: https://www.buildernews.in.th/productsservices/technology/42658 [1 มีนาคม 2565]

Naditz, Alan, 2015, Rammed Earth: Affordable, and Relatively Unknown [Online], Available: https://www.greenbuildermedia.com/buildingscience/one-of-the-most-affordable-eco-friendly-materials-is-relatively-unknown/ [March 1, 2022]

Sadana, Nishtha, 2021, 10- Innovative construction materials used around the world [Online], Available: https://www.re-thinkingthefuture.com/rtf-fresh-perspectives/a1072-10-innovative-construction-materials-used-around-the-world/ [March 1, 2022]

Preciado, Adolfo, 2017, Performance of a Self-Build Rammed Earth House in a High Seismic Zone of Mexico [Online], Available: https://www.researchgate.net/publication/319774400_Performance_of_a_Self-Build_Rammed_Earth_House_in_a_High_Seismic_Zone_of_Mexico [March 1, 2022]

Portugal Confidential Travel & Lifestyle, 2016, Paderne Castle (Castelo Paderne) [Online], Available: https://portugalconfidential.com/paderne-castle/ [March 1, 2022]

เรียบเรียงโดย สุพักตรา ยุทธภัณฑ์บริภาร