Hempcrete by Bach Mühle Fuchs

Bach-Mühle-Fuchs

Hempcrete Open Data, Upload, Scan, Repro, Online, PDF, Download Version 09.08.2022

Keywords: Hempcrete, Hemplime, hemp-lime, Hanfbeton, Hanfkalk, Stampfbeton, Verbundwerkstoff, Bindemittel, Kalk, Schäben, Hanfschäben, Alternative building material, hemp absorbs CO2, Nettonull, Baubiologie

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Schweizerische Bauzeifu ng

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April 2021 | Nr.

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Heftreihe KREISLAUFWIRTSCHAFT

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Nr.2

Vom Feld ans Haus Nachwachsende Baustoffe Gold vom Acker

ftir Haus und Klima

Alternative: Hanf

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Editorial

TECZI 10/202t

Eine Aussenmauer wird mit Hanf bausteinen wdrmeisoliert. Die holzernen Hanfschdben in den Kalksandsteinen haben hervorragende Diimmeigenschaften und speichern grosse Menge an COz. Coverfoto von Keysfone/Biosphoto/ Pascal 6reboval

Heftreihe KREISLAUFWIRTSCHAFT Nr.2

In der TEC21-Reihe <Kreislaufwirtschaftl ist bisher erschienen: Kreislaufwirlschaff : Bauten als Ressource (Ttr'C2L 8/2O2Ol

E-DOSSIER

KREISLAUFWIRTSCHAFT

Artikel aus friiheren Heften und weitere Online-Beitr2ige in unserem E Dossier auf espazium.ch/de/akf uelles/ krei

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ufwi rtsc haft

troh und Hanf als sogenannte kultivierte Baumdterialien waren bis vor Kurzem sehr alternativ anmutende Nischenprodukte. Das sind sie noch heute - doch aktuelle Beispiele zeigen ihr grosses Potenzial. Hanf und Stroh sind klimaneutral und speichern viel biogenes CO2. Wandelemente aus Strohballen oder Hanffliesen zum Dd,mmen ktinnen nach dem Rtickbau eines Hauses wieder auf dem Feld verteilt werden und kehren so in den Naturkreislauf zurtick. Bei Hanfkalksteinen sind die Mriglichkeiten eingeschr6nkt; geschreddert ktinnen sie als Komposit oder Auffiillmaterial wiederverwendet werden. Es stellt sich eines Tages also - wie bei anderen Kompositmaterialien wie Ziegeln - das Problem der Entsorgung. Fiir eine stringent umgesetzte biogene Kreislaufwirtschaft mtissen jedoch tiber die Okologie hinaus Naturprodukte ganzheitlich mit anderen Wirtschaftszweigen verbunden werden. Sie ktinnten zrrm Beispiel Einkommensquellen in der Landwirtschaft generieren und von der liingst tib erstrapazierten Milchwirts chaft we gftihren. So lassen sich Methan in der Luft und Nitrate im Boden reduzieren. Das wirft Fragen nach der Infrastruktur auf, die ntitig ist, um entsprechende Landwirtschaftszweige zu etablieren, und auch nach den landschaftlichen Verdnderungen. Stroh ist ein Nebenprodukt aus der Getreideernte im Flachland, Hanf wiichst dagegen auch in Bergregionen bis zu 1900 m ti. M. Die gesellschaftlichen und landschaftlichen Zusammenhdnge ftihren somit weit iiber die architektonische Gestaltung hinaus. Danielle Fischer, Redaktorin Architektur

Peter Settz,

Redaktor Bauingenieurwesen

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Editorial

Weffbewerb

Ausschreibungen/Preise lVlarkanter S olitiir mit

vorrl Feld ans Haus

griinem Innenhof

11 Klimaschutz beim Bauen <Eigentlich sind ein Storfaktor>

wir

12 Meinung Tolstoi und der Fussabdruck

14 Vitrine I Weiferbildung Aktuelles aus der

Baubranche

16 espazrum

Aus unserem Verlag

Bearbeitung der Grossslrohballen mit der Motorsense beim Ausstellungsgebiiude des Gartenbauunternehmens Gartist in Bubikon. Die Strohballen selbst tragen hier die Gebdudelast.

17 SIA-Mitteilungen Erster SIA- Ordnungstag

20 19 Agenda

32 Stellenmarkf

lmpressum

38 Unvorhergesehenes

Gold vom Acker Haus und Klima Peter Seitz Das uralte Baumaterial Stroh weist sehr gute

fiir

Ddmmeigenschaften auf - bei dusserst geringem Energieaufwand in der Herstellung und problemlosem Rrickbau. Gute Argumente frir heutige Bauten.

26 Alternafive: Hanf Danielle Fischer Am IVIonViso

Institut im Piemont forscht Tobias Luthe an Baustoffen mit Hanf. Fr.ir eine breitere Nutzung sollen seine Eigenschaften in zeitgenossische Losungen ribersetzt werden.

StrtcEn BaucottrRol

6000 Luzern ' 047 249 93 93 . mait@baucontrot.ch

Uberwachung und Bewertung von Erschiitterungen nach Norm VSS 40 312: 2019

Messungen unabhingig von Bauleitung

und Projektverfasser

www. ers chuette run

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Vom Feld ans Haus

TEC2I to/202t

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fur F1aus und Klilna Es heisst, Rumpelstilzchen konnte Stroh zu Gold spinnen.

Dabei weist Stroh bereits in seiner Reinform Eigenschaften auf, die auf dem Bau Gold wert sind: hervorragende Ddmmwerte bei geringstem Energieaufwand in der Herstellung. Text: Peter Seitz

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Haus

in diese Richtung - <Bioliq> be, zeichnet das Verfahren, das allein aus der in DeutschIand erzeugten Strohmenge Treibstoff frir mehrere I\{il}ionen Autos erzeugen kcinnte.l Die Produktion ist jedoch relativ kompliziert: Das Ausgangsmaterial muss vor Ort mittels Schnellpyrolyseanlagen energetisch verdichtet werden, ehe es sich wirtschaftlich in die eigentlichen Anlagen zur Herstellung des Treibstoffs Technologie (KIT)

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transportieren

Idrsst.

Mal kurz Baumaterial vom Feld holen

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Gdnzlich anders verhdlt es sich mit der Gewinnung von Baumaterial aus Stroh. Es braucht lediglich einen Acker mit trockenem Stroh, einen Traktor, eine Hochdruckba]lenpresse und einen Wagen, und schon kann das Ballenpressen beginnen. Heraus kommen, je nachdem, welche Presse eingesetzt wird, Kieinstrohballen

oder Grossballen. Erstere weisen lVlasse von etwa 35x45x70 cm auf und lassen sich dementsprechend leicht haindisch als Ddmmmaterial verbauen. Nachteilig hierbei wirkt sich allerdings das Hofesterben aus: Besass friiher praktisch jeder Nebenerwerbsbauer, der Korn anbaute und Vieh hielt, eine solche Strohpresse, sind die n4aschinen heute rar geworden. Die Hofe werden grosser, die helfenden Hdnde weniger. Der Trend gehtklar zu den Grossballenpressen, die quaderformige Ballen herstellen. Sehr oft sind auch Rundballenpressen anzutreffen, doch diese Form bietet sich frir das Bauen naturlich kaum an. Ob gross oder klein, als Baumate-

rial eignen sich grundsdtzlich beide quaderformigen Ballen. Fur diese Baustrohballen fi.nden bevorzugt l!-

Getreidesorten mit <festeren> Halmeigenschaften Verwendung, etwa Winterweizen, Dinl<el oder Roggen.

