5 Nguyên Vật Liệu Xây Dựng Bền Vững
Vì chúng ta đang bước vào một kỷ nguyên xây dựng hướng đến môi trường, những vật liệu có thể kết hợp các thành phần xây dựng truyền thống với những cải tiến bền vững tiên tiến sẽ trở thành tiêu chuẩn. Từ bê tông cốt sợi carbon đến các các khái niệm mang tính cách mạng hóa ngành công nghiệp như cốt thép gai dầu đều đã cho thấy sự đổi mới, cải thiện và mở rộng về cả tính bền vững và khả năng của các vật liệu phổ biến. Cùng đọc bài viết để hiểu thêm về cách năm nguyên vật liệu dưới đây không chỉ cải cách ngành xây dựng mà còn đặt nền tảng cho một tương lai bền vững hơn.
Bê tông cốt thép sợi carbon
Cube, một dự án kiến trúc tiên phong của Hen Architekten và Đại học Kỹ thuật Dresden, đã chứng minh khả năng đáng kinh ngạc của bê tông cốt thép sợi carbon (tránh nhầm lẫn với bê tông carbon). Vật liệu đổi mới này tích hợp sợi carbon vào bê tông cốt thép nhằm tăng cường độ mạnh mẽ của cấu kiện, làm giảm lượng bê tông cần thiết trong xây dựng. Sự hợp tác này đạt đến đỉnh cao khi họ đã tạo ra tòa nhà đầu tiên trên thế giới được làm hoàn toàn từ bê tông cốt thép sợi carbon, được dùng vừa là phòng thí nghiệm, vừa là không gian tổ chức sự kiện cho trường đại học.
Thiết kế của Cube tận dụng trọng lượng nhẹ và độ bền vượt trội của sợi carbon, tạo nên một mặt tiền xoắn, thanh mảnh mà các vật liệu truyền thống không thể đạt được. Hơn nữa, tính chất chống gỉ và độ dẫn điện của sợi carbon mang đến các chức năng mới, chẳng hạn như các bộ phận làm nóng tích hợp và giám sát tính toàn vẹn của cấu trúc. Công nghệ này không chỉ hứa hẹn giảm tác động của việc xây dựng đến môi trường thông qua tiết kiệm vật liệu mà còn kéo dài tuổi thọ của các công trình, mang đến giải pháp thay thế bền vững cho các phương pháp xây dựng thông thường.
Bê tông tự phục hồi
Các nhà nghiên cứu từ MIT và Harvard đã khám phá ra bí mật lâu đời đằng sau độ bền của bê tông La Mã cổ đại, tiết lộ đặc tính “tự phục hồi” của nó – một đặc tính họ muốn ứng dụng vào mục đích sử dụng hiện đại. Không giống như bê tông hiện đại sử dụng vôi tôi, bê tông La Mã kết hợp vôi sống cùng với nước mưa tạo thành dung dịch bão hòa canxi, chữa lành vết nứt hiệu quả theo thời gian. Phát hiện này có thể mang lại giải pháp thay thế bền vững cho cốt thép vốn dễ bị ăn mòn, nguyên nhân làm kết cấu bê tông bị phân hủy sớm. Việc sử dụng vôi sống không chỉ kéo dài tuổi thọ của kết cấu bê tông, có khả năng tăng gấp ba lần độ bền của chúng mà còn mang lại lợi ích cho môi trường bằng cách giảm lượng khí thải carbon liên quan đến vật liệu xây dựng. Ngoài ra, cải tiến này còn bao gồm quy trình “trộn nóng” giúp nâng cao khả năng “tự chữa lành” của vật liệu.
