Đức xây dựng tòa nhà bê tông carbon đầu tiên trên thế giới

Thứ Tư, 08 Tháng Ba 2023

Công ty kiến ​​trúc Henn và Đại học Kỹ thuật Dresden (Đức) đã hoàn thành tòa nhà đầu tiên trên thế giới làm bằng bê tông carbon – một dạng bê tông được gia cố bằng sợi carbon thay thép.

Được gọi là Cube, tòa nhà rộng 243m² được thử nghiệm xây dựng bằng bê tông carbon, là không gian dành cho phòng thí nghiệm và tổ chức sự kiện trong khuôn viên Trường đại học Dresden.

Cốt sợi carbon thay cốt thép

Đặc điểm nổi bật của tòa nhà là mặt tiền mỏng, xoắn, giúp người ta liên tưởng đến miếng vải dệt bằng sợi carbon. Chưa kể, vật liệu xây dựng tòa nhà bằng sợi carbon còn nhẹ và chắc hơn bê tông truyền thống.

Theo ông Giovanni Betti, người đứng đầu bộ phận phát triển bền vững của Henn, đường nét mảnh mai của mặt tiền Cube có thể thực hiện được nhờ sử dụng cốt sợi carbon, loại vật liệu chống gỉ.

Cũng chính vì thế, nó không cần phải phủ nhiều bê tông.

Thiết kế tường và trần nhà, theo đó cũng không là các thành phần riêng biệt, mà kết hợp với nhau thành từng mảng.

“Sợi carbon nhẹ hơn thép 4 lần và cứng hơn thép 6 lần, đồng thời không bị ăn mòn. Điều này có nghĩa phần cốt thép không cần được bọc trong nhiều lớp bê tông để bảo vệ nó khỏi nước. 

Các thành phần và cấu trúc vì thế có thể được thiết kế mỏng hơn, với mức tiết kiệm vật liệu từ 50% trở lên\”, ông Betti nói với tạp chí kiến trúc Dezeen.

Đây cũng là lý do có thể làm giảm lượng khí thải CO₂, giảm tiêu thụ các nguồn tài nguyên quý giá khác, như nước và cát cũng như tình trạng thiếu cát toàn cầu và những câu chuyện đầy bi kịch về mafia cát (trộn) bê tông trên khắp thế giới.

Vật liệu mới giúp thiết kế bay bổng

Thiết kế của Cube được hoàn thiện với các mặt kính ở cả hai bên và nóc tòa nhà, nơi có giếng trời bằng những miếng bê tông carbon đan chéo.

Cube cũng tận dụng một đặc tính khác của sợi carbon: tính dẫn điện. Theo đó, các bức tường bê tông của tòa nhà được trang bị các miếng đệm cách nhiệt, các bộ phận làm nóng và bề mặt cảm ứng tương tác.

Ông Betti cho biết: “Sợi carbon có tính dẫn điện và dòng điện nhẹ chạy qua nó có thể tạo ra nhiệt. Điều này thậm chí được sử dụng để theo dõi tính toàn vẹn của cấu trúc\”.

Dự án Cube được công bố năm 2021 và được phát triển như một phần của chương trình nghiên cứu Carbon Concrete Composite (CCC) – một dự án nghiên cứu do chính phủ tài trợ và là dự án lớn nhất trong lĩnh vực xây dựng của Đức hiện tại.

Bê tông carbon được phát triển tại TU Dresden và sẽ tiếp tục với một số trường đại học khác trên thế giới.

Hạn chế khí thải, giúp tăng tuổi thọ công trình

Bất chấp thực tế sợi carbon có lượng khí thải carbon cao, sử dụng nhiều carbon hơn khoảng 8 lần so với thép trên một đơn vị trọng lượng, sợi carbon lại có lợi thế cần ít vật liệu hơn để gia cố.

Đặc biệt, bản chất chống gỉ của sợi carbon cũng sẽ giúp bê tông carbon có tuổi thọ cao hơn bê tông thép.

Theo các nhà nghiên cứu, với một thiết kế tương đương, bê tông carbon có khả năng gây nóng lên toàn cầu (GWP) thấp hơn khoảng 30% so với xây dựng thông thường.

Cuộc đua tìm bê tông thân thiện với môi trường

Bê tông là một trong những vật liệu được tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới, chỉ đứng sau nước và ước tính chiếm khoảng 4-8% lượng khí thải carbon toàn cầu.

Để đáp ứng nhu cầu xây dựng đồng thời đáp ứng các mục tiêu khí hậu, cuộc đua tìm ra giải pháp bê tông thân thiện với môi trường đang diễn ra.

Chẳng hạn bê tông carbon trung tính của Công ty vật liệu xây dựng Seratech, được tạo ra bằng cách sử dụng CO₂ thu được trực tiếp từ ống khói của nhà máy.

Hoặc bê tông bằng vi tảo của Đại học Colorado. Đây một loại vi tảo có khả năng tạo ra đá vôi sinh học phục vụ cho việc sản xuất bê tông thân thiện với môi trường.