Nicht genormt und trotzdem sinnvoll Ist die Herstellung der Ballen noch recht einfach - das Wichtigste ist die ausreichende Pressung und Trockenheit des l\{aterials -, gestaltet sich die Weiterverarbeitung zu den gewiinschten Bauteilen wie Wdnden, Dach frir Nutztiere, Ztgabe in Biogasanlagen, Abdeckmaterial im Kleingarten - und bislang noch eher selten in der thermischen an kennt es als Einstreu

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Verwertung: Stroh flndet zwar Verwendung, besitzt aber nach wie vor oft das Image des Nebenprodukts der Getreideproduktion. Je nach Region wird Stroh in der Landwirtschaft auch gar nicht genutzt - es verbleibt auf dem Acker und wird nach dem Getreidedrusch wieder in den Boden eingepflrigt. Dieser Kreislauf fordert die Humusbildung, allerdings ist es doch schade um das lVlaterial. Auch der Tausch Stroh gegen lVlist respektive Gr.iIIe zur Dringung ist unter Bauern durchaus ribliche Praxis.

oder auch Bodenplatten schon anspruchsvolier. Denn

frir den Strohbau existieren bisher keine Normen, auf die sich die Ausfrihrenden berufen konnen. Es gibt zwar Richtlinien - etwa die Strohbaurichtlinie des Fachverbands Strohballenbau Deutschland

e. V.

-, diese hat aber

derzeit nicht den Rang einer anerkannten Regel der Technik. Fiir bestimmte Bauteilaufbauten bestehen allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen, die jedoch nur

in Deutschland giiltig sind. Zertifi zierte Baustrohballen mit ETA-Zulassung (European Technical Assessment) gibt es in Deutschland und 0sterreich. Und in der Schweiz wird Stroh als Eco-1-Ddmmmaterial anerkannt, was fr.ir eine IVlinergie-Eco-Zertiflzierung relevant ist. Wo es an Normen fehlt, mrissen gesunder 1\{enZukrinftig konnte sich die Sichtweise auf schenverstand, bauliches und bauphysikalisches Ver Stroh dndern und das lVlaterial eine grossere Wert- stdndnis und nicht nietzt Erfahrung in die Bresche schdtzung erfahren. Als Ausgangsprodukt fiir syn- springen. Die Zauberworter im Strohbau unterscheiden thetische Treibstoffe etwa bietet es sich an. Seit riber sich dabei nicht von denen bei anderen organischen zehn Jahren forscht man am Karlsruher Institut ftir Ddmmmaterialien: Luftdichtheit des Gebriudes und

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Die 202O fertiggestellte Neuiiberbauung des Bombasei-Areats in NSnikon ZH isf die erste Strohhaussiedlung der Schweiz, entworfen vom Atelier Schmidt. Verwendet wurden Kleinstrohballen in einer Holzstdnderbauweise.

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Sfroh-Holzbauelemenfe Abbundhalle.

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das Bombasei-Area1 in der

lnnenraum im Bombasei-Areal. Der Strohbau ltisst sich nur auf grund der Wandstiirke und des behaglichen Wohnklimas erahnen.

in der Schweiz und im benachbarten Ausland umdiffusionsoffene B auweise. D auerhaft - feuchtes Stroh ten gesetzt. Anhand einigerBeispiele aus seinen Referenzen beginnt zu faulen. Daher gilt es, Kondenswasseranfall oder anderweitig eindringende Feuchtigkeit in einer lassen sich im Strohbau gringige lVlethoden beleuchten. Strohkonstruktion zu vermeiden. Auch anderen Problematiken - etwa Brandgefahren, Nagetieren und Der Klassiker: Strohballen im Holzstdnder Ungeziefer - begegnet man am besten mit einem geAuf dem Bombasei-Areal in Ndnikon ZH kam die eigneten Konstruktionsaufbau. Werner Schmidt, Architekt aus Trun GR, gehort heute wohl am meisten umgesetzte Strohbauweise zum zu den Pionieren des Strohbaus. Das Atelier Schmidt, Einsatz: Ein Holzstdnderbau, der die Tragfunktion des heute von seiner Tochter und seinem Sohn gefrihrt, hat Gebdudes ribernimmt, wird mit Kleinstrohballen gefrillt, die verschiedenen iVloglichkeiten in zahlreichen Projek- die somit die Wandebenen bilden. Das Stroh ist in

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Haus

diesem Fall also nicht lasttragend (Abb. S. 221. Die Wdnde werden hier riber 35 cm tief, da die Strohballen

Die Alternative: Bestand hinter Stroh

natrirlich noch verkleidet werden. Dies geschieht oftmals mit Verputz - vor ailem im Innenbereich eignen sich Lehmputze aufgrund ihrer feuchteregulierenden Eigenschaften hervorragend (vgl. TEC21 3-4l2015 und TEC2I 9-lO/2ol7l. Wegen ihrer wetterfesteren Eigenschaften kommen aussen oft Kalkputze zum Einsatz. Das Stroh kann dabei gleichzeitig als Putztrdger dienen. Die aufgetragenen Putze haben noch weitere Vorteile: Sie machen die Strohwand feuerbestiindig - im Nor-

Das Potenzial an energetisch aufzuwertenden Gebiiuden ist gigantisch. Nahezu alle gemauerten Hduser aus den

malfall kann eine 30-minutige Brandbesteindigkeit problemlos erreicht werden; Strohballen gelten aufgrund ihrer dichten Pressung schon ohne Beschichtung als normal entflammbarer Baustoff. Aber auch Ausfiihrungen bis zu 90-minutiger Brandbesttindigkeit

(F90-B) sind moglich. Auch gegen Nagetiere und Schzid-

Iinge helfen die Verputze zusdtzlich. Zudem kann die erforderliche Luftdichtheit der Wiinde uber die Putze leichter umgesetzt werden. Bei diffusionsoffener Bauweise der Wdnde sind aber auch anstelle oder als Ergdnzung von Verputzen

Beplankungen der Strohballen riblich. Hinterh.iftete Fassaden bieten sich hierfur geradezu an.

Die Vorteile der Holzstdnderbauweise - sehr hoher Vorfertigungsgrad im Werk und eine schnelle lvlontage auf der Baustelle - kommen dem Strohbau entgegen. Der Einbau der Ballen kann unter geregel

ten klimatischen Bedingungen in der Abbundhalle erfolgen, und ein regensicheres Dach ldsst sich ebenfalls schon vorbereiten. Als Resultat erhdlt man eine Konstruktion, die einen sehr geringen Energieaufwand im Herstellungsprozess aufweist. Im Gegensatz zu anderen eingesetzten Ddmmstoffen ist das Stroh unbehandelt, braucht keine Verpackung und enthdlt keine Klebstoffe, Aufschdumer oder dhnlichen chemischen Zutaten - vom Nylonstrick des Ballens einmal abgesehen. Und auch der Energieverbrauch beim Gebdudebetrieb wird sich in Grenzen halten: Die Wrirmeleitfrihigkeit von Stroh betrdgt etwa 0.045 WmK und liegt damit im Bereich von Steinwolle und anderen gdngigen Ddmmstoffen.

1970er-Jahren und frriher weisen Deflzite im Energieverbrauch auf. Die verwendeten Steine waren da-

mals noch nicht auf Energieeinsparung optimiert, Ddmmungen, wenn riberhaupt eingebaut, oft in zu geringer Stiirke ausgefiihrt und die hierbei verwendeten lVlaterialien nicht gerade der Gesundheit zutrriglich. Wiirmebnicken nahm man damals noch gelassen die erste Olkrise kam erst 1973. Gern packt man diese Gebtiude heute in Wiir-

meddmmverbundsysteme ein

mineralische Diimm-

stoffe oder Polystyrole kommen oft zum Einsalz. Zwar sind die Diimmstoffe gesundheitlich nicht mehr so pro blematisch wie einst, ihr energetischer Herstellungs-

aufwand ist gleichwohl hoch und eine spdtere Ent sorgung teuer. Kleinstrohballen konnen hier eine echte Alternative darstellen. <lVlontiert> respektive vor eine Steinwand aufgestellt und befestigt, wie bei der Casa Steila lVlar in Susch GR (Abb. unten), erfullt solch eine Konstruktion die Vorgaben an den Wdrmedurchgangskoeffizienten (U-Wert) der SIA 380/1 spielend: 0.25 Wm'zK frir eine Wand bei einem Umbau-fiir einen Neubau liegt der Wert bei 0.17 Wm2K - werden durch die Strohdrimmung weit unterschritten. Je nach Steinstdrke und Aufbau der Konstruktion wird auch der lVlinergie-A-Wert von 0.1 Wm2K erreicht. Das Passivhaus ist mit Stroh keine Utopie. Die Wand erhdlt durch die starke Ddmmung zwar eine beachtliche Tiefe - z. B. 35 cm Ziegel und 35 cm Strohballen, dazu noch Putzschichten oder dergleichen , allerdings punktet eine solche Konstruktion vor allem mit zwei Dingen: Die Steinwand liegt durch die Aussenddmmung komplett im Warmen und bringt eine immense thermische Speichermasse ins Gebdude. Das Gebdude reagiert deshalb trd:ge auf schnelle Temperaturschwankungen und gleicht diese aus; ein <Treibhausgefiihl> bleibt somit aus. Zudem gewdhrleistet die vorhandene verputzte Steinmauer die erforderliche Luftdichtheit des Ge bdudes: Eine verputzte Steinwand gilt als ausreichend

