6 Vật Liệu Mới Đang Thay Đổi Ngành Xây Dựng 2020



Các tòa nhà của thập kỷ tới sẽ chắn chắn, bền vững, thân thiện với môi trường hơn và tiết kiệm chi phí hơn so với trước đây. Đó cũng là lý do để lĩnh vực sản xuất vật liệu xây dựng đẩy mạnh việc tìm kiếm và phát triển những vật liệu mới hiệu quả, mang tính ứng dụng cao, cũng như bảo vệ môi trường.

Nhưng nếu bê tông có thể tự chữa lành hoặc nhựa đường, hoặc thậm chí là kim loại? Thế giới có thể tiết kiệm hàng tỷ đô la chưa kể chi phí cải tạo và sửa chữa, chưa kể đến việc giảm tác hại đối với môi trường.

Dưới đây là 6 vật liệu mới có thể thay đổi nền xây dựng của thập kỷ mới:

Gỗ khối (Mass Timber)

Trong thời đại hiện nay, các vật liệu như xi măng và thép đã thay thế trong việc xây dựng các tòa nhà cao tầng. Gỗ có khả năng chịu lực yếu hơn các vật liệu khác và nó dễ bị cháy.

Sau khi nghiên cứu về các kỹ thuật xây dựng gỗ tiên tiến hơn, ngành xây dựng đang phát hiện một số thủ thuật mới. Gỗ khối – trong đó gỗ rắn được ốp và ép để tăng cường độ và các đặc tính hữu ích khác.

Các loại gỗ đại trà bao gồm một số loại nhưng đáng chú ý nhất là gỗ nhiều lớp và gỗ dán keo. Gỗ dán keo được tạo thành từ nhiều miếng gỗ được dán lại với nhau có khả năng ứng dụng và chịu lực tốt. Gỗ nhiều lớp được tạo thành từ các mảnh gỗ xếp chồng lên nhau theo các hướng xen kẽ và làm các tấm lớn có thể hỗ trợ khả năng chịu lực của gỗ.

Cả hai loại gỗ đều có khả năng chống cháy đáng ngạc nhiên. Trong thử nghiệm lửa, nó đã chứng minh khả năng duy trì tính toàn vẹn cấu trúc của chúng.

Gỗ khối hỗ trợ việc thu giữ carbon và việc cô lập trong các tòa nhà. Theo một nghiên cứu trên Journal of Sustainable Forestry, với các kỹ thuật lâm nghiệp bền vững, 14 đến 31% lượng khí thải toàn cầu có thể được ngăn chặn bằng cách thay thế các vật liệu được sử dụng trong các tòa nhà và cầu bằng được xây dựng bằng gỗ.

Vật liệu tự phục hồi (Self-Healing Materials)

Những phát triển gần đây trong xi măng tự phục hồi nhận được khá nhiều sự quan tâm. Như chúng tôi đã đề cập ở trên, ngay cả một vết nứt nhỏ trong cấu trúc bê tông cũng có thể phát triển thành vấn đề lớn hơn và gây tốn kém hơn nhiều. Theo CityLab, các nhà khoa học nghiên cứu vật liệu gần đây đã tìm ra một cách mới lạ sử dụng bào tử sống để giúp bê tông tự khắc phục khi có vết nứt.

Giải pháp liên quan đến những viên nang nhỏ thấm nước có thể trộn vào bê tông ướt. Một khi bê tông khô, các bào tử tồn tại giống như các gói men khô. Tuy nhiên, khi một vết nứt mở ra trong bê tông và lấp đầy nước, chúng bắt đầu phát triển và tạo ra canxit, một dạng tinh thể của canxi cacbonat được tìm thấy trong đá cẩm thạch và đá vôi. Các canxit lấp đầy các vết nứt trong bê tông và cứng lại, ngăn vết nứt ngày càng rộng hơn.

Bê tông tự phục hồi có thể giúp các tòa nhà, đường hầm, cầu, và các công trình khác tồn tại lâu hơn mà không cần sửa chữa hoặc thay thế đáng kể.  Việc tiết kiệm tiền trong thời gian dài rất khó tính, cũng như việc giảm lượng khí thải carbon. Điều đó nói rằng, chi phí ngay bây giờ cao hơn đáng kể so với bê tông thông thường, và nếu như không được giảm đi thì đây chỉ có thể là một lựa chọn cho các dự án phải kéo dài.

Gạch làm sạch không khí (Air Cleaning Bricks)

Indoor air quality (IAQ) đang trở thành mối quan tâm quan trọng hơn đối với ngành bất động sản thương mại, khi chúng ta hiểu rõ hơn về cách môi trường được xây dựng ảnh hưởng đến sức khỏe của những người sống và làm việc trong đó. Trong đó không thiếu cách để cải thiện IAQ, nhưng hầu hết trong số chúng đòi hỏi sử dụng năng lượng để lọc không khí. Cách tiếp cận này thải ra nhiều carbon và các chất ô nhiễm khác vào không khí trong thời gian dài.

