Бетон - второй по популярности материал на Земле. Он также является вторым по величине источником выбросов CO2: на производство цемента приходится от 5 до 7 процентов годовых выбросов.
Сохраняющаяся популярность бетона как материала, который выбирают дизайнеры и строители, в сочетании с растущим беспокойством по поводу экологических последствий, поставила бетон в центр внимания инноваций и экспериментов.
В результате дизайнеры, архитекторы и исследователи по всему миру генерируют множество представлений о том, как может выглядеть будущее бетона в архитектуре.
Бетон был предпочтительным материалом для архитекторов и строителей на протяжении тысяч лет, причем самое раннее известное использование относится к Сирии и Иордании в 6000 году до нашей эры.
Его низкая стоимость, универсальность, быстрое нанесение и простота использования для тех, кто его использует, означает, что ежегодно заливается около 22 миллиардов тонн бетона.
Согласно недавнему исследованию BBC , производство цемента увеличилось в тридцать раз с 1950 года и еще в четыре раза с 1990 года, отчасти благодаря послевоенному строительству в Европе и строительному буму в Азии.
Прогнозируется, что, чтобы не отставать от спроса в Юго-Восточной Азии и странах Африки к югу от Сахары, производство цемента, возможно, придется увеличить на 25% к 2030 году.
При более тщательном изучении вклада искусственной среды в изменение климата бетон выдержал особое давление. По словам Люси Роджерс из BBC News , «если бы цементная промышленность была страной, она была бы третьим по величине источником выбросов в мире - после Китая и США.
Он выделяет больше CO2, чем авиационное топливо (2,5%), и не сильно отстает от мирового сельскохозяйственного бизнеса (12%)». На конференции ООН по изменению климата в Польше было подчеркнуто, что для выполнения требований
Парижского климатического соглашения 2015 года ежегодные выбросы цементной промышленности должны сократиться на 16% к 2030 году. На этом фоне архитекторы и исследователи получили возможность того, как бетон может измениться для более экологичного процесса строительства.
Многие из этих инноваций направлены на снижение содержания цемента в бетонных смесях. Недавно исследователи Массачусетского технологического института раскрыли экспериментальный метод производства цемента, исключающий выбросы CO2.
Используя электрохимический метод, который улавливает CO2 до того, как он высвобождается, команда предлагает использовать секвестрированный углерод в производстве топлива и напитков.
Связанные с этим инновации связаны с интеграцией биоматериалов и элементов в бетонные смеси. Недавно исследователи представили новый подход к использованию нанопластинок, извлеченных из моркови и корнеплодов, для улучшения бетонных смесей.
Другая тенденция «биорецептивного бетона», заключается в том, что конструкционный бетон покрывается слоями материалов, которые стимулируют рост поглощающего CO2 мха и лишайника.
Альтернативная смесь, которая уже входит в основную архитектуру, - это бетон, армированный стекловолокном. Материал состоит из цемента, щебня, песка, щелочно-стойкого стекловолокна и воды.
Пластичность - одно из основных качеств GFRC, позволяющее формовать более тонкие и, следовательно, более легкие фасадные элементы. Например, этот материал используется в облицовке Центра Гейдара Алиева компанией Zaha Hadid Architects, а также он используется для реализации сложных форм церкви Саграда Фамилия Гауди .
Помимо использования GFRC в процессе строительства, Zaha Hadid Architects также продемонстрировала более новый подход к бетону, представив трехмерную трикотажную оболочку в Museo Universitario Arte Contemporaneo в Мехико.
Являясь частью первой выставки ZHA в Латинской Америке, KnitCandela «отдает дань уважения испано-мексиканскому архитектору и инженеру Феликсу Кандела», переосмысливая изобретенные им конструкции бетонных оболочек с помощью инновационной технологии опалубки KnitCrete.
Система тканевой опалубки и кабельной сетки, время вязания которой составляет 36 часов, позволяет создавать выразительные бетонные поверхности произвольной формы без использования опалубки.
Трикотажное полотно для KnitCandela, разработанное в ETH Zurich , было доставлено из Мексики в Швейцарию в двух клетчатых чемоданах, всего 350 километров пряжи весом 25 килограммов. Таким образом, тонкие бетонные каркасы павильона с двойной кривизной весят всего 5 тонн, несмотря на то, что площадь поверхности составляет 50 квадратных метров.
Стремясь максимально увеличить доступное пространство и избежать больших затрат на строительство, исследователи из Департамента архитектуры ETH Zurich разработали бетонную плиту перекрытия, которая толщиной всего 2 см остается несущей и одновременно устойчивой.
В отличие от традиционных бетонных полов, которые явно являются плоскими, эти плиты напоминают сводчатые потолки в готических соборах. Без необходимости в стальной арматуре и с меньшим количеством бетона выделение CO2 сводится к минимуму, и получаемые полы толщиной 2 см на 70% легче, чем их типичные бетонные аналоги.
Таким образом, очевидно, что у бетона есть множество потенциальных возможностей для дальнейшего использования в качестве материала используемого в строительстве.
На протяжении веков формируя наши города и способствуя быстрому расширению и достижению новых высот, пришло время подумать о том, как такие материалы, как бетон, могут продолжать поддерживать инновации, будучи самими объектами инноваций.
Задача архитекторов будет заключаться в том, чтобы такие инновационные решения, способные коренным образом изменить то, как мы используем или не используем бетон, стали приниматься в традиционно консервативной отрасли.
В противном случае очевидно, что воздействие бетона на окружающую среду в том виде, в котором он в настоящее время состоит, приведет к тому, что материал обгонят его более экологичные конкуренты.