Какво е бъдещето на бетона в архитектурата?
Бетонът е вторият най-използван материал на Земята. Той е и вторият най-голям източник на емисии на CO2: на производството на цимент се падат от 5 до 7 процента от годишните емисии. Продължаващата популярност на бетона като предпочитан материал в проектирането и строителството, съчетана с нарастващата загриженост за въздействието му върху околната среда, засилват интереса от иновации и експерименти с този материал. В резултат дизайнери, архитекти и изследователи по цял свят генерират най-различни идеи за бъдещето на бетона в архитектурата.
Материалът е използван от архитекти и строители от хиляди години, като най-ранните известни сведения са от Сирия и Йордан през VI век.
Ниската му цена, както и широкото и универсално приложение са сред основните причини всяка година да се изливат около 22 милиарда тона бетон. Според скорошно проучване на BBC производството на цимент се е увеличило тридесет пъти от 1950 г. и още четири пъти от 1990 г., отчасти поради следвоенното строителство в Европа и строителния бум в Азия от 90-те години насам. Предвид търсенете и използването на бетон в Югоизточна Азия и Африка се очаква производството на цимент да се увеличи с 25% до 2030 г.
Подновеният натиск върху приноса на строителната индустрия за изменението на климата поставя бетона в неизгодно положение. Според Люси Роджърс от BBC News „ако циментовата промишленост беше държава, това щеше да е третият най-голям източник на емисии на CO2 в света – след Китай и САЩ. Производството на бетон генерира повече CO2 от авиационното гориво (2,5%) и не изостава много от глобалния аграрен бизнес (12%).“ На конференцията на ООН за изменението на климата, проведена през 2018 г. в Полша, беше подчертано, че за да се изпълнят изискванията на Парижкото споразумение относно изменението на климата от 2015 г., годишните емисии на цимент трябва да паднат с 16% до 2030 г. На този фон архитекти и изследователи генерират редица идеи за усъвършенстването на материала в рамките на един по-зелен строителен процес.
Една от многото мерки за по-екологичен бетон е да се намали съдържанието на цимент в бетоновите смеси. Наскоро изследователи от Масачузетския технологичен институт откриха метод за производството на цимент, като същевременно елиминират емисиите на CO2. Използвайки електрохимичен процес, който улавя CO2 още преди неговото освобождаване, екипът предлага употребата на уловения въглерод в производството на горива и газирани напитки.
Иновационно решение е и интегрирането на биоматериали и биоелементи в бетоновите смеси. Учени от университета в Ланкастър във Великобритания представиха нов подход за използване на наночастици, извлечени от моркови и кореноплодни зеленчуци за подобряване на бетонните смеси. Друга тенденция за „биорецептивния бетон“, разработена от д-р Сандра Мансо-Бланко, представлява структурен бетон, наслоен с мъх и лишеи, които абсорбират СО2.
Алтернативна бетонна смес, която вече е навлязла в конвенционалното строителство, е GFRC (бетон с фибростъкло). Сместта се състои от разтвор от бетон, пясък, полимери със стъклени влакна и вода. Пластичността е едно от основните качества на GFRC, което позволява създаването на по-тънки и следователно по-леки фасадни елементи. Този нов бетон е използван напр. за облицовката на културния център „Гайдар Алиев“ на арх. Заха Хадид, както и за изпълнение на сложни форми на църквата „Саграда Фамилия“ на Гауди.
Освен включването на GFRC в процеса на строителство, от архитектурното студио на Заха Хадид показаха и по-нов подход към бетона, като създадоха бетонен павилион с 3D изплетена обвивка (кофраж) в Museo Universitario Arte Contemporaneo в Мексико Сити. Като част от първото шоу на архитектурното студио в Латинска Америка, KnitCandela „отдава почит на испано-мексиканския архитект и инженер Феликс Кандела“, като пресъздава неговите гениални черупчести структури от бетон, използвайки нова кофражна технология KnitCrete. При плетене за 36 часа системата от кабелна мрежа и текстилен кофраж позволява създаването на изразителни бетонни повърхности с произволна форма без използване на традиционен кофраж. Плетената материя за KnitCandela, разработена от Техническия университет в Цюрих, е транспортирана от Мексико до Швейцария в два куфара, побрали общо 350 километра влакна с тегло 25 килограма. Тънките двойно извити бетонни черупки на павилиона тежат само 5 тона въпреки общата площ от 50 квадратни метра.
Техническият университет в Цюрих е начело на редица иновации по отношение на бетона. За да увеличат максимално наличното пространство и да избегнат високите строителни разходи, изследователи от архитектурния отдел на университета разработиха бетонна подова плоча с дебелина само 2 см, която запазва товароносимост и стабилност. За разлика от традиционните плоски бетонни подове, тези плочи са проектирани да се огъват, за да издържат на големи товари, и структурата им наподобява сводестите тавани на готическите катедрали. Без нужда от стоманена армировка и с по-малко бетон, производството на CO2 е сведено до минимум и получените двусантиметрови плочи са със 70% по-леки от техните традиционни бетонни събратя.
Съвсем наскоро университетът демонстрира и потенциала на произведения с 3D принтер бетон. Инсталацията за бетонна хореография в Риом, Швейцария, представи първата роботизирана сцена с 3D принтер на бетон, състояща се от колони, направени без кофраж. В сътрудничество с фестивала Origen в Риом, Швейцария инсталацията представя девет колони с височина 2,7 метра, индивидуално проектирани с помощта на специален софтуер и произведени чрез новия 3D роботизиран принтер, разработен от Техническия университет в Цюрих с подкрепата на NCCR DFAB. Кухите бетонни конструкции са демонстрация на стратегическото използване на материалите, което позволява по-устойчив подход към архитектурата с бетон. В допълнение, компютърно създадената орнаментика на материала и текстурата на повърхността демонстрират разнообразието и значителния естетически потенциал на производството на бетон с 3D принтер за нуждите на мащабни конструкции.
Очевидно е, че има много потенциални възможности за използване на бетона в проектирането и строителството. Създавайки нашите градове през вековете и насърчавайки бързото разширяване и нови върхове, е време да помислим как материали като бетона могат да продължат да подкрепят иновациите, като самите те се превърнат в обект на иновация. Предизвикателството пред архитектите ще бъде да вземат такива иновативни решения, които коренно да променят начина, по който използваме или не използваме бетона, и същевременно да бъдат приети в една традиционно консервативна индустрия. В противен случай е очевидно, че въздействието на бетона върху околната среда във вида, в който го произвеждаме в момента, ще доведе до замяната му с други, екологично чисти конкуренти.
