TƯƠNG LAI CỦA BÊ TÔNG TRONG KIẾN TRÚC

Bê tông được dùng sớm nhất ở Syria và Jordan vào khoảng 6000 TCN, trung bình 22 tỷ tấn được đúc mỗi năm khiến bê tông trở thành vật liệu được sử dụng nhiều thứ hai trên trái đất. Theo một nghiên cứu gần đây của BBC, sản xuất xi măng đã tăng gấp 30 lần kể từ năm 1950, và tăng gấp 4 lần kể từ năm 1990. Một phần do xây dựng sau chiến tranh ở châu Âu và xây dựng bùng nổ trên khắp châu Á từ những năm 1990 trở đi. Theo dự đoán, để theo kịp nhu cầu ở Đông Nam Á và Châu Phi cận Sahara, sản lượng xi măng có thể phải tăng tới 25% vào năm 2030.

Sản xuất xi măng làm bê tông thải ra lượng khí thải từ 5 đến 7% tổng lượng khí thải hàng năm. Dẫn đến sự gia tăng ô nhiễm môi trường, đặt bê tông trong tầm ngắm của các cuộc thử nghiệm thay đổi mới. Do đó, các nhà thiết kế, kiến ​​trúc sư và nhà nghiên cứu trên khắp thế giới đang tìm tòi đề xuất các loại hình mới “xanh” cho bê tông tương lai.

Nhiều sáng kiến ​​trong số này tập trung vào việc giảm xi măng trong hỗn hợp bê tông. Trong khi các nhà nghiên cứu học viện MIT đã đề xuất một phương pháp thử nghiệm sản xuất xi măng loại bỏ khí thải CO2. Sử dụng một phương pháp điện hóa thu giữ CO2 trước khi nó được giải phóng. Carbon được cô lập sẽ sử dụng trong ngành công nghiệp nhiên liệu và đồ uống. Phương án đổi mới khác đến từ việc tích hợp các vật liệu và nguyên tố dựa trên sinh học vào hỗn hợp bê tông. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Lancaster ở Anh đưa ra một phương pháp mới về việc sử dụng các hạt nano được chiết xuất từ ​​cà rốt và rau củ để tăng cường cho hỗn hợp bê tông. Song song, xu hướng khác của bê tông sinh học, được phát triển bởi Tiến sĩ Sandra Manso-Blanco, nghiên cứu cấu trúc bê tông được xếp lớp với các vật liệu để khuyến khích sự phát triển của rêu và địa y hấp thụ CO2.

Một hỗn hợp thay thế đã đi vào kiến ​​trúc chính là GFRC – bê tông cốt sợi thủy tinh. Vật liệu này bao gồm vữa làm bằng bê tông, cát, sợi thủy tinh chống kiềm và nước. Độ dẻo là một trong những phẩm chất chính của GFRC, cho phép đúc các mảnh mặt tiền mỏng hơn và nhẹ hơn. Ví dụ, hỗn hợp vật liệu này được sử dụng trong lớp phủ của Trung tâm Heydar Aliyev do kiến trúc sư Zaha Hadid thiết kế, cũng như đang được sử dụng để thực hiện các hình thức phức tạp của Nhà thờ Sagrada Familia của Gaudi.

Cùng với việc sử dụng GFRC trong quá trình xây dựng, Zaha Hadid Architects cũng đã trình bày một cách tiếp cận mới lạ hơn đối với bê tông, với một lớp vỏ dệt kim 3D tại Bảo tàng Đại học Nghệ thuật Contemporaneo ở Mexico City. Tạo thành một phần của triển lãm lần đầu tiên ZHA tại Châu Mỹ Latinh. Mô phỏng lại các cấu trúc vỏ bê tông sáng tạo của mình thông qua công nghệ ván khuôn của Dan Candela. Hệ thống khuôn cáp và vải cho phép các bề mặt bê tông biểu cảm, được xây dựng tự do mà không cần khuôn. Vải dệt kim, được phát triển tại ETH Zurich, được vận chuyển từ Mexico đến Thụy Sĩ, tổng cộng 350 km sợi nặng 25 kg. Vỏ bê tông mỏng và cong, chỉ nặng tổng cộng 5 tấn, mặc dù diện tích bề mặt là 50 m2. Không chỉ đóng một vai trò quan trọng trong công nghệ dệt kim trong triển lãm của ZHA, ETH Zurich còn đi đầu trong một số đổi mới liên quan đến bê tông. Với mục đích tối đa hóa không gian có sẵn và tránh chi phí xây dựng, các nhà nghiên cứu từ bộ phận kiến trúc ETH Zurich đã nghĩ ra một tấm sàn bê tông có độ dày chỉ 2cm, vẫn chịu được tải trọng và đảm bảo bền vững. Trái với sàn bê tông truyền thống bằng phẳng, những tấm này được thiết kế kiểu vòm để hỗ trợ tải trọng lớn, gợi nhớ đến trần nhà hình vòm được tìm thấy trong các nhà thờ theo kiến ​​trúc Gothic. Không cần phải gia cố thép và với ít bê tông hơn, việc sản xuất CO2 được giảm thiểu hơn, kết quả là sàn 2cm nhẹ hơn 70% so với các sàn bê tông điển hình.

Gần đây, tổ chức này cũng đã cho thấy tiềm năng của bê tông in 3D. Công trình tại Riom – Thụy Sĩ cho lễ hội Origen, đã trình bày sân khấu in bê tông 3D đầu tiên bằng robot, bao gồm các cột được chế tạo mà không cần ván khuôn. Công trình có chín cột cao 2,7 m, được thiết kế riêng với phần mềm tùy chỉnh và được chế tạo bằng quy trình in 3D robot mới nhất do ETH Zurich phát triển dưới sự hỗ trợ của NCCR DFAB. Các cấu trúc bê tông được in rỗng cho phép các vật liệu được sử dụng và cách tiếp cận bền vững hơn. Ngoài ra, vật liệu trang trí được thiết kế có tính toán, kết cấu bề mặt thể hiện tính linh hoạt tạo chất lượng thẩm mỹ đáng kể. Tương lai in ấn bê tông 3D sẽ tiến tới sử dụng cho các cấu trúc quy mô lớn hơn.

Rõ ràng là có rất nhiều tiềm năng để bê tông tiếp tục là vật liệu được lựa chọn trong ngành thiết kế và xây dựng. Giờ là lúc để xem xét làm thế nào vật liệu như bê tông có thể tiếp tục được đổi mới. Thách thức đối với các kiến ​​trúc sư sẽ là đảm bảo các giải pháp sáng tạo như vậy, với tiềm năng, thay đổi căn bản cách chúng ta làm hoặc sử dụng, để được chấp nhận sự đổi mới trong một ngành công nghiệp truyền thống bảo thủ. Mặt khác, rõ ràng là tác động môi trường của bê tông như hiện nay đang yêu cầu sự đổi mới cấp thiết nếu không muốn bị vượt qua bởi các đối thủ vật liệu “xanh” cạnh tranh của nó.

Niall Patrick Walsh

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: