بتن دومین ماده اولیه پر استفاده در جهان است. همچنین به عنوان دومین منبع تولید و انتشار گاز CO2 شناخته می‌شود؛ ۵ تا ۷ درصد از تولید گازهای گلخانه‌ای متعلق به فرآیند تولید سیمان و بتن است. محبوبیت بالا بتن و استفاده زیاد آن به عنوان ماده اولیه در صنعت طراحی و عمران نگرانی‌های زیاده را به همراه داشته است. این امر عامل توجه زیاد دانشمندان به بتن است و آزمایش‌ها و تلاش‌‌های جدی برای نوآوری‌های جدید در این زمینه را به همراه داشته است. معماران، مهندسان و محققان در سراسر جهان چشم اندازهای مختلفی را برای آینده بتن در معماری پیش بینی می‌کنند.
هزاران سال است که مهندسان و معماران از بتن برای ساخت و ساز استفاده می‌کنند. اولین استفاده از بتن در معماری به حدود ۶۰۰۰ سال قبل از میلاد مسیح در سوریه و اردن بر می‌گردد. ارزان بودن، تطابق بالا، تنوع، افزایش سرعت کار و آشنایی کامل معماران با بتن، مصرف این ماده را به ۲۲ میلیارد تن در سال می‌رساند. بر اساس مطالعه اخیر BBC استفاده بتن از سال ۱۹۵۰ تا امروز ۳۰ برابر و از ۱۹۹۰ تا کنون بیش از ۴ برابر شده است. بخشی از این افزایش مصرف مربوط به تعمیرات پس از جنگ در اروپا بوده است و مابقی به علت رونق ساخت و ساز در آسیا پس از سال ۱۹۹۰ است. با توجه به تقاضای بالا سیمان در جنوب شرقی آسیا و آفریقا، پیش بینی می‌شود تولید سیمان تا سال ۲۰۳۰ به میزان ۲۵ درصد افزایش یابد.
با بررسی مجدد متوجه سهم عظیم استفاده از بتن در معماری در کشورهای مختلف با اقلیم‌‌های متفاوت می‌شویم. لوسی راجرز از BBC : ” اگر تولیدات تمام سیمان جهان را متعلق به یک کشور فرضی بگیریم، این کشور میتواند سومین قدرت اقتصادی جهان پس از آمریکا و چین باشد. Co2 تولیدی سیمان ۲٫۵ درصد بیش از Co2 تولیدی از سوخت مورد استفاده در صنعت حمل و نقل هوایی است. در کنفرانس UN 2018 COP24 Climate Change عنوان شد که طبق توافق نامه اقلیمی ۲۰۱۵ پاریس، تولید سیمان تا سال ۲۰۳۰ باید سالانه ۱۶ درصد کاهش یابد. در پشت این موضوع معماران و محققان به پتانسیل بالای سیمان در ایجاد یک ساخت و ساز بهتر و تمیزتر پی برده‌اند.
بسیاری از نوآوری‌‌ها بر استفاده کمتر سیمان در ترکیب بتن تمرکز دارد. اخیرا محققان MIT روش جدیدی را برای تولید سیمان و در حین حال حذف Co2 از فرآیند تولید کشف کردهاند. این تیم با استفاده از یک روش الکتروشیمیایی Co2 تولیدی را به دام می‌اندازند. این محققان باور دارند که از کربن به دام افتاده می‌توان در صنعت سوخت و نوشیدنی استفاده کرد.
یکی از نوآوری‌های دیگر استفاده از مواد زیستی در ترکیب بتن است. اخیرا محققان دانشگاه لنکستر انگلستان روش جدیدی را برای استفاده از نانوپلاستیک‌‌‌های استخراج شده از هویج و ریشه سبزیجات برای تقویت مخلوط بتنی ارائه کردهاند. روش دیگر که توسط دکتر ساندرا مانسو بلانکو ارائه شده است، تصفیه زیستی بتن است. این بتن با تقویت رشد خزه و گلسنگ به جذب Co2 محیط کمک می‌کند.
