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作為一種具有成本效益、堅(jiān)固且廣泛使用的建筑材料，混凝土在建筑中的主導(dǎo)地位一直持續(xù)到今天。隨著加固和支撐模板的創(chuàng)新以及混凝土配料比的改進(jìn)與提升，現(xiàn)澆混凝土越來(lái)越受歡迎，對(duì)于大型住宅和商業(yè)項(xiàng)目，它是主要的建筑材料，同時(shí)，現(xiàn)澆混凝土也是顛覆傳統(tǒng)的自由形式建筑的材料首選。

應(yīng)用歷史：澆筑技術(shù)歷史悠久

澆筑技術(shù)早在古羅馬（甚至更早）就已大規(guī)模應(yīng)用，當(dāng)時(shí)最著名的混凝土結(jié)構(gòu)建筑是羅馬人建造的萬(wàn)神殿，以由澆筑混凝土制成的半球形圓頂為特色，直徑為142英尺（43.5米）。目前，它仍然是當(dāng)今最大的非鋼筋的混凝土結(jié)構(gòu)。

盡管萬(wàn)神殿證明了非鋼筋混凝土的潛力，但它也代表了勞動(dòng)力、金錢(qián)和時(shí)間的巨大投入，這在很大程度上是由于材料的易碎性。19世紀(jì)的工業(yè)革命使鋼鐵工業(yè)蓬勃發(fā)展，這使得該材料被用于混凝土中，通過(guò)將鋼鐵骨架和現(xiàn)澆混凝土結(jié)合，可將天然易碎的混凝土塑造成比穹頂更不規(guī)則的形式，同時(shí)能夠保證一定的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，這項(xiàng)創(chuàng)新使得摩天大樓越來(lái)越高。

進(jìn)入21世紀(jì)，計(jì)算機(jī)化工具進(jìn)一步促進(jìn)了自由形式建筑的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。例如，西澤的豐島美術(shù)館以9.8英寸（25厘米）薄的無(wú)縫混凝土外殼結(jié)構(gòu)而聞名，該結(jié)構(gòu)占地40×60米，高4米。借助于計(jì)算工具，經(jīng)過(guò)仔細(xì)的工程計(jì)算，施工團(tuán)隊(duì)使用3D測(cè)量系統(tǒng)將土壤模板和鋼筋的精度保持在毫米級(jí)，以適應(yīng)于不規(guī)則式樣，使得墻壁不再是垂直的，屋頂也不再是平坦的、傾斜的或?qū)ΨQ的，而是充滿了個(gè)性化的自由形式。

此外，不斷改進(jìn)的混凝土配方也能更好地控制混凝土固化時(shí)間，以達(dá)到施工精度。出于對(duì)成本效益和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的考慮，大型自由形式混凝土結(jié)構(gòu)大多采用現(xiàn)澆。因此，盡量減少溫度、濕度和降水等環(huán)境因素的潛在影響，對(duì)于現(xiàn)澆混凝土的及時(shí)凝固極為重要。

應(yīng)用挑戰(zhàn)：高成本、高碳排放

自由形式促進(jìn)了現(xiàn)代建筑的多樣性，但生產(chǎn)成本巨大。這包括工程和建設(shè)的預(yù)算，以及整個(gè)過(guò)程中消耗的能源。自由形式的建筑之所以吸引人，最突出的原因在于它采用的非常規(guī)形狀，能夠滿足個(gè)性化需求。為了創(chuàng)造這些特殊的形狀，支撐模板必須專門(mén)針對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行定制，從而導(dǎo)致在模板制造和回收方面投入額外的能源、成本和精力。

木材是模板中最常用的材料之一，因其眾多屬性而廣受歡迎，其中包括可獲得性、易于加工、靈活性和重量輕等。但受混凝土污染的木材模板很難回收用于房屋結(jié)構(gòu)支撐或家具用途，不可避免地成為建筑垃圾。雖然鋼模板更耐用且可以改造，但其制造和運(yùn)輸成本比木模板更高。

除了模板回收困難外，大量使用混凝土和鋼材這兩種被指責(zé)為CO?（二氧化碳）高排放的材料也讓自由形式建筑受到關(guān)注。為了支撐一些非常規(guī)結(jié)構(gòu)，這些自由形式的建筑往往需要比普通鋼筋混凝土板更密集和更堅(jiān)固的鋼肋，以提供足夠的抗拉強(qiáng)度，大量使用這些材料使得人們對(duì)自由形式建筑的碳排放量充滿擔(dān)憂。

應(yīng)用趨勢(shì)：低碳混凝土及模版材料

雖然混凝土替代品（如大麻混凝土、木材混凝土等）尚在測(cè)試中，距離推向市場(chǎng)還有一段時(shí)間，但還有其他方法可減輕生產(chǎn)混凝土對(duì)環(huán)境的影響。

水泥是混凝土的必要成分，其生產(chǎn)涉及加熱碎石灰石以生產(chǎn)中間產(chǎn)品熟料。工業(yè)規(guī)模的加熱會(huì)消耗化石燃料，而加熱的石灰石也會(huì)排放相當(dāng)于其重量40%的CO?。國(guó)外研究人員指出，水泥和混凝土生產(chǎn)過(guò)程中的大量碳排放可從三方面得到緩解：一是用高爐渣、煤灰等廢料替代部分熟料，以減少生產(chǎn)過(guò)程中消耗的石灰石；其次，生物質(zhì)能等更清潔的能源也可減少制造過(guò)程中的CO?排放；最后，碳捕集與封存 (CSS)技術(shù)可以極大防止在生產(chǎn)結(jié)束時(shí)產(chǎn)生的CO?進(jìn)入大氣。

同時(shí)，加固和模板的材料也有了低碳選項(xiàng)。竹子因其抗拉強(qiáng)度和柔韌性被建筑行業(yè)認(rèn)可為鋼材替代品，它不僅可作為主要結(jié)構(gòu)材料，還可作為混凝土支架替代部分鋼肋。且各種數(shù)字技術(shù)的實(shí)驗(yàn)不斷擴(kuò)大了竹子應(yīng)用于建筑的可能性。此外，還能創(chuàng)新特殊模板以適應(yīng)不同的形式，從而提高模板的耐用性，其中，最重要的方法即是用3D打印制作模板，換句話說(shuō)，3D打印的發(fā)展正向我們介紹一個(gè)在沒(méi)有任何物理模板的情況下生產(chǎn)自由形式結(jié)構(gòu)的未來(lái)。