Bei der 2014 erfolgten Instandsetzung der Casa Steila I\4ar in Susch liess das Atelier Schmidt Kleinstrohballen als Aussendtimmung vor die Fassade setzen. Die durch die Strohballen tiefen Fensterlaibungen harmonieren gut mit dem Engadiner Baustil.

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Lasffragende Grossslrohballenbauweise beim Neubau des Ausilellungs- und Biirogebiiudes des Garlenbauunternehmens Gartist in Bubikon ZH.2016 entwarf das Atelier Schmidt die Dachkonstruktion als Kraggewdlbe aus Strohballen (oben). Die so gewollten, organischen Putzkanten Iassen die Strohbauweise erahnen (darunter).

luftdicht. Und wenn die ndchste Generation das Haus so nicht mehr haben will, lassen sich die Strohballen ausbauen und l<onnen thermisch verwertet, kompostiert oder auf einem Acker eingepfltigt werden. Zuriick zum Ursprung - ohne grossen Recyclingaufwand.

gibt

es nur im lVldrchen. Beim lasttragenden Strohbau kommen oft Grossballen zum Einsatz. Ihre Abmessungen sind etwa 12Ox70x250 cm. Aufgrund der hohen Pressdichte und ihres Gewichts von etwa 300 kg ist ein

Einbau von Hand nicht mehr moglich. Allerdings ist auch eine lasttragende Bauweise mit Kleinballen mogLasttragende Strohballen: lich. Den beiden lVlethoden gemeinsam ist, dass die Dachlasten riber eine geeignete Konstruktion - etwa Wenn dem Wolf die Puste ausgeht einen Ringanker oder eine Platte - auf die Strohballen Dass ein Wolf ein Haus umpustet, etwa das Ausstel- ribertragen werden. Aufgrund der zu erwartenden lungsgebdude eines Gartenbauunternehmens aus last- Setzungen wartet man mit einem Verputz der Wiinde tragenden Strohballen in Bubikon ZH (Abb. oben), einige Wochen. Das unterschiedliche Setzungsverhalten

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der steifen Fenster- und Turlaibungen zum nachgiebigeren Stroh muss man hierbei im Auge behalten. Die Ddmmung und auch der Schallschutz sind aufgrund der Schwere und Dicke der Grossballen herausragend. Aber auch hier gilt es, die Luftdichtheit sicherzustellen. Aufgrund der hoheren Anforderungen beim Bau der Konstruktionen und nicht zuletzt der benotigten Fldchen fiir die Wiinde wird diese Bauweise frir eine breit gestreute Anwendung kaum infrage kommen.

Nicht lasttragende Grossballen Nicht lasttragende Grossballen einzusetzen ist selbstverstiindlich machbar. Sie konnen wie Kleinballen als Ddmmung vor eine Wand gestellt werden. Energetisch liefert dies aufgrund ihrer Stiirke einen immensen Vorteil. Allein - die Ballen konnten natr.irlich noch mehr; in Versuchen hielten sie Lasten bis zu 15 t/m2 Druck stand. Das hatten Werner Schmidt und die HTW Chur bereits vor Jahren erprobt. Hohe Belastungen gehen bei Strohballen allerdings mit grossen Stauchungen einher - der E-Modul eines Grossballens liegtnurbei etwa 0.4N/mm2,

Holz hingegen bei etwa 10000 N/mm2, Stampflehm bei ca. 600 N/mm2. Auch eine Holzstdnderbauweise mit Grossballen ist moglich, wird aber selten umgesetzt. Interessant kann das am ehesten fiir Strohproduzenten selbst sein - sprich Landwirte, die Stroh selbst anbauen und den benotigten Fuhrpark samt Grossballenpresse besitzen. Dann kann es - wie beim Hofladen in Eselsburg (D), vom Atelier Schmidt entworfen - zu einer ungewcihnlichen Konstrul<tion frihren (Abb. rechts).

- in Deutschland drirfen Strohballen nicht lasttragend eingesetzt werden konnte man das Stroh hier nicht statisch verbauen.

Aus gesetzlichen Grtnden

Strohdumm ist anders Stroh ist frir das Bauwesen geeignet - in seiner Reinform als gepresster Ballen, auch ohne Weiterbehandlung zu Strohprodukten. Durch die direkte Verwendung des schnell nachwachsenden Rohstoffs bleibt der energetische Erzeugungsaufwand dusserst tief * 0.85 IVIJ/kg nicht erneuerbarer Primdrenergieinhalt (pEI) entfrillt auf Stroh ab <Werk>, in diesem Fall ab Acker. Steinwolle schldgt hier mit 23 IWJ/kg, expandiertes polystyrol (EPS) gar mit 105 lVIJ/kg zu Buche.2 Im strohgeddmmten Haus zu sitzen ist alles andere als strohdumm und hdtte auch Rumpelstilzchen gefallen. HAtte es sich aus seinem Gold mal lieber ein Strohhaus gebaut. r Peter Seitz, Redaktor Bauingenieurwesen

Nicht lasf f ragende respekf ive f eillasttragende Grossslrohballen bilden beim 20I6 erfolgten Neubau des Hofladens der Biotal Hofgemeinde in Eselsburg (D) die Aussenwdnde. Die Tragfunktion ubernimmt die Holzkonstruktion. Die Strohballen fertigte die Hofgemeinschaft selbst an.

@ Kennwerle Stroh

Kennwerfe Mineralwolle

Wdrmeleitfdhigkeit )" WmK 0.052 (Rechenwert; eher tiefer bis 0.045)

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Dichte in kg/m3 ca. 100 120 {Kleinballen) bis 220 (Grossballen)

200 400 (gepresst)

Wass

Anmerkungen 1 www.bioliq.d

24.php

2 Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR): 1\{arktiibersicht - Dammstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen. Gtlzow-Priizen 20 17. www.fnr.de

Dichte in kg/m3 60-140 (lose) Wasserdampfdiffusions

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Spezifi sche

Wiirmekapazitdt

Spezifi sche Wdrmekapazitiit 1030 J/(kgK)

rmeleit f eih iskeit ), W(mK) 0.045 bis 0.031

2000 J/(kgK)

Brandverhalten DIN 4102 82 (normal entflammbar)

Brandverhalten DIN EN 13501-1 Euroklasse

(nicht brennbar)

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Das <<Doppior> im Monviso lnstilut aus dem Jahr 2o2o isf das ersfe von sechs teils verfallenen Gebiiuden, das neu qufgebaut wurde'

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Alternatlve: I-lanf Am MonViso Institut im Piemont experimentiert eine Gruppe um Professor Tobias Luthe mit systemischer Innovation wie der Umsetzung einer bioregionalen Kreislaufwirtschaft. Dazu gehdrt auch die Wiederbelebung von Hanf - in zeitgentissischen Ltisungen kommt das nur noch selten verwendete Naturmaterial zu neuem Einsatz. Text: Danielle Fischer

ie Vorteile von Hanf, einer der riltesten Kulturpflanzen, nicken gerade wieder ins Bewusstsein verschiedener Branchen. Gemeint ist jedoch nicht die Gattung Cannabis, sondern Industriehanf, der kaum Tetrahydrocannabinol (THC)

