بتن دومین ماده پرکاربرد در روی زمین است و همچنین دومین عامل بزرگ ساتع کننده دی اکسید کربن است، به طوری که تولید سیمان دربردارنده ۵ تا ۷% از انتشارهای سالانه است. محبوبیت مداوم بتن به عنوان ماده انتخابی در صنعت طراحی و ساخت همراه با نگرانی فزاینده از پیامدهای زیست محیطی موجب شده است که خانواده بتن مؤکداً در بوته نوآوری و آزمایشگری قرار گیرد. در نتیجه، طراحان، معماران و محققان در سرتاسر جهان دیدگاه های مختلفی را در خصوص چگونگی وضعیت آینده بتن در معماری ارائه میدهند.
آینده بتن در معماری کدام است؟
به مدت هزاران سال بتن ماده انتخابی معماران و سازندگان بوده است، در حالی که قدیمی ترین کاربرد شناخته شده از آن به سوریه و اردن در ۶۰۰۰ سال پیش از میلاد مسیح برمیگردد. هزینه پایین، چند منظورگی، به کارگیری سریع آن و صرف آشنایی افراد درگیر در استفاده از آن، به آن معنا هستند که سالانه تقریباً ۲۲ میلیارد تن بتن ریزی صورت پذیرد. بر طبق یکی از پژوهش های اخیر بی بی سی، تولید سیمان از سال ۱۹۵۰ به بعد ۳ برابر شده است و از سال ۱۹۹۰ به بعد به چهارمین برابر مقدار خود رسیده است که این تا حدودی به خاطر ساخت و ساز های پس از جنگ در اروپا و رونق ساخت و ساز در آسیا از دهه ۱۹۹۰ به بعد بوده است. پیش بینی میشود که برای همگام شدن با تقاضاها در آسیای جنوب شرقی و آفریقای سیاه، ممکن است که تولید سیمان به‌اجبار تا ۲۵% تا سال ۲۰۳۰ افزایش یابد.
با تجدید نظر در موشکافی تأثیر محیط ساخت و ساز شده در تغییرات اقلیمی، بتن فشار ویژه‌ای را متحمل شده است. برطبق گفته لوسی راجرز در اخبار بی بی سی، «چنانچه صنعت تولید سیمان یکی از کشورهای جهان بود، سومین منتشر کننده بزرگ-پس از چین و ایالات‌متحده-بود. این صنعت نسبت به سوخت هوانوردی (۵/۲%) دی‌اکسیدکربن بیشتری را عرضه میکند و در این زمینه، از کسب و کار کشاورزی جهانی (۱۲%) فاصله چندانی ندارد.»، در کنفرانس تغییرات اقلیمی COP24 سازمان ملل در ۲۰۱۸ در لهستان، بر این نکته تأکید شد که به منظور تأمین شرایط موافقت نامه اقلیمی ۲۰۱۵ پاریس، انتشار سالانه گازهای گلخانه ای مربوط به سیمان بایستی تا سال ۲۰۳۰ به میزان ۱۶% کاهش یابد. در این زمینه، معماران و محققان مجموعه‌ای از احتمالات را برای نحوه تکامل بتن جهت فرآیند ساخت و ساز سبزتر مطرح کرده اند.
بسیاری از این نوآوری ها بر کاهش سیمان در مخلوط های بتنی تمرکز دارند. اخیراً، محققان MIT از روشی تجربی برای تولید سیمان در عین برطرف کردن انتشار دی اکسید کربن پرده برداشته اند. این تیم با استفاده از روشی الکتروشیمیایی که دی‌اکسید کربن را پیش از آزاد شدن آن به دام میاندازد، استفاده از کربن ترسیب شده در صنعت نوشیدنیها و سوخت را پیشنهاد میکند.
یکی از منشأهای مربوطه این نوآوری ناشی از تلفیق عناصر و مواد بر پایه زیستی در مخلوط های بتنی است. اخیراً، محققان در دانشگاه لنکستر در بریتانیا از رویکرد نوینی برای استفاده از ریزصفحات نانو استخراج شده از هویج و سبزیجات دارای ریشه خوراکی برای تقویت مخلوط های بتنی پرده برداشتند. دیگر روند «بتن زیست پذیر» طراحی شده توسط دکتر Sandra Manso-Blanco بتن سازه‌ای لایه‌بندی شده با مصالح را در جهت تقویت رشد گل سنگ و خزه جاذب دی اکسید کربن تلقی میکند.
مخطوط جایگزینی که در حال حاضر وارد معماری روز شده است GFRC (بتن مسلح به الیاف شیشه) است. این ماده متشکل از ملاتی ساخته شده از بتن، ماسه، الیاف شیشه مقاوم در برابر خاصیت قلیایی و آب است. خمیرسانی یکی از ویژگی های اصلی GFRC است که قالب گیری قطعات نازک تر و در نتیجه سبک تر نما را میسر میسازد. مثلاً، این ماده در پوشش مرکز حیدرعلیوف توسط زاها حدید آرشیتکت (Zaha Hadid Architects) به کار رفته است و همچنین برای پیاده سازی اشکال پیچیده کلیسای Gaudi از Sagrada Familia به کار رفته است.
