【來去看看~】在建築中,混凝土的未來該如何走下去呢?

/Niall Patrick Walsh 

混凝土是全球使用第二多的材料,同時也是二氧化碳的第二大排放者,混凝土的製造佔年碳排放量的5%7%。在設計及建築業中,混凝土持續成為人造材料中的首選,再加上環境影響的不安,更加讓混凝土成為創新及實驗的焦點。因此,全球的設計師、建築師、以及研究人員對於混凝土在未來建築中所扮演的角色產生了許多不同的看法。 

幾千年來,混凝土一直是建築師和建商的首選材料,混凝土的起源可以追溯至公元前6000年的敘利亞和約旦。因為低成本、多功能、快速運用及使用混凝土的人都能完全了解其特性,使得水凝土每年的使用量高達約220億噸。根據英國廣播公司(BBC)最新的一項研究,自1950年以來,水泥產量已增加30到了1990年又增加了四倍,部分原因是歐洲戰後建築業的發展以及90年代開始,亞洲地區建築業開始繁榮。BBC預測,為了跟上東南亞及撒哈拉以南的非洲地區的需求,到2030年,水泥的產生可能還要增加25% 

隨著建築業造成氣候變遷的重新審查,混凝土承受了非常大的壓力。英國廣播公司BBC新聞社的露西・羅傑斯(Lucy Rodgers)表示:「如果混凝土工業是一個國家,那麼它將成為世界第三大排放國,僅次於中國和美國。相比起航空燃料(2.5%,混凝土甚至排放更多的二氧化碳,同時也遠超過全球農業碳排放量12%)。」在波蘭舉行的聯合國2018COP24氣候變遷會議上,會議中強調,為了達到2015巴黎氣候協定的要求,每年水泥的碳排放量必須在2030年下降至16%在這樣的條件下,針對混黏土如何具體實現更綠色環保的施工過程,建築師和研究人員必須要提出更多解決辦法。 

在這些創新的解決辦法中,很多都著重在混凝土拌合中降低水泥成分。最近,麻省理工學院的研究人員發布了一項製造水泥過程中消除碳排放的實驗,該團隊採用一種電化學方法,在二氧化碳排放出去之前先捕獲該氣體,並將其隔離的碳使用在燃料及飲料工業中。

與之相關的創新辦法,來自於將生物基材料和元素整合到混凝土拌合中。最近,英國蘭開斯特大學的研究人員發現了新的方法,那就是從胡蘿蔔及根莖類蔬菜中提取血小板促進混凝土的混合。另外,由Dr. Sandra MansoBlanco 博士所開發的「生物感受混凝土」,也能透過結構混凝土的分層來促進苔蘚生長,而這種苔蘚能夠有效的吸收二氧化碳。 

另一種替代混合物GFRC (玻璃纖維增強混凝土)已成為主流建築的的替代混合物,該材料混凝土、砂、耐鹼玻璃纖維和水製成的砂漿所組合成的。可塑性是GFRC主要特性之一,它能夠成型更薄立面更輕。舉例來說,英國哈蒂建築師事務所(Zaha Hadid Architects運用這個的材料在阿塞拜疆阿利耶夫文化中心的外牆板上;另外該材料也被用於聖家堂Gaudi’s Church的複雜結構中。 

除了在建築過程中採用GFRC,哈蒂建築事務所還展示了一種更新穎方法,那就是在墨西哥城當代藝術博物館(Museo Universitario Arte Contemporaneo)展出3D編織架。作為ZHA在拉丁美洲首次展覽,KnitCandela 透過創新的KnitCrete模板技術,重新構想了富有創意的混凝土框架結構,從而「向西班牙墨西哥建築師和工程師Felix Candela致敬」。這個編織框架36小時,有線光纖框架系統,可以有效地創造更有表現力的混凝土結構,不需要複雜的建模。蘇黎世聯邦理工學院開發用於KnitCandela纖維框架,只能透過兩個托運行李,從墨西哥運送到瑞士,纖維編織結構共計350公里長,重達25公斤,儘管表面面積為50平方米,但薄薄雙彎曲混凝土框架總計重5噸。 

KnitCrete技術在ZHA展覽中扮演相當重要角色,而蘇黎世聯邦理工學院(ETH Zurich)在混凝土的創新思維中扮演最重要的角色為了將可利用的空間最大化,同時避免昂貴的建築成本,蘇黎世聯邦理工學院建築系的研究人員設計了一種混凝土地板,其厚度僅為2公分,這種地板可承重可持續使用。與平坦的傳統混凝土地板相反,這種地板是設計呈拱形以承受主要荷載,這讓人聯想到哥德式大教堂中的拱形天花板。這種地板不需要鋼筋加固,同時也減少了混凝土的用量,如此一來就能將二氧化碳排放降至最低,同時相較於典型的混凝土地板,2公分厚的地板重量也減輕了70% 

最近,該機構還展示了3D列印混凝土的潛力。瑞士Riom的「混凝土舞蹈」展示了第一個機器人3D列印的混凝土裝置藝術,該裝置藝術是沒有用模板製造的柱子所組成的。與瑞士RiomOrigen 藝術節合作,該裝置設有92.7米高的柱子,這些柱子分別由訂製的軟體進行單獨設計,並由蘇黎世聯邦理工學院開發的新型自動3D列印製作而成。空心混凝土結構經過印刷,可以使材料進行策略上的運用,從而為混凝土建築提供更可持續的方法。此外,透過電腦設計的裝飾和表面紋理,能讓 3D混凝土在大型結構中,提供多功能和巨大美學的典範。 

因此,混凝土在設計及建築業中為選擇的材料,未來還有很多的可能性。經過了數個世紀的時間混凝土塑造了我們的城市,也促進快速擴張嶄新發展現在我們應該思考像混凝土之類的材料,如何持續創新對於建築師的挑戰,將是確保這種創新的解決方案,能夠具體改變使用混凝土的方法。否則,混凝土對於環境的影響,將使被綠色材料所取代。 

 

文章來源:在建築中,混凝土的未來該如何走下去呢?


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