Luftreinigung und Feuchtigkeitsregulation rihnliche Eigenschaften wie Lehm, sorgt also fiir ein gesundes Wohnklima. Durch das schnelle Wachstum und die jtihrliche Ernte bindet die Hanfpflanze sehr viel mehr CO, pro Fltiche als zum Beispiel Holz. Die Vorteile sind umso ausgepreigter, je ldnger die Schriben dauerhaft in enthdlt, als Rauschmittel also nicht taugt. In den Bergen Baumaterial gespeichert werden. wachsen diese Pflanzen in einem Vierteljahr etwa drei Warum also wird nicht vermehrt mit Hanf gelVleter hoch; in der Ebene gibt es sechs lVleter hohe Ex- baut? Tatsdchiich gibt es Hauser aus den nur minimal emplare - je nach Feldgrosse eine enorme Biomasse. lastabtragenden Hanfkalksteinen, die ein- oder - er<Hanf ist mit seinen markigen, bekannten Bldttern und gdnzt mit tragenden Holz- oder Betonsl<eletten - auch den mdnnlichen und weiblichen Exemplaren mit deut- mehrstockig sind. Solche Bauten errichtet die Firma licher Bliite optisch interessant. Wenn man mit einer Hanfstein aus Stidtirol. Inhaber Werner Schonthaler ist Drohne aus der Luft fllmt, sehen die Grrintone aus wie auch an Projekten am }llonViso Institut beteiligt. lVlit eine spezielle lVloosart im Wald>, beschreibt es Tobias Partnern wie der ETH Zririch forscht man auf verschie Luthe, der die Projekte im IVIonViso Institut in der pie- denen Ebenen an tragfdhigeren Kompositmaterialien. montesischen Gemeinde Ostana leitet. Untersucht werden Baumaterialien aus Hanfkomposit Hanf wirkt sich positiv auf das Okosystem aus. mit Scheben, die einen sehr guten, bereits industriell Seine starken Wurzeln lockern den Boden und ziehen standardisierten Ddmmwert haben. Zum einen geht Schwermetalle in die Pflanze, er benotigt keine Herbi man der Frage nach, wie sich die Hanfkalksteine lastabzide oder Pestizide, ist ohne viel Wasser genugsam und tragend machen lassen. Hier soll das Geopolymer Kaobietet Jungtieren wie Rehkitzen Schutz. Je nach Sorte lin helfen - also Porzellanerde, die in China, Indien, werden mehr Fasern oder Nr.isse produziert - Letztere Brasilien, aber auch in Polen, Osterreich, England und eignen sich fur Lebensmittel wie lVlehl oder 01. Manche Deutschland abgebaut wird. Es ersetzt den Kaik und bleiben bis in den Oktober stehen - ideal fur Bienen, macht die Steine strukturell berechenbar, damit man die die Pollen zu Hanfhonig verarbeiten. Campanile ist mit ihnen mehrstockig mauern und Beton und Ziegel eine Hanfsorte mit starken Stdngeln, Fasern und hol- ersetzen kann. Eine andere Technologieinnovation bezernem Anteil, den Schdben, die sich frir biobasiertes trifft den 3-D-Druck mit demselben lVlaterial, um WdnPlastik oder Hanfkompositmaterialien am Bau eignen. de vorzufertigen. Die Innosuisse finanziert die Innovationen - Forschung mit Praxisnutzen, die auch fiir die

Ein gutes Produkt verbessern

Schweizer Okonomie einen lVlehrwert generieren soll. Am Ende des Lebenszyklus konnen die Steine Hanf am Bau ist genereil ein vielversprechendes Thema. geschrottet werden. Das lVlaterial eignet sich dann fr.ir Die Hanfschdben lassen sich mit Naturkalk im Kaltluft- Schuttddmmungen und als neues Komposit oder ldsst verfahren zu Ziegeln pressen. Die Verbindung macht sich als Dringergranulat auf einem FeId verteilen. Hier das I\[aterial steinhart und bestdndig gegenuber dusse- stellt sich allerdings die Frage, ob der Boden je nach ren Einfliissen. Gute thermische Eigenschaften machen lVlenge zu basisch wird; auch die ortliche Dringeverordeine zusdtzliche Ddmmung riberflussig: Ein l\flinergie- nung gilt es zu berricksichtigen. Die WiederverwerStandard wird bereits mit monolithischen Steinen um tungsstrategien sollen auch mit Kaolin funktionieren. die 30-40 cm Stdrke erreicht. Hanfkalk hat bezriglich All diese Zusammenhdnge werden am IVIonViso Institut

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Eine Wand an einem Annex am <Doppiol wurde unter Anleitung des Experten Werner Schonthaler von der Firma Hanfstein mif Hanfkalksteinen gemauert.

bei der Entwicklung des regenerativen l\{aterials systemisch miteinbezogen. Dabei betrachtet man nicht nur Okonomie und Okobitanz, sondern auch die Herkunft aller IVlaterialkomponenten. Wie ldsst sich die Pflanze iiber das Bauen hinaus verwenden, was geschieht mit der Landschaft - wie also verdndern Hanffelder die Alpenregionen? Die Pflanze eignet sich vor allem ftr Berggebiete in der Schweiz und in angrenzenden Ldndern. Der Fokus auf die Berge hat einen guten Grund: Hanf gedeiht in den Bergzonen 3 und 4, also bis auf etwa 1900 m ii.IVI. Dort gibt es generell zu viel Viehhaltung. Die Tiere werden fiir einen Uberschuss an lVlilch und Fleisch genutzt und geben riber ihr Verdauungssystem zu viel lVlethangas ab. Hier konnte sich Hanf zur alternativen Einnahmequelle frir Bergbauern entwickeln. Luthe begleitet die Bachelorarbeit von lVlalou Geerlings, die die okonomische Wertschopfung in einer Bundner Bergregion pro Arbeitsstunde und die Reduktion des Eintrags an Ndhrstoffen wie Nitrat in die Boden, verglichen mit der Viehwirtschaft, berechnet. Hanfanbau bringt rundum Vorteile, die Nachfrage steigt und damit auch der lVlarktpreis - eine Chance fur Regionen mit weniger guten Briden oder steilen Hanglagen. Doch dazu gilt es lokale Kompetenzen zu ergninden: das Wissen um die Pflanze und ihre Bewirtschaftung.

Case Studies

in Hanf

Das <Doppio> mit zwei Wohnungen im l\{onViso entstand anstelle eines verfallenen, traditionell mit Natursteinen gemauerten Landwirtschaftsbaus. Die alten Steine wur-

den mit neuen Holzmodulen zu einem Plusenergiehaus kombiniert, das tiber eine PV-Anlage 2OOo/o der selbst benotigten Energie produziert. Hanf kam dabei vielfeiltig zum Einsatz: Eine Annexwand ist mit Hanfkalksteinen gemauert, und eine Wandnische vor dem Entree

ist aus Stampfhanf. Beide sind in Zusammenarbeit mit dem Erfinder Werner Schonthaler und der lokalen Firma Calce Piasco entstanden. Hanfschdben wurden auch fr.ir die Schall- und Wdrmeddmmung in einem Spalt von

l5 cm zwischen den beiden Haushdlften verwendet. Im Obergeschoss sind die Wrinde mit Hanfschriben verkleidet und verputzt, die Holzboden sind mit Hanffa sern geddmmt. Hanfvliesstreifen fungieren als schallentkoppelnde Schicht zwischen den Deckenbalken und den Hartholzboden in beiden Etagen. Schliesslich sind auch die Spalten zwischen den Holzfensterrahmen und den Holzwdnden mit Hanffasern ausgestopft. An einem anderen Gebiiude, der Taverne, so1len

wieder schlichte Systeme wie die Hanfziegel von Werner Schonthaler verbaut werden. Auch dieses Gruppen-

haus entsteht mit allen moglichen Hanfbaustoffen. Damit verbunden ist ein weiteres ETH-Projekt, an dem Schonthaler und ein Stucl<ateur aus dem Unterengadin,

der alte Hduser renoviert, mitwirken. Ihr Ziel ist es, einen Hanfddmmputz fiir Aussen- und einen fur Innenwdnde mit Kalk sowie unverkohlten und verkohlten Hinter einer Holzverkleidung: Hanf kann auch ftir Naturbeton verwendef werden. I\4an mischte die Hanfschdben mit magnesithaltigem Sumpfkalk aus der Region, Das Gemisch

wurde in eine Schalung gekippt und durch Stampfen verfestigt.