Carmen Trudell, trợ lý giáo sư tại trường kiến ​​trúc Cal Poly San Luis Obispo và người sáng lập của  Cảnh quan và Kiến trúc, đã phát minh ra một hệ thống thụ động sử dụng các viên gạch ở bên ngoài tòa nhà để lọc các hạt nặng hơn trong không khí khi nó đi vào không gian. Các viên gạch bê tông đưa không khí vào một phần lọc lốc xoáy bên trong để tách các phần tử nặng và thả chúng xuống chân tường. Không khí sạch sau đó được kéo vào tòa nhà và nhân viên bảo trì có thể loại bỏ trên cơ sở định kỳ.

Trong các thử nghiệm, hệ thống đã loại bỏ khoảng một phần ba vật chất hạt mịn và 100 phần trăm hạt thô. Hơn nữa, hệ thống Trudell Hay không tốn kém so với các lựa chọn thay thế, và đang được cân nhắc và sử dụng ở các nước đang phát triển.

Strand Rods

Tại Nhật Bản, nơi động đất là một thực tế gắn liền với cuộc sống, Phòng thí nghiệm Vải Komatsu Seiten đã bao phủ trụ sở chính trong một hỗn hợp sợi carbon nhiệt dẻo mà nó gọi là CABKOMA Strand Rod. Sợi carbon được bao phủ trong các sợi vô cơ và tổng hợp và hoàn thiện nhựa nhiệt dẻo, sử dụng độ bền kéo để tạo ra hệ thống gia cố địa chấn nhẹ nhất thế giới.

Các thanh nhẹ hơn đến năm lần so với dây kim loại có cùng độ bền được tạo ra một thiết kế hấp dẫn đáng ngạc nhiên. Chất liệu này cũng rất hiệu quả – tòa nhà này được đánh giá cao hơn các yêu cầu hiệu suất thông thường đối với việc gia cố địa chấn.

Trong tương lai các thanh sợi cót thể sẽ được sử dụng công trình xây dựng của các tòa nhà trên khắp thế giới. Tuy nhiên trang web của công ty không cung cấp thông tin chi tiết về chi phí và đây là yếu tố chính quyết định.

Gốm tự làm mát (Passive Cooling Ceramics)

Điều hòa không khí là một quá trình sử dụng nhiều năng lượng, chiếm một phần lớn trong lượng khí thải carbon toàn cầu. Các phương pháp làm mát thụ động đã được sử dụng trong nhiều thế kỷ, nhưng hầu hết không mang lại hiệu quả khi bên ngoài rất nóng và tạo ra nhiều xung đột, thay vì hỗ trợ quá trình làm mát. Tuy nhiên, gần đây, các sinh viên tại Viện Kiến trúc nâng cao của Công trình kiến ​​trúc kỹ thuật số thông minh của Catalonia đã tạo ra một hỗn hợp đất sét và hydrogel làm mát các tòa nhà giống như cách da chúng ta làm mát cơ thể.

Cơ thể chúng ta đổ mồ hôi để hạ nhiệt. Khi da chúng ta ẩm thì nhiệt truyền vào nước và các hạt nước nóng nhất bốc hơi, lấy đi nhiệt. Vật liệu này hoạt động như vậy. Nước thu thập trong các giọt hydrogel được trộn trong hỗn hợp đất sét. Khi tòa nhà nóng lên, nhiệt được truyền vào nước và sau đó mất đi để bốc hơi. Hiệu ứng này xảy ra nhanh hơn nhiều khi nóng hơn, có nghĩa là hệ thống cũng đáp ứng với điều kiện nhiệt độ tăng.

Các sinh viên chịu trách nhiệm cho dự án phát hiện ra rằng nó có thể tạo ra nhiệt độ giảm tới 6,4 độ trong suốt 20 phút. Trong điều kiện lý tưởng, điều này có thể dẫn đến việc giảm 28% sử dụng điều hòa không khí, điều này sẽ giúp tiết kiệm đáng kể và giảm lượng khí thải carbon.

Rác (Trash)

Các kiến ​​trúc sư và nhà xây dựng hiện đại tích cực hưởng ứng phong trào cải thiện môi trường đang sử dụng các vật liệu tái chế như kim loại phế liệu, bìa cứng và thậm chí là chai nhựa để tạo ra các tòa nhà mới hạn chế lượng carbon thải ra môi trường.

Ví dụ, các tông tái chế đang được sử dụng để tạo ra vật liệu cách ly cellulose chất lượng cao (high-quality cellulose insulation), vật liệu này vượt trội hơn so với quy trình truyền thống. UltraCell cách nhiệt sử dụng một quy trình ướt, trái ngược với các quy trình khô cũ hơn dẫn đến ô nhiễm. Chai nhựa luôn được tái chế, nhưng nhìn chung, chúng chỉ có thể được sử dụng để tạo ra chai mới một vài lần trước khi chúng cần được xử lý. Trong vài thập kỷ qua, chai nhựa ngày càng tìm thấy tuổi thọ mới, dài hơn ở dạng dạng PET (polyethylen terephthalate). PET trong chai là lý tưởng để làm thảm mềm, xơ và khi hết tuổi thọ như một tấm thảm, nó có thể được sử dụng lại trong các bộ phận xe hơi và cách nhiệt.

Source: aquicore.com

Nhận xét