建筑“負(fù)碳”—— 工業(yè)大麻混凝土在國(guó)內(nèi)外公共建筑中的應(yīng)用
英國(guó)國(guó)家農(nóng)業(yè)聯(lián)盟(NFU)在一份新報(bào)告中提出了一項(xiàng)到2040年實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)部門(mén)碳中和的計(jì)劃。這份題為《農(nóng)業(yè)2040年目標(biāo):實(shí)現(xiàn)凈零碳》的報(bào)告敦促農(nóng)民種植工業(yè)大麻,用于工業(yè)大麻纖維混凝土建筑的生產(chǎn)。原因在于工業(yè)大麻在田間生長(zhǎng)時(shí)吸收二氧化碳,甚至在它的秸稈被切碎并安裝在由工業(yè)大麻、石灰和水混合制成的用于混凝土墻壁上之后,工業(yè)大麻仍在繼續(xù)二氧化碳的吸收過(guò)程。
工業(yè)大麻建筑美學(xué)強(qiáng)調(diào)實(shí)用環(huán)保價(jià)值,與其他天然纖維相比,工業(yè)大麻建筑成品的整體成本更低,有效提高整個(gè)價(jià)值鏈的盈利能力。其纖維韌性好,強(qiáng)度高,力量支撐度更高,增加了建筑的耐用性。同時(shí),工業(yè)大麻獨(dú)特的防火性使其成為干旱地區(qū)的首選建筑材,并且具有良好的可持續(xù)性。
國(guó)外案例
法國(guó)大麻纖維混凝土體育館 Pierre Chevet
Lemoal Lemoal 建筑事務(wù)所和相關(guān)團(tuán)隊(duì)合作使用大麻混凝土塊在法國(guó)交付了第一座用生物材料建造的公共建筑:皮埃爾·切維(Pierre Chevet)體育中心。該項(xiàng)目的亮點(diǎn)是選用大麻混凝土作為主要材料,這對(duì)于建筑整個(gè)生命周期都是環(huán)保的。
采用的大麻纖維混凝土由水泥制造商Vicat制造。大麻混凝土由天然廢料制成,是一種高性能還環(huán)保的建筑“負(fù)碳”材料。工業(yè)大麻對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境要求低,且周期短,生長(zhǎng)時(shí)每公頃種植可從大氣中吸收8到15噸二氧化碳,是頂級(jí)的二氧化碳轉(zhuǎn)換器之一。體育中心所用的大麻纖維來(lái)自法國(guó)本土的種植園,在距建筑工地500公里的范圍內(nèi)種植并完成制造,最大限度地減少了運(yùn)輸排放并幫助當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。
該項(xiàng)目結(jié)構(gòu)原理是以采用多種性能的長(zhǎng)效材料為指導(dǎo)的,大麻纖維混凝土砌塊建造的墻體支撐著木制半拱形門(mén)廊,將訓(xùn)練場(chǎng)地和運(yùn)動(dòng)空間最大化。采用大麻纖維混凝土砌塊的主要原因是因?yàn)樵摬牧暇哂惺孢m及安全的特性,其中包括它們的高熱、聲學(xué)、結(jié)構(gòu)性能、以及耐火性能。
目前,大麻纖維主要用于獨(dú)立式住宅,通常在外部采用石膏飾面。在本項(xiàng)目中,為了便于維護(hù),體育中心外部由可以被單獨(dú)更換的面板覆蓋。內(nèi)表面的下部用石膏對(duì)大麻纖維材料進(jìn)行處理。上部的大麻纖維混凝土塊被暴露在外,從而保留其良好的聲學(xué)性能。
國(guó)內(nèi)案例
2022年北京冬奧會(huì)——國(guó)家雪車雪橇中心賽道
如今,在北京延慶賽區(qū)核心地帶的狹長(zhǎng)山坡上已經(jīng)可以看到國(guó)家雪車雪橇中心的賽道猶如一條巨龍?jiān)诒P(pán)旋舞動(dòng)。當(dāng)來(lái)自世界各地的運(yùn)動(dòng)員聚集在此進(jìn)行2022年冬奧會(huì)雪車雪橇比賽時(shí),工業(yè)大麻或許也將成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。