Hanfschdben zu entwicl<eln. Letztere haben gr6ssere Oberfldchen und konnen so mehr Feuchtigkeit regulieren und Feinpartikel filtern als herkdmmliche Putze.

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Haus

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Die lnnendemmung einer Bar im Slenna Center in Flims GR mauerte die Stdliroler Firma Hanfstein 2019: Aufgrund des natiirlichen Bindemittels sind die Hanfsteinejedoch nicht tragfdhig. 30 Tage nach Produktion erreichen sie 0.3 I\{Pa. Allerdings hdrtet der Kalk iiber Jahrzehnte weiter aus urrd erreicht langsam die maximale Tragfrihigkeit, Deshalb muss beim Bau hoherer Bauten mit

Hanfkalksteinen die Statik wie bei anderen Baumaterialien durch Holz- oder Stahltriiger bzw. Betonskelette gelost werden.

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Die Schiben werden in einer Dampfmaschine gertisfef, die sie vom Pektin befreit, dann zerkleinert und dem Kalk beigegeben.

Bindemittel isf magnesithaltiger Sumpfkalk, die mineralisierten Hanfschdben sind brandbestiindig.

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Natrirlich gab es auch Umwege - Hanf ist nicht immer die richtige Wahl. So hdtten frir das Baufundament Hanfschdben anstelle von Stahlarmierungen zum Einsatz kommen sollen. Beim dafrir verwendeten Romankalk entsteht mit hydraulischem Kalkstein, Sand und Wasser ein COr-armer, schnell hdrtender Beton. Doch

Hanf kalkstein Die Firma Hanfstein produziert pro Tag rund 400 m'z 38 cm dicke Steine. Kombiniert mit einer Skelettbauweise sind mehrere Stockwerke moglich. In Spanien hat die I'irma eine Baustelle mit drei }u{ehrfamilienhdusern, in Ziirich entsteht im Friihjahr 202I ein X{ehrfamilienhaus. Geliefert wird in die EU und nach China.

Hanfkalksfein

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fiihrten. Die Losung fand man darin, auf Hanf zu verzichten und die Dicke des Fundaments zu erhohen. Auf die Frage nach weiteren Nachteilen des Hanfs erwahnt Luthe die mangelnde Erfahrung mit dem Hanfanbau auf 1500 m Hohe. Zuerst musste das

Druckfestigkeit

Kennwerfe

0.32 IVIPa s erdampfdiffusions widerstand u

Wqs

I ha Hanf speichert ca. 20 t CO, jtihrlich Wd

die Hanffasern bildeten Knduel, die zu Lufteinschhissen

trocken 4.3, nass 3.8 7"

W(mk)

Rohdichte

richtige Saatgut mit Keimversuchen ausgetestet werden. Im feuchten Sommerklima entsteht eine lokale, schnell wachsende Biomasse - der Hanf braucht aiso wtihrend des Keimens einen Wachstumsvorsprung. Der Zeitraum derAussaat und das Wetter spielen eine Rolle. Vor allem die ersten zwei Wochen sind anspruchsvoll, so Luthe. Es gab in der Region oft Starkhagel bis im Juni, und die klimatischen Extremereignisse nehmen zu. Wird zu friih gesiit, zerstort der Hagel die Keimlinge, ist man zu spiit dran, bekommen die Pflanzen nicht mehr geniigend Tageslicht, um den Wachstumskreislauf abzuschliessen. Hanf ist eine einjiihrige Pflanze und muss jedes Jahr neu gesdt werden. Die Wurzeln bleiben im Boden und werden zu Humus. Damit Hanf gedeiht, muss der Boden aber entsprechend vorbereitet werden: Aufgrund der vielen Jahrzehnte Viehwirtschaft sind die Grasnarben tiber dem kaum 15 cm dicken A-Horizont des Humus so hart und dick, dass sie von Hand schwer zu bearbeiten sind. Deshalb offnete im ersten Jahr ein Traktor die

Spez. WiirmekapazitAt 1870 J/(kgK)

Brandverhalten DIN EN 13501-1

300 kg/m3

Kalksandstein Die Kennwerte sind u. a. abhiingig von der Steinroh dichteklasse (RDK) und der Steindruckfestigkeitsklasse (SFK). Ftir einen tiblichen Kalksandstein der RDK 1.4 und SFK 12:

Kennwerte Kalksandsfein

Wdrmeieitftihigkeit 0.7 W/(mk)

Rohdichte I210-1400 kg/m3

serdampfdiffu sions

trocken 25, nass )"

widerstand u 10

Spez, W2irmekapazitdt 1000 J/(kgK)

Brandverhalten DIN EN 13501 I Klasse A1

Druckfestigkeit 15 N/mm2 (15 MPa)

,r.*.s**

Die Proben mifverschiedenen Anteilen an Hanfschdben und Nalurkalk entstanden, um die Oualitdt des Romankalks fiir das Fundament des <Doppio> auszutesten. Da die Schiiben, die die Stahlarmierung hetten ersetzen sollten, Knduel bildeten, riss der Beton. Das Fundament, auf dem die l{uster stehen, wurde daraufhin verbreitert, auf eine Armierung wurde gdnzlich verzichtet.

Vom Feld ans

"IEC27 tO/2021

Haus

Grasschicht. Doch bereits im Folgejahr, als man den Boden weniger aufwendig bearbeitete, gediehen die Pflanzen spdrlicher. Deshalb soll heuer eine Frdse die Erde oberfldchlich bearbeiten, und je nach Wetter ist eine lVlulchabdeckung vorgesehen, diejedoch nicht zu dick sein darf, weil die Samen darunter sonst faulen.

Schweizer Pldne in den Aipen 2019 wurden in der Schweiz insgesamt 288 ha Nutzhanf gepflanzt. In Graubinden bauen die <Hanfpioniere> seit vielen Jahren Hanf an. Im Kanton riberlegt man, wo sich mit grossen Feldern eine sinnvolle regionale Wertschopfung stiften, zirkuliire Okonomie und gleichzeitig Klimaschutz betreiben und bodenschridigende lWilchwirtschaft reduzieren ldsst. Der voluminose Hanfreisig soll wegen des Volumens an Ort und Stelle so verarbeitet werden, dass nur die Fasern und die Schiiben transportiert werden - ohne Blatter und Gesamtstdngel, die zu lVledizinalprodukten oder Lebensmitteln verarbeitet werden. Das schafft Arbeitspldtze im ldndlichen Raum und treibt die Entwicklung eines nachhaltigen Okonomiemodells mit lokalen Kreisldufen und Dienstleistungen voran. Naturlich braucht es auch bei den Behorden und der Bevolkerung vor Ort Offenheit und den Willen zur Verdnderung - im Piemont wie in der Schweiz mrisste man Gewohnheiten aufgeben und sich auf ein neues Landschaftsbild einstellen. . D

. _:*--

;

antelle Fischer, Redaktorin Architektur

o Am 2. Juni 2021 fi.ndet bei SIAinForm in der Reihe <Bauressource Schweiz Wege in die Kreisiaufwirtschaft> ein Webinar zum Thema statt. Weitere Informationen auf

Auch ein Hanfprodukt: lm Monviso lnstifuf konnen Kurse belegt werden, bei denen die Teilnehmer Skier mit Hanfkomposit erstellen; Fasern und lokales Leichtholz

www.sia.ch/deldienstleistungen/sia-inform/detaiU

werden dabei mit Naturprotein-Leim geklebt. Mehr dazu: www,monviso-insf ilule.org

event

ltozslncl't I

Leinen als Vlies

Die grossten Produktionen in Europa beflnden sich in Nordfrankreich. es besteht allerdings eine grosse Konkurrenz aus Asien. Alles an Leinen kann verwen

det werden: die Korner fLir 01, die Einstreu fiir Tiere, die Langfasern fiir Textilien und die Kurzfasern - also der

Reststoff aus den Langfasern - fiir

Ddmmungen. Das Rosten erfolgt durch Regen und Sonne, indem die Pflanzen nach dem Schneiden auf dem Feld liegen bleiben. Nach etwa neun Wochen fdrben sie sich schwarz, und die Faserbiindel haben sich vom Gewebe gelost. Dann werden die Sttingel gebrochen, der Holz-

kern geknickt und zerkleinert und

ein Grossteil der Holzteilchen entfernt.

