Thông thường, vật liệu và công nghệ được xem là hai thực thể riêng biệt trong ngành xây dựng. Tuy nhiên, hiện nay chúng ta đã tiến thêm một bước trong việc kết hợp vật liệu thông thường với chính công nghệ để sản xuất vật liệu xây dựng tiên tiến. Ngoài hiệu quả cao, những vật liệu mới này còn bền vững với môi trường.
Tại sao chúng ta cần vật liệu xây dựng tiên tiến ?
Bạn nghĩ đến điều gì khi nghe đến thuật ngữ ‘vật liệu xây dựng ? Có lẽ gỗ, thép hoặc gạch. Còn bê tông, nhựa sinh học hoặc thanh sợi tạo ra ánh sáng thì sao? Những vật liệu mới này mang tính sáng tạo, cho phép các kiến trúc sư tạo ra các thiết kế gần hơn với tầm nhìn của họ và các kỹ sư có thể xây dựng các công trình theo hình thức và kỹ thuật xây dựng chưa từng thấy trước đây. Nhiều vật liệu xây dựng mà chúng ta sử dụng ngày nay được làm từ cả nguồn không thể tái tạo và nguồn tái tạo. Vật liệu không tái tạo có nguy cơ cạn kiệt sớm hay muộn trong tương lai. Vật liệu tái tạo có giá tốt hơn mặc dù cuối cùng chúng ta có thể gây hại cho môi trường trong quá trình lấy những vật liệu này từ thiên nhiên.
Những vật liệu tiên tiến này đã được phát triển với sự nghiên cứu và phân tích chuyên sâu để giải quyết các vấn đề khác nhau mà ngành xây dựng ngày nay phải đối mặt. Nhiều trong số chúng chưa được sử dụng rộng rãi trong ngành nhưng chúng ta có thể mong đợi điều này sẽ thay đổi khi vật liệu trở nên có giá cả phải chăng và dễ tiếp cận hơn.
10 loại vật liệu xây dựng tiên tiến cho tương lai.
1. Graphen 3D
Graphene là một loại vật liệu nhẹ, bền thường được sử dụng trong các vi mạch và cảm biến. Một số nghiên cứu cũng đã chứng minh rằng việc bổ sung graphene có thể tăng cường độ bền của vật liệu. Thật không may, nó đắt tiền và do đó nó không được sử dụng rộng rãi mặc dù có nhiều khả năng. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu hiện đã tìm cách phát triển graphene in 3D bằng cách sử dụng graphene oxit hydrogel làm nhựa cho máy in. Tuy nhiên, đây không phải là sản phẩm cuối cùng. Graphene in 3D có thể được sử dụng để gia cố bê tông. Công ty kỹ thuật dân dụng Skanska Costain Strabag JV có trụ sở tại Vương quốc Anh đã bắt đầu thử nghiệm tại chỗ bê tông gia cố bằng graphene in 3D tại các ga xe lửa.
2. Bê tông phát sáng
Bê tông hoặc xi măng tạo ra ánh sáng không bắt lửa và có thể phản chiếu ánh sáng, do đó có tên như vậy. Vật liệu này còn được biết là có khả năng hấp thụ năng lượng mặt trời để “tích điện” và phát ra ánh sáng trong bóng tối. Đã được chứng minh là có hiệu quả về năng lượng, nó đã được sử dụng để chiếu sáng làn đường và đường dành cho xe đạp ở Mexico, nơi nghiên cứu của nó diễn ra. Vì nó khá giống với xi măng thông thường đã được sử dụng nên nó có thể được ứng dụng trong việc xây dựng nhiều công trình khác như mặt tiền và bãi đỗ xe.
3. Gỗ ghép chéo (CLT)
Gỗ ghép nhiều lớp là loại gỗ khối (gỗ nhân tạo hoặc gỗ công nghiệp) được liên kết thành từng lớp. Đúng như tên gọi, gỗ ghép chéo được tạo thành dạng ván bằng cách dán các miếng gỗ thành từng lớp, mỗi lớp vuông góc với lớp trước. CLT được biết đến với độ bền cũng như trọng lượng nhẹ. Việc xây dựng với CLT rất dễ dàng và nhanh chóng vì nó có thể được sản xuất ngoài công trường và lắp ráp tại chỗ. Sử dụng CLT cùng với công nghệ cung cấp các bản vẽ và mô hình chính xác, như BIM (Mô hình hóa thông tin xây dựng) , có thể giảm lãng phí và nhân công cần thiết cho việc xây dựng.
Gỗ là vật liệu bền vững được nhiều kiến trúc sư yêu thích.
4. Nhựa sinh học
Tin tức về nhựa gây thiệt hại lớn cho môi trường là điều khó có thể bỏ lỡ. Chúng ta không chỉ cần làm sạch chúng mà còn cần giảm việc sử dụng nhựa không phân hủy sinh học. Một giải pháp khả thi là nhựa sinh học. Nhựa sinh học thường được làm từ nguồn gốc thực vật. Khi phân hủy không làm giảm chất lượng đất hay gây hại cho môi trường. Hiện nay, nhựa sinh học chưa phải là loại vật liệu xây dựng phổ biến mà đã được sử dụng làm hộp đựng thực phẩm và các đồ gia dụng nhỏ hơn. Dự án gian hàng ArboSkin của ITKE (Viện Thiết kế Kết cấu và Kết cấu Công trình) của Đại học Stuttgart, được xây dựng từ nhựa sinh học với 90% vật liệu tái tạo, chứng tỏ rằng nhựa sinh học có tiềm năng to lớn làm vật liệu xây dựng.