مخلوط جایگزین جدیدی که در حال حاضر توسط معماران استفاده می‌شود، GFRC ( بتن تقویت شده با فیبر شیشه) است. این محصول از ترکیب بتن، شن، ماسه، آب و فیبر شیشه‌ای مقاوم در برابر مواد قلیایی ساخته شده است. پلاستیک یکی از اصلی‌ترین مواد مورد استفاده در GFRC است که باعث تولید قالب‌‌های نازک‌تر و سبک‌تر می‌شود. این ماده اکنون توسط معمار شناخته شده زها حدید در مرکز فرهنگی حیدر علی‌اف به عنوان روکش و برای ایجاد اشکال پیچیده در کلیسا ساگرادا فامیلیا کلیسایی شهر بارسلون استفاده می‌شود.
زاها حدید علاوه بر استفاده از GFRC در فرآیند ساخت و ساز، روش جدید برای استفاده از آن در ساخت پوسته‌های سه بعدی را معرفی کرده است. نمونه این کار او در Museo Universitario Arte Contemporaneo مکزیکو سیتی به چشم می‌خورد. اولین اثر نمایشگاهی زها در آمریکا لاتین KnitCandela نام دارد. این نام برای ادای احترام به Felix Candela ، مهندس معمار اسپانیایی- مکزیکی، انتخاب شده است. این سازه با استفاده از نوآوری پوسته بتنی زها حدید و از طرق یک فناوری جدید قالب سازی ، KnitCrete، ساخته شده است. فیبرهای نخی استفاده شده در این سازه در دانشگاه صنعتی زوریخ تهیه شده است و در دو چمدان با وزن ۳۵۰ کیلوگرم که نخ درون آن ۲۵ کیلوگرم بوده، به سوئیس انتقال داده شده است. با وجود سطح ۵۰ متر مربعی، پوسته تنها ۵ تن وزن دارد.
در همین حین که تکنولوژی KnitCrete در نمایشگاه زها چشم‌های زیادی را به خود خیره کرده است، دانشگاه صنعتی زوریخ نیز نوآوری‌های مختلفی را در زمینه تولید بتن و استفاده بتن در معماری پینشهاد می‌دهد. با هدف افزایش فضای موجود و کاهش هزینه‌های ساخت و ساز، محققان دپارتمان معماری ETH ( دانشگاه صنعتی زوریخ) یک تخته بتنی با ضخامت ۲ سانتی متر با مقاومت بالا را ابداع کردهاند. بر خلاف کفه‌های بتنی سنتی که صاف هستند، این صفحات جدید برای استفاده در سقف‌های طاقدار نظیر سقف کلیساهای گوتیک طراحی شده‌اند. بدون نیاز به تقویت فولاد و با بتن کمتر، تولید Co2 به حداقل می‌رسد؛ در عین حال کف‌های ۲ سانتی متری ۷۰ درصد سبک‌تر از نمونه‌های مشابه هستند.
اخیرا این موسسه نمونه‌هایی از پرینت سه بعدی بتن را به نمایش گذاشته است. نصب و راه اندازی ” Concrete Choreography ” در Riom سوئیس به عنوان اولین نمونه چاپ سه بعدی بتن متشکل از ستون‌های بدون قالب شناخته می‌شود. با همکاری جشنواره اوریژن در ریوم سوئیس، این سازه متشکل از ۹ ستون با طول ۲٫۷ متر، به صورت سفارشی در یک فرآیند چاپ سه بعدی روباتیک توسط دانشگاه صنعتی زوریخ با پشتیبانی NCCR DFAB ساخته شده است. ستون‌ها توخالی چاپ شده‌اند تا امکان استفاده استراتژیک از بتن با پایداری بیشتر را فراهم کند. علاوه بر این، امکان استفاده از مواد تزئینی، تطبیق پذیری و زیبایی چاپ سه بعدی بتن در معماری و در سازه‌های بزرگ نیز حفظ می‌شود.
کاملا واضح است که آینده‌ای با پتانسیل بالا برای استفاده از بتن به عنوان ماده اولیه ساخت و ساز وجود دارد. با استفاده از بتن و تسهیل در ساخت و ساز، اکنون زمان آن رسیده به شکل یک نوآوری جدید استفاده شود. چالش معماران این است؛ آیا استفاده از نوآوری‌های جدید و جایگزینی کامل آن با بتن سنتی از سوی یک صنعت سنتی محافظه کار پذیرفته است یا خیر! در غیر این صورت، واضح است که با توجه به تاثیرات بد زیست محیطی بتن در آینده‌ای نه چندان دور، رقبای سبز از آن پیشی خواهند گرفت.
منبع: https://www.archdaily.com/926854/what-is-the-future-of-concrete-in-architecture