Anschliessend wird alles in einer Schleuder geschwungen, bis nur noch die langen Leinenfasern fiir Textilien

iibrig sind. Die kurzen Fasern konnen

Kennwerte Leinenvlies

ha Leinen bindet.iAhrlich ca.3.7 t CO, Wtirmeleitf tihiekeit )"

zu formbestiindigen, schimmel- und

0.04W(mk)

insektenresistenten Demmplatten ver arbeitet werden. Aus ihnen wird auch Vlies gefertigt, das durch Stdrke- oder Polyesterfasern verfestigt wird. Verschiedene Salze dienen als Brandschutzmittel. Je nach Verarbeitung sind die Platten nachher nicht mehr kom postierbar. . (df)

Rohdichte SO-aO kC/m

Schallabsorbtionsgrad 0.07 Spez. Wdrmekapazitdt 1550 2300 J/(kgK) Brandverhalten nicht feuerfest (82), (Brandschutz klasse) EI 45 bei 12 cm

HEMPLIMECONSTRUCTION ,

A guideto building withhemplime€omposites

HEMPLIMECONSTRUCTION A guideto buildingwith hemplimecomposites RachelBevanandTomWoolley

With contributions by Ian Pritchett. RalphCarpenter,Peter Walker and Mike Duckett

brepress

CONTENTS

Published by IHS BRE Press ('\

IHS BRE Presspublications are available from www.ihsbrepress.com

C rH -/11l

~~S BRE Press

/.,,,) /\,

-e,a.1.1bibliothe.4-

Willoughby Road Bracknell RG12 8FB Tel: 01344 328038 Fax: 01344 328005 Email: brepress@ihs.com Printed on paper sourced from responsibly managed forests.

CONTENTS vii ix

Oxfordshire © Lime Technology Ltd Middle right: Clay Fields, Elmswell, Bury St Edmunds, Suffolk

LISTOFILLUSTRATIONS FOREWORD ABOUT THENATIONAL NON-FOOD CROPS CENTRE {NNFCC) ACKNOWLEDGEMENTS

INTRODUCTION

1.1 1.2 1.3

What are zero-carbon buildings? Searching for alternatives UK government policy History of hemp building An outline of hemp lime construction

2 4 4

Methodology of the study Performance of hemp lime Supply of hemp materials for construction Glossary of terms

5 5 6 7

WHATIS HEMP CONSTRUCTION?

2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9

Non-food crops Hempcrete or hemp lime? Construction of walls Timber frame

Cover images: Main and top right: Lime Technology head office, Abingdon,

Index compiled by Margaret Binns: www.binnsindexing.co.uk Requests to copy any part of this publication should be made to the publisher: IHS BRE Press Carston, Watford WD25 9XX Tel: 01923 664761 Email: brepress@ihs.com The author, publisher, Defra and NNFCC accept no responsibility, nor liability, in any manner whatsoever for any error or omission, nor any loss, damage, injury, or adverse outcome of any kind incurred as a result of the use of the information contained in this book or reliance upon it. Readers are advised to seek specific professional advice relating to their particular construction project and circumstances before embarking on any building work. Reasonable care has been taken to ensure the accuracy of the information in the book at the time of printing. Drawings and

1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9

Blockmaking Finishes and spraying Renovating existing buildings Sourcing materials and DIY Acceptance and accreditation of hemp

10 11 12 12 14 15 15 17

technical details are indicative and typical only and final detailing for any project remains the responsibility of the designer.

CASE EXAMPLES OFHEMPLIMEBUILDINGS 19

3.1

Adnams brewery warehouse and distribution centre Reconstruction of old timber frame foundry

EP 85 © Rachel Bevan and Tom Woolley 2008 First published 2008 ISBN 978-1-84806-033-3 Please note that some of the work practices shown in the photographs in this book may not comply with current Health and Safety Regulations.

3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7

Barn conversion Self-build renovation of bungalow Two-storey extension Social housing Lime Technology Ltd head office Brakspear summerhouse Tradical exhibition stand at Ecobuild

3.8 3.9 3.10 Clay Fields social housing 3.11 House extension for traditional cottage 3.12 WISE Building, CAT

20 21

22 22 22

22 23 24 24 25 26 26

GROWING HEMPFORBUILDING

BUILDING CONSTRUCTION TECHNIQUES

5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10

Timber frame construction for walls Wet or dry construction? Offsite construction Wall details

39 40 40 40 41 42 43 43 44 44

Methods of placing hemp and lime Block construction Roof construction Footings and ground floor slabs Surface finishes Membranes Fixings Renovation and use in historic buildings Plastering with hemp and lime Timber frame and hemp model

45 47 47

MIXES ANDMATERIALS

6.1

Specifying the hemp Specifying the lime-based binder Further notes on Iime

5.11 5.12 5.13 5.14

6.2 6.3

50 51

DURABILITY, MOISTURE, VENTILATION, INDOOR AIRQUALITY AND THERMAL PERFORMANCE

7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8

Ventilation Thermal performance

55 57

Continuity of insulation Thermal mass and comfort Overall thermal performance of hemp lime Cavity walls, roofs and floors Air tightness In summary

58 58 59 60

SCIENTIFIC ISSUES RELATED TOHEMPLIME 63

60 61

CONTENTS

Published by IHS BRE Press ('\

IHS BRE Presspublications are available from www.ihsbrepress.com

C rH -/11l

~~S BRE Press

/.,,,) /\,

-e,a.1.1bibliothe.4-

Willoughby Road Bracknell RG12 8FB Tel: 01344 328038 Fax: 01344 328005 Email: brepress@ihs.com Printed on paper sourced from responsibly managed forests.

CONTENTS vii ix

Oxfordshire © Lime Technology Ltd Middle right: Clay Fields, Elmswell, Bury St Edmunds, Suffolk

LISTOFILLUSTRATIONS FOREWORD ABOUT THENATIONAL NON-FOOD CROPS CENTRE {NNFCC) ACKNOWLEDGEMENTS

INTRODUCTION

1.1 1.2 1.3

What are zero-carbon buildings? Searching for alternatives UK government policy History of hemp building An outline of hemp lime construction

2 4 4

Methodology of the study Performance of hemp lime Supply of hemp materials for construction Glossary of terms

5 5 6 7

WHATIS HEMP CONSTRUCTION?

2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9

Non-food crops Hempcrete or hemp lime? Construction of walls Timber frame

Cover images: Main and top right: Lime Technology head office, Abingdon,

1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9

Blockmaking Finishes and spraying Renovating existing buildings Sourcing materials and DIY Acceptance and accreditation of hemp

10 11 12 12 14 15 15 17

technical details are indicative and typical only and final detailing for any project remains the responsibility of the designer.