5. Sợi nấm
Sợi nấm là cấu trúc giống như rễ của nấm và là chủ đề được quan tâm trong vài năm qua trong ngành xây dựng. Là một vật liệu hữu cơ, nó có thể phân hủy và có rất ít tác động tiêu cực đến môi trường, nếu có, khiến nó trở thành một trong những vật liệu bền vững về mặt sinh thái nhất. Hơn nữa, nó có khả năng chống nấm mốc và chống cháy, đồng thời đã được thử nghiệm làm nguyên liệu gốc cho gạch.
6. Vật liệu tự phục hồi
Chúng ta đã phát triển từ việc sử dụng các vật liệu truyền thống như gỗ sang sử dụng bê tông làm vật liệu xây dựng thường xuyên đến mức hiện nay chúng ta đang sống trong một khu rừng bê tông. Các nhà nghiên cứu đang phát triển giai đoạn tiếp theo của bê tông xây dựng để chống lại khả năng dễ bị nứt của nó. Đúng, không có gì tồn tại mãi mãi, nhưng với những vật liệu phù hợp, chúng ta có thể kéo dài tuổi thọ của môi trường xây dựng của mình. Nói một cách gián tiếp, đó là mục đích của vật liệu tự phục hồi trong đó có bê tông; sợi hoặc viên nang tự nhiên giải phóng chất kết dính được thêm vào hỗn hợp bê tông, sau đó chữa lành các vết nứt. Ví dụ, TU Delft đang phát triển nguyên mẫu tái tạo bê tông sinh học bằng cách sử dụng một loại vi khuẩn đặc biệt, thông qua một loạt phản ứng hóa học, sẽ phục hồi các vết nứt trên bê tông.
7. Thanh sợi
Thanh sợi được sản xuất bằng vật liệu tổng hợp sợi carbon ở cả sợi tổng hợp và vô cơ và nhựa nhiệt dẻo. Nó đã được phát triển và thử nghiệm tại Nhật Bản để tạo ra một hệ thống gia cố địa chấn hạng nhẹ. Nó nhẹ hơn nhiều so với các thanh kim loại có cùng chiều dài và độ bền nhưng vẫn có hiệu quả như nhau. Là loại cốt thép chống động đất nhẹ nhất, nó có độ bền kéo cao và có tính thẩm mỹ cao. Việc sử dụng vật liệu như vậy lần đầu tiên có thể được nhìn thấy ở mặt tiền tác phẩm của Kengo Kuma dành cho trụ sở chính của Komatsu Seiren.
8. Sợi carbon
Được làm từ các sợi carbon mỏng được dệt lại với nhau để tạo thành một thành phần giống như vải, sợi carbon thường được coi là vật liệu thay thế cho thép nhẹ hơn và chắc hơn.
9. Gỗ mờ
Bạn đã bao giờ tự hỏi liệu gỗ có thể có màu nào khác ngoài màu nâu không? Thế còn gỗ trong suốt thì sao? Thông qua nghiên cứu và đổi mới, hiện nay chúng tôi đã có loại gỗ mờ có độ trong gần như 90%. Gỗ được làm trong mờ với sự trợ giúp của một loại hóa chất giúp loại bỏ màu sắc của nó trong khi vẫn giữ nguyên nhiều đặc tính tự nhiên của nó. Nó được cho là tiết kiệm năng lượng và có tiềm năng thay thế tốt cho thủy tinh và nhựa vì nó có thể tái tạo và có độ dẫn nhiệt thấp.
10. Nhôm trong suốt
Vật liệu này đã được ca ngợi là vật liệu của tương lai, từng được giới thiệu trong bộ phim Star Trek năm 1986! Sự khác biệt giữa phiên bản phim và vật liệu thật mà chúng ta có hiện nay là trong phim, nhôm trong suốt được làm từ nhôm nguyên tố nguyên chất trong khi ở thế giới thực, nhôm trong suốt là hợp kim gốm. Cực kỳ bền và được cho là có khả năng chống ăn mòn và oxy hóa, nó đã được sử dụng làm kính chống đạn và trong các hệ thống an ninh khác. Nhược điểm là giá thành đắt, đắt hơn nhiều so với kính chống đạn thông thường. Tuy nhiên, khi giá giảm, chúng ta có thể mong đợi loại vật liệu kỳ diệu này được sử dụng rộng rãi hơn cho cửa sổ, mặt tiền hoặc thậm chí các công trình dưới nước. Nó có thể trở thành vật liệu tiết kiệm chi phí và lâu dài mà ngành xây dựng của chúng ta cần ngày nay.
Những vật liệu xây dựng mới và tiên tiến này đã mở ra những khả năng mới trong ngành AEC cho một tương lai bền vững hơn với việc xây dựng hiệu quả và ít ô nhiễm hơn. Mặc dù một số vật liệu này có thể chưa được sử dụng rộng rãi nhưng đổi mới công nghệ chắc chắn sẽ thay đổi tình hình trong tương lai gần.