علاوه بر پذیرش GFRC در فرآیند ساخت و ساز، زاها حدید آرشیتکتس (Zaha Hadid Architects) با پرده برداری از پوسته بافته شده سه بعدی در موزه هنر معاصر Museo Universitario Arte Contemporaneo در مکزیکوسیتی، همچنین رویکرد جدیدتری را در قبال بتن از خود به نمایش درآورده است. KnitCandela که بخشی از اولین نمایش دستاوردهای ZHA در آمریکای جنوبی را تشکیل میدهد، « بزرگداشتی از مهندس و معمار اسپانیایی-مکزیکی فلیکس کاندلا به واسطه متصور ساختن مجدد سازه های پوسته ای بتنی ابتکاری وی از طریق تکنولوژی خلاقانه قالب بندی KnitCrete است». به خاطر زمان بافته شدن ۳۶ ساعته، سیستم قالب بندی تاروپود و تور کابلی امکان ساخت سطوح بتنی به سبک آزاد و گویا بدون نیاز به قالب را میسر میسازد. تاروپود بافته شده برای KnitCandela طراحی شده در ETH زوریخ، در دو چمدان حمل شده توسط قسمت بار هواپیما از مکزیک به سوییس حمل شد و در مجموع ۳۵۰ کیلومتر نخ با وزن ۲۵ کیلوگرم بود. از این رو، پوسته های بتنی نازک با انحنای مضاعف کلاه فرنگی در مجموع تنها ۵ تن وزن دارند، علیرغم آنکه مساحت سطح ۵۰ متر مربع را در بر میگیرند.
در حالی که ETH زوریخ نقشی حیاتی در تکنولوژی KnitCrete میان نمایشگاه ZHA ایفا میکند، در صدر تعدادی از نوآوری ها در خصوص بتن است. محققان بخش معماری ETH زوریخ با نیت به حداکثر رساندن فضای موجود و پرهیز از هزینه های بالای ساخت و ساز، یک دال کف بتنی را ابداع کرده اند که با ضخامت صرفاً ۲ سانتی متری، باربر و در عین حال پایدار باقی بماند. برخلاف کف های بتنی مرسوم که از قرار معلوم تخت هستند، این کف ها برای ایجاد قوس طراحی شده‌اند تا بارهای اصلی را تحمل کنند و یادآور سقف های طاقی شکل کلیسا های جامع سبک گوتیک باشند. بدون نیاز به تقویت فولادی و با داشتن بتن کمتر، تولید دی اکسید کربن به حداقل میرسد و کف های ۲ سانتی متری حاصل ۷۰% سبک تر از موارد مشابه معمولی بتنی خودشان هستند.
اخیراً، این مؤسسه همچنین از پتانسیل بتن چاپ شده سه بعدی پرده برداری کرده است. نصب « Concrete Choreography » بتنی در Riom سوییس ارائه گر اولین صحنه نمایش بتنی چاپ شده به صورت سه بعدی توسط روبات متشکل از ستون های ساخته شده بدون قالب بندی بود. در همکاری با فستیوال Origen در Riom سوییس، این چیدمان شامل ۹ ستون به بلندی ۷/۲ متر است که هر کدام به صورت جداگانه با نرم‌افزار سفارشی طراحی و توسط یک فرآیند جدید چاپ سه بعدی روباتی طراحی شده توسط ETH Zurich با حمایت NCCR DFAB ساخته شده اند. سازه های تو خالی بتنی چاپ میشوند تا امکان استفاده استراتژیک از مصالح را میسر سازند و رویکردی پایدارتر را برای معماری بتن میسر کنند. به علاوه، بافت سطحی و تزئینات مصالح طراحی شده به صورت محاسباتی نمایانگر چند منظورگی هستند و هنگامی که در سازه های بزرگ مقیاس به کار گرفته شوند، بیانگر پتانسیل زیبا شناختی درخور توجه چاپ بتنی سه بعدی هستند.
بنابراین، مشخص است که بتن ویژگی های بالقوه متعددی دارد تا همچنان ماده انتخابی در صنعت طراحی و ساخت باشد. در حالی که قرن ها است که بتن شهر های ما را شکل داده است و دستیابی به ارتفاعات جدید و توسعه های سریع را میسر ساخته است، اکنون زمان آن است که بررسی کنیم که چگونه مصالحی از قبیل بتن در حالی که خودشان همچنان مضمون نوآوری باشند، باز هم بتوانند پشتیبان نوآوری باشند. چالش پیش روی معماران آن است که مطمئن شوند این دست از راه کارهای نوآورانه، با پتانسیل ایجاد تغییرات بنیادی در نحوه استفاده یا عدم استفاده ما از بتن، در صنعت محافظه کارانه مرسوم پذیرفته شوند. در غیر این صورت، مشخص است که تأثیرات زیست محیطی بتن به گونه فعلی آن سبب خواهند شد که رقبای سبز این ماده از آن پیشی بگیرند.
مطلب فوق ترجمه ای است از سایت آرچ دیلی با عنوان ?What is the Future of Concrete in Architecture