CASE EXAMPLES OFHEMPLIMEBUILDINGS 19

3.1

Adnams brewery warehouse and distribution centre Reconstruction of old timber frame foundry

3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7

Barn conversion Self-build renovation of bungalow Two-storey extension Social housing Lime Technology Ltd head office Brakspear summerhouse Tradical exhibition stand at Ecobuild

3.8 3.9 3.10 Clay Fields social housing 3.11 House extension for traditional cottage 3.12 WISE Building, CAT

20 21

22 22 22

22 23 24 24 25 26 26

GROWING HEMPFORBUILDING

BUILDING CONSTRUCTION TECHNIQUES

5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10

Timber frame construction for walls Wet or dry construction? Offsite construction Wall details

39 40 40 40 41 42 43 43 44 44

45 47 47

MIXES ANDMATERIALS

6.1

Specifying the hemp Specifying the lime-based binder Further notes on Iime

5.11 5.12 5.13 5.14

6.2 6.3

50 51

DURABILITY, MOISTURE, VENTILATION, INDOOR AIRQUALITY AND THERMAL PERFORMANCE

7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8

Ventilation Thermal performance

55 57

Continuity of insulation Thermal mass and comfort Overall thermal performance of hemp lime Cavity walls, roofs and floors Air tightness In summary

58 58 59 60

SCIENTIFIC ISSUES RELATED TOHEMPLIME 63

60 61

LISTOFILLUSTRATIONS

HEMP LIME CONSTRUCTION

STRUCTURES, FIREANDACOUSTICS - MEETING BUILDING STANDARDS ANDREGULATIONS71

9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 9.8

Structures Structural overview Future research Resistance to bending Resistance to shear Time-dependent deformation Structural performance Superstructure design

9.9 9.10 9.11 9.12 9.13 9.14

Roofs Internal walls Foundations Site preparation and moisture resistance Fire regulations Acoustic performance

71 71 71 71

72 72 72 73 73 73 73 74 75 75

NATURAL PRODUCTS FORUSEIN CONJUNCTION WITHHEMP LIME 85

11.1 11.2 11.3 11.4

Spraying hemp onto permanent shuttering Using other natural insulations Other crop-based materials Related products in more detail

85 85 86 86

THEADVANTAGES OFHEMP ANDLIME

12.1 Government energy targets for housing and building 12.2 Modern methods of construction 12.3 Costs 12.4 Future development and information sources 12.5 Summary of the main advantages of hemp construction

13 10

LIFECYCLE ANDCARBON SEQUESTRATION77

10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 10.8

Initial considerations Potential tools What is life cycle assessment? What is embodied carbon? Issues for further consideration Assessing hemp-based building products BRE environmental profiles method BRE environmental profiles

77 78 78 78 78

10.9 The ecopoints score 10.10 Embodied energy and embodied carbon

80 80 80 82

10.11 Environmental product declarations 10.12 Cement and concrete 10.13 Extracts from the life cycle assessment carried out in France 10.14 Summary

78 79 79

82 84

REFERENCES ANDNOTES

91 93 94 94

Aston Clinton, Buckinghamshire © Crawford/Radclyffe

XII

Fig 3. 10: Brakspear summerhouse, Worcester

Fig 3. 11: Brakspear summerhouse, Worcester (under construction)

Fig 1. 1: Seven-storey office building in Clermont Ferrand which uses hemp lime blocks © Lhoist UK Ltd

Fig 3.12: Tradical exhibition stand, Ecobuild 2007

Fig 1.2: Interior of the Adnams brewery warehouse, Abingdon, Oxfordshire© Lime Technology Ltd

Fig 3.13: Clay Fields, Elmswell (under construction). Shuttering in place waiting for hemp lime to be sprayed © Riches Hawley Mikhail Architects Ltd

Shuttering for hemp lime wall, Aston Clinton, Buckinghamshire© Crawford/Radclyffe

Fig 3.14: House extension, Oxford© Sally Harper

APPENDIX 1: RESISTANCE TOCOMPRESSION AND 101 STRESS-STRAIN PROPERTIES 2: THERMAL MEASUREMENTS ON APPENDIX LIMEANDHEMP MIXTURES (SUMMARY)

105

USEFUL CONTACTS

107

INDEX

LISTOFILLUSTRATIONS

109

Fig 2.1: Hemp shiv with lime being mixed © Lime Technology Ltd

Fig 3.15: Timber frame construction - WISE building, Centre for Alternative Technology

Fig 2.2: Timber frame and hemp lime infill being tamped by school children. Hemp lime is 'child's play'© Ashley Pettit Architects

Fig 3. 16: Hemp lime being sprayed - WISE building, Centre for Alternative Technology

26 27

Fig 2.3: Hemp lime blocks© Lime Technology Ltd

Fig 4. 1: Hemp crop being harvested in Essex © Lime Technology Ltd

Fig 2.4: Hemp lime block wall in French office building© Lhoist UK Ltd

Fig 4.2: Kenaf crop in Malaysia

Fig 2.5: Hemp lime being sprayed at the Lime Technology Ltd head office building © Lime Technology Ltd

Fig 2.6: Hemp lime infill being used to renovate an historic timber frame house© Marianne Suhr

Figs5. 1 to 5.5 © Ralph Carpenter, Modece Architects

Fig 2. 7: Lime mortar silo

Delivery of hemp bales to Hemcore

Fig 3. 1: Adnams brewery warehouse general view

Fig 3.2: Adnams brewery warehouse interior

Fig 3.3: Green light project, detail of interior

Fig 3.4: Greenlight project general view

Fig 3.5: Croxley Green barn conversion © Lime Technology Ltd

Fig 3.6: Pield Heath Avenue, London © Richard Monkhouse

Fig 3. 7: Ralph Carpenter's house, Suffolk

Fig 3.8: Haverhill social housing hemp house and adjoining brick house

Fig 3.9: Lime Technology office at Milton Park, Abingdon

Fig 5.1: Cast hemp wall with timber rainscreen

Fig 5.2: Warm roof eaves with hemp lime cast around sloping rafters

Fig 5.3: Solid wall with hemp lime wall cast onto inner face

Fig 5.4: Brick plinth to timber frame wall (with hemp-based slab)

Fig 5.5: Hemp lime slab with joists and boarded floor

Figures5.6 to 5. 10 © Lime Technology Ltd Fig 5.6: Plan of corner and window jamb with permanent internal shuttering board and timber frame, for spray application of hemp lime

Fig 5. 7: Plan of corner and window jamb with hemp lime cast between temporary shuttering boards, timber frame in centre, with rendered outer face

Fig 5.8: Section with timber frame on an internal face and hemp lime sprayed or cast

Fig 5.9: Head of wall with sloping ceiling (Warm Roof) with timber frame on inner face with permanent shuttering

LISTOFILLUSTRATIONS

HEMP LIME CONSTRUCTION

STRUCTURES, FIREANDACOUSTICS - MEETING BUILDING STANDARDS ANDREGULATIONS71

9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 9.8

Structures Structural overview Future research Resistance to bending Resistance to shear Time-dependent deformation Structural performance Superstructure design

9.9 9.10 9.11 9.12 9.13 9.14

Roofs Internal walls Foundations Site preparation and moisture resistance Fire regulations Acoustic performance

71 71 71 71

72 72 72 73 73 73 73 74 75 75

NATURAL PRODUCTS FORUSEIN CONJUNCTION WITHHEMP LIME 85

11.1 11.2 11.3 11.4

Spraying hemp onto permanent shuttering Using other natural insulations Other crop-based materials Related products in more detail

85 85 86 86

THEADVANTAGES OFHEMP ANDLIME

13 10

LIFECYCLE ANDCARBON SEQUESTRATION77

10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 10.8

77 78 78 78 78

10.9 The ecopoints score 10.10 Embodied energy and embodied carbon

80 80 80 82

10.11 Environmental product declarations 10.12 Cement and concrete 10.13 Extracts from the life cycle assessment carried out in France 10.14 Summary

78 79 79

82 84

REFERENCES ANDNOTES

91 93 94 94

Aston Clinton, Buckinghamshire © Crawford/Radclyffe

XII

Fig 3. 10: Brakspear summerhouse, Worcester

Fig 3. 11: Brakspear summerhouse, Worcester (under construction)

Fig 1. 1: Seven-storey office building in Clermont Ferrand which uses hemp lime blocks © Lhoist UK Ltd