據(jù)Hemp資訊報(bào)道,工業(yè)大麻纖維加固的混凝土被用于修建雪車雪橇比賽的滑降賽道。該材料由加拿大一家生產(chǎn)商Greenfield Technologies設(shè)計(jì)制造,有助于防止新澆混凝土在干燥時(shí)出現(xiàn)裂縫,同時(shí)也滿足了增加賽道強(qiáng)度與抗沖擊性等其他高標(biāo)準(zhǔn)要求。
該項(xiàng)目集多個(gè)“之最”于一身,建設(shè)難度大。賽道以中國(guó)龍為主題進(jìn)行設(shè)計(jì),在山坡上蜿蜒起伏,整體由54個(gè)制冷單元組成,設(shè)有16個(gè)彎道,全長(zhǎng)1975米,垂直高差121米,最大滑行速度可達(dá)134.4千米/小時(shí)。
這是全世界唯一設(shè)置360度回旋彎的奧運(yùn)賽道,是亞洲第3條、國(guó)內(nèi)首條具備奧運(yùn)賽事功能的雪車雪橇賽道,也是北京2022冬奧會(huì)項(xiàng)目中設(shè)計(jì)難度最高、施工難度最大、最為復(fù)雜的設(shè)施。
如此一條集眾多“之最”的賽道對(duì)所使用的建筑材料自然也是要求至極。雪車雪橇項(xiàng)目速度極快、沖擊力強(qiáng)、觀賞性高,賽道需要滿足抗低溫變形、抗沖擊、弧度精確控制、均勻度高等要求。Greenfield Technologies曾對(duì)建筑行業(yè)雜志《商業(yè)雜志》(Journalof Commerce)表示,一般可用于增強(qiáng)混凝土強(qiáng)度的材料不符合奧運(yùn)會(huì)比賽所需的嚴(yán)格規(guī)格。
由于價(jià)格昂貴,鋼材不常用于賽道建設(shè),而玻璃則主要用于裝飾混凝土產(chǎn)品。最常用的纖維是塑料,但由于塑料表現(xiàn)為疏水性,會(huì)出現(xiàn)塑料纖維寧愿粘在泥刀上也不愿與混凝土粘結(jié)的情況。與此同時(shí),塑料纖維還會(huì)在混凝土表面突出,難以建造要求拋光表面的雪車雪橇賽道。
經(jīng)過(guò)研究不同的替代品,Greenfield Technologies最終選擇了天然纖維強(qiáng)壯、性能極佳的工業(yè)大麻材料用于增強(qiáng)賽道混凝土強(qiáng)度。
工業(yè)大麻纖維性能佳,綠色環(huán)保,滿足賽道建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)。與其他有機(jī)材料相比,工業(yè)大麻纖維本身的二氧化硅含量異常高,使其能夠和混凝土中的石灰、水化硅酸鹽中的水泥水化硅酸鈣(C-S-H)混合。工業(yè)大麻纖維從其莖稈中剝離后,經(jīng)過(guò)特殊處理增加其與混凝土的相容性。二者結(jié)合后,工業(yè)大麻物理和化學(xué)特性發(fā)生變化,在露出混凝土表面之前就會(huì)斷裂,進(jìn)一步避免纖維在混凝土表面突出。同時(shí),工業(yè)大麻纖維韌性好,提高混凝土的強(qiáng)度和力量支撐度,增加了賽道的抗沖擊性與堅(jiān)固程度。
此屆首次在我國(guó)舉行的冬季奧運(yùn)會(huì)將秉承綠色生態(tài)的設(shè)計(jì)理念,打造綠色環(huán)??沙掷m(xù)循環(huán)使用的賽區(qū),北京冬奧會(huì)《可持續(xù)性計(jì)劃》也將成為奧運(yùn)會(huì)歷史上最完善的可持續(xù)性計(jì)劃之一。而國(guó)家雪車雪橇中心的建造也積極呼應(yīng)了這一點(diǎn),工業(yè)大麻混凝土中大量截留的空氣及材料本身使賽道具有良好的保溫性能,與制冷單元結(jié)合實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期低溫制冷效果,減少能源消耗。
2022年冬奧會(huì)建設(shè)融合高端技術(shù)性與實(shí)用性的同時(shí)兼顧環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展,工業(yè)大麻纖維的創(chuàng)新應(yīng)用成為項(xiàng)目亮點(diǎn)之一。
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