Cốt thép gai dầu
Các nhà nghiên cứu tại Viện Bách khoa Rensselaer đã phát triển cốt thép gai dầu, một giải pháp thay thế đột phá cho cốt thép. Vật liệu mới này có khả năng chống ăn mòn và giảm đáng kể lượng khí thải carbon từ xây dựng. Chúng được làm từ sợi gai dầu bọc trong nhựa nhiệt dẻo, có thể kéo dài đáng kể tuổi thọ của các kết cấu bê tông bị giới hạn bởi khả năng chống rỉ của cốt thép. Với tiềm năng tăng gấp ba lần tuổi thọ của các tòa nhà, cầu và cơ sở hạ tầng khác, đặc biệt là trong môi trường có hàm lượng muối cao, cũng như khả năng cô lập carbon, cốt thép gai dầu đưa ra một giải pháp bền vững với năng lượng tiêu tốn thấp hơn so với vật liệu truyền thống.
Nhựa siêu bền
Các kỹ sư hóa học tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã phát minh ra một loại nhựa siêu bền được gọi là 2DPA-1, vừa nhẹ vừa có thể đúc được, đặc biệt có độ bền gấp đôi thép. Cấu trúc tấm hai chiều độc đáo của nó không giống như chuỗi một chiều của polyme truyền thống, góp phần thúc đẩy sức mạnh và độ bền đáng kể. Được xem như một lớp phủ siêu mỏng để nâng cao độ bền của nhiều vật thể khác nhau, 2DPA-1 hứa hẹn sẽ là một vật liệu đặc biệt giúp gia cố cấu trúc cho các tòa nhà và cơ sở hạ tầng. Với mô đun đàn hồi lớn hơn nhiều lần so với kính chống đạn và khối lượng riêng thấp hơn đáng kể so với thép, nó mang đến một hướng đi mới để tạo ra các cấu trúc đàn hồi và hiệu quả hơn. Hơn nữa, khả năng tạo hàng rào không thấm nước và khí của nó có thể cải tiến các lớp phủ bảo vệ được sử dụng trong ngành công nghiệp AEC.
Pin mặt trời siêu mỏng
Các kỹ sư của MIT đã tiết lộ một tiến bộ mới trong công nghệ năng lượng tái tạo với việc tạo ra pin mặt trời siêu mỏng, nhẹ. Loại pin mặt trời làm từ vải này đã cải cách khả năng tích hợp năng lượng mặt trời vào cuộc sống hàng ngày của chúng ta, bởi nó có thể khiến hầu như mọi bề mặt đều trở thành nguồn năng lượng tiềm năng. Với trọng lượng bằng 1/100 tấm pin mặt trời thông thường nhưng tạo ra năng lượng gấp 18 lần trên mỗi kg, vật liệu này kết hợp hiệu quả của mực bán dẫn với quy trình in có thể mở rộng.
Các ứng dụng thực tế của pin mặt trời siêu mỏng rất rộng lớn, từ các loại vải cung cấp năng lượng có thể đeo trên người đến các giải pháp năng lượng khẩn cấp ở vùng sâu vùng xa, nâng cao khả năng thích ứng của công nghệ năng lượng mặt trời với các môi trường đa dạng. Độ bền của pin cũng là một điểm rất đáng chú ý. Nó duy trì được hơn 90% khả năng phát điện ngay cả sau khi bị tác động vật lý trực tiếp, chẳng hạn như cuộn lại và sau đó mở ra. Tuy nhiên, để tận dụng tối đa tiềm năng của chúng mà vẫn bảo tồn độ bền cấu trúc, nhóm kỹ sư tại MIT đang tìm hiểu các giải pháp đóng gói siêu mỏng để bảo vệ pin khỏi các yếu tố môi trường mà không làm tăng trọng lượng đáng kể.
Định hướng trong tương lai
Những vật liệu này cho thấy tương lai của ngành xây dựng không chỉ nằm ở những phát hiện mới mà còn ở việc nhìn lại và cải tiến những vật liệu mà chúng ta đã sử dụng trong hàng thế kỷ. Những tiến bộ này hứa hẹn mang đến những toà nhà mạnh mẽ, bền vững và hòa hợp với hành tinh của chúng ta.
ALLPLAN là một thành viên của Nemetschek Group.
-
Singapore: ALLPLAN Software Singapore PTE. LTD. |
4 Battery Road #25-01, Bank of China Building
49908 Singapore - customercare.singapore@allplan.com