Fig 3.12: Tradical exhibition stand, Ecobuild 2007

Fig 1.2: Interior of the Adnams brewery warehouse, Abingdon, Oxfordshire© Lime Technology Ltd

Fig 3.13: Clay Fields, Elmswell (under construction). Shuttering in place waiting for hemp lime to be sprayed © Riches Hawley Mikhail Architects Ltd

Shuttering for hemp lime wall, Aston Clinton, Buckinghamshire© Crawford/Radclyffe

Fig 3.14: House extension, Oxford© Sally Harper

APPENDIX 1: RESISTANCE TOCOMPRESSION AND 101 STRESS-STRAIN PROPERTIES 2: THERMAL MEASUREMENTS ON APPENDIX LIMEANDHEMP MIXTURES (SUMMARY)

105

USEFUL CONTACTS

107

INDEX

LISTOFILLUSTRATIONS

109

Fig 2.1: Hemp shiv with lime being mixed © Lime Technology Ltd

Fig 3.15: Timber frame construction - WISE building, Centre for Alternative Technology

Fig 2.2: Timber frame and hemp lime infill being tamped by school children. Hemp lime is 'child's play'© Ashley Pettit Architects

Fig 3. 16: Hemp lime being sprayed - WISE building, Centre for Alternative Technology

26 27

Fig 2.3: Hemp lime blocks© Lime Technology Ltd

Fig 4. 1: Hemp crop being harvested in Essex © Lime Technology Ltd

Fig 2.4: Hemp lime block wall in French office building© Lhoist UK Ltd

Fig 4.2: Kenaf crop in Malaysia

Fig 2.5: Hemp lime being sprayed at the Lime Technology Ltd head office building © Lime Technology Ltd

Fig 2.6: Hemp lime infill being used to renovate an historic timber frame house© Marianne Suhr

Figs5. 1 to 5.5 © Ralph Carpenter, Modece Architects

Fig 2. 7: Lime mortar silo

Delivery of hemp bales to Hemcore

Fig 3. 1: Adnams brewery warehouse general view

Fig 3.2: Adnams brewery warehouse interior

Fig 3.3: Green light project, detail of interior

Fig 3.4: Greenlight project general view

Fig 3.5: Croxley Green barn conversion © Lime Technology Ltd

Fig 3.6: Pield Heath Avenue, London © Richard Monkhouse

Fig 3. 7: Ralph Carpenter's house, Suffolk

Fig 3.8: Haverhill social housing hemp house and adjoining brick house

Fig 3.9: Lime Technology office at Milton Park, Abingdon

Fig 5.1: Cast hemp wall with timber rainscreen

Fig 5.2: Warm roof eaves with hemp lime cast around sloping rafters

Fig 5.3: Solid wall with hemp lime wall cast onto inner face

Fig 5.4: Brick plinth to timber frame wall (with hemp-based slab)

Fig 5.5: Hemp lime slab with joists and boarded floor

Figures5.6 to 5. 10 © Lime Technology Ltd Fig 5.6: Plan of corner and window jamb with permanent internal shuttering board and timber frame, for spray application of hemp lime

Fig 5. 7: Plan of corner and window jamb with hemp lime cast between temporary shuttering boards, timber frame in centre, with rendered outer face

Fig 5.8: Section with timber frame on an internal face and hemp lime sprayed or cast

Fig 5.9: Head of wall with sloping ceiling (Warm Roof) with timber frame on inner face with permanent shuttering

1111

FOREWORD

HEMP LIME CONSTRUCTION

Fig 5. 10: Section through wall with timber frame outer face and rainscreen

Fig 8.6: Thermal diffusivity of various materials

66 67

Fig 5.11: Modcell hemp lime panel, Ecobuild exhibition 2007

Fig 8. 7: Dampening of diurnal temperature variation at different depths in Tradical Hemcrete Fig 8.8: Thermal effusivity of various materials

Fig 5.12: Spraying in progress © Henry Thompson, The Old Builders Company

Fig 8.9: Monitoring of the Lime Technology Ltd head office during April 2007

Fig 5.13: Diaphragm wall of chalk, lime and hemp blocks at Adnams brewery under construction

Limecrete being placed in wall footings at the WISE building© Centre for Alternative Technology

Fig 5.14: Hemp lime insulation cast between rafters © Lime Technology Ltd

Fig 9.1: Aerial view of WISE building© Alternative Technology

Fig 5.15: Hemp lime floor being cast © Henry Thompson, The Old Builders Company

Fig 5. 16: Hemp and lime infill in an historic building© Marianne Suhr

Fig 1O.1: French Regional Government Office multistorey building (with detail inset) using hemp block infill walls© Lhoist UK Ltd Fig 11. 1: Straw bale house in Putley, Herefordshire

Fig 5.17: Bungalow in Hillingdon, London, with external hemp lime render© Richard_Monkhouse

Fig 11.2: York Eco-Depot constructed with Modcell

Fig 5.18: Stone building in Chalons-en-Champagne renovated with hemp lime plaster

Fig 11.3: Heraklith boards used for permanent shuttering with hemp lime

Fig 5.19: Internal hemp lime plaster in Eardisland, Herefordshire

Fig 11.4: Hemp loft board© Natural Fibre Technology

Fig 5.20: Model of timber frame and hemp© Lime Technology Ltd

Fig 11.5: Breathe hemp insulation in B&Q

3D view of the WISE building at the Centre for Alternative Technology constructed with hemp lime and rammed earth walls© Pat Borer Architect

Strata wall, Aston Clinton, Buckinghamshire © Crawford/Radclyffe

Fig 6.1: Hemcore horse bedding bale

Fig 6.2: Tradical hemp bale© Lime Technology Ltd

Clay Fields, Elmswell (under construction) © Riches Hawley Mikhail Architects Ltd

Fig 6.3: Tradical mixing plant at Milton Park

Fig 7.1: Timber clad hemp lime wall at the Greenlight project with Ralph Carpenter

Fig 7.2: Mould growth due to inadequate ventilation and insulation in a precast concrete building

Fig 7.3: Effects of humidity

Plastering a hemp wall © Crawford/Radclyffe

Centre for

strawbale panels

Figures8.1 to 8. 9 © Arnaud Evrard

Fig 8.1: Different moisture states of Hemcrete

Fig 8.2: Graph of water content vs. relative humidity

Fig 8.3: Thermal capacity of various materials

Fig 8.4: Temperature profile through Hemcrete

Fig 8.5: Heat flow through various materials

FigA 1.1: Comparison of hemp lime cube and cylinder test response in compression © Peter Walker

101

FigA 1.2: Hemp lime cylinder test in compression © Peter Walker

102

FigA 1.3: Stress-strain responses of hemp lime cylinders under compression loading © Peter Walker

102

FigA 1.4: Results from hemp lime cylinder tests, undertaken at the University of Bath in 2005 (Kioy, 2005) © Peter Walker

104

Hemp lime wall in a workshop in Ralph Carpenter's

106

house, unplastered

All illustrations not credited © Tom Woolley.

FOREWORD For far too long, 'eco' building has focussed on energy efficiency in use, with super insulated structures, renewable energy and rainwater collection. This is all very well, but such structures have continued to be built from materials with highembodied energy or toxic production processes such as concrete, steel and plastic. This book sets out a form of building that offers a real alternative to standard cavity wall construction, providing a carbon neutral option that is easy to use, diverse in its application and cost competitive. I was introduced to hemp lime construction when searching for an alternative to wattle and daub in the repair of my own timber-framed house. Hemp lime was breathable, and therefore compatible with the ancient timber frame, and could be sculpted to shape. It was also far more

thermally efficient than the daub, and did not shrink to create gaps around the edge of the panel. I was so impressed by the material, I went on to use hemp lime for a contemporary extension on the same building. In both instances, the material has proved a roaring success. Whether you require practical information for building in hemp lime, scientific data for further research or simply want to understand the material better, this book is packed full of all the information you could need. I only wish it had been available before I embarked on my own hemp lime building projects.

Marianne Suhr · MRICS,SPABLethabyScholar