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建筑“負碳”—— 工業(yè)大麻混凝土在國內(nèi)外公共建筑中的應(yīng)用
時間:2021-09-03    來源:砼創(chuàng)智庫    分享:
英國國家農(nóng)業(yè)聯(lián)盟(NFU)在一份新報告中提出了一項到2040年實現(xiàn)農(nóng)業(yè)部門碳中和的計劃。這份題為《農(nóng)業(yè)2040年目標:實現(xiàn)凈零碳》的報告敦促農(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)大麻在田間生長時吸收二氧化碳,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)二氧化碳的吸收過程。

英國國家農(nóng)業(yè)聯(lián)盟(NFU)在一份新報告中提出了一項到2040年實現(xiàn)農(nóng)業(yè)部門碳中和的計劃。這份題為《農(nóng)業(yè)2040年目標:實現(xiàn)凈零碳》的報告敦促農(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)大麻在田間生長時吸收二氧化碳,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)二氧化碳的吸收過程。

工業(yè)大麻建筑美學(xué)強調(diào)實用環(huán)保價值,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,有效提高整個價值鏈的盈利能力。其纖維韌性好,強度高,力量支撐度更高,增加了建筑的耐用性。同時,工業(yè)大麻獨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。

國外案例

法國大麻纖維混凝土體育館 Pierre Chevet

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Lemoal Lemoal 建筑事務(wù)所和相關(guān)團隊合作使用大麻混凝土塊在法國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。該項目的亮點是選用大麻混凝土作為主要材料,這對于建筑整個生命周期都是環(huán)保的。

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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“負碳”材料。工業(yè)大麻對生長環(huán)境要求低,且周期短,生長時每公頃種植可從大氣中吸收8到15噸二氧化碳,是頂級的二氧化碳轉(zhuǎn)換器之一。體育中心所用的大麻纖維來自法國本土的種植園,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輸排放并幫助當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展。

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該項目結(jié)構(gòu)原理是以采用多種性能的長效材料為指導(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廊,將訓(xùn)練場地和運動空間最大化。采用大麻纖維混凝土砌塊的主要原因是因為該材料具有舒適及安全的特性,其中包括它們的高熱、聲學(xué)、結(jié)構(gòu)性能、以及耐火性能。

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目前,大麻纖維主要用于獨立式住宅,通常在外部采用石膏飾面。在本項目中,為了便于維護,體育中心外部由可以被單獨更換的面板覆蓋。內(nèi)表面的下部用石膏對大麻纖維材料進行處理。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。

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國內(nèi)案例

2022年北京冬奧會——國家雪車雪橇中心賽道

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如今,在北京延慶賽區(qū)核心地帶的狹長山坡上已經(jīng)可以看到國家雪車雪橇中心的賽道猶如一條巨龍在盤旋舞動。當來自世界各地的運動員聚集在此進行2022年冬奧會雪車雪橇比賽時,工業(yè)大麻或許也將成為人們關(guān)注的焦點。

據(jù)Hemp資訊報道,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)計制造,有助于防止新澆混凝土在干燥時出現(xiàn)裂縫,同時也滿足了增加賽道強度與抗沖擊性等其他高標準要求。

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該項目集多個“之最”于一身,建設(shè)難度大。賽道以中國龍為主題進行設(shè)計,在山坡上蜿蜒起伏,整體由54個制冷單元組成,設(shè)有16個彎道,全長1975米,垂直高差121米,最大滑行速度可達134.4千米/小時。

這是全世界唯一設(shè)置360度回旋彎的奧運賽道,是亞洲第3條、國內(nèi)首條具備奧運賽事功能的雪車雪橇賽道,也是北京2022冬奧會項目中設(shè)計難度最高、施工難度最大、最為復(fù)雜的設(shè)施。

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如此一條集眾多“之最”的賽道對所使用的建筑材料自然也是要求至極。雪車雪橇項目速度極快、沖擊力強、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曾對建筑行業(yè)雜志《商業(yè)雜志》(Journalof Commerce)表示,一般可用于增強混凝土強度的材料不符合奧運會比賽所需的嚴格規(guī)格。

由于價格昂貴,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,塑料纖維還會在混凝土表面突出,難以建造要求拋光表面的雪車雪橇賽道。

經(jīng)過研究不同的替代品,Greenfield Technologies最終選擇了天然纖維強壯、性能極佳的工業(yè)大麻材料用于增強賽道混凝土強度。

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工業(yè)大麻纖維性能佳,綠色環(huán)保,滿足賽道建設(shè)高標準。與其他有機材料相比,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斷裂,進一步避免纖維在混凝土表面突出。同時,工業(yè)大麻纖維韌性好,提高混凝土的強度和力量支撐度,增加了賽道的抗沖擊性與堅固程度。

此屆首次在我國舉行的冬季奧運會將秉承綠色生態(tài)的設(shè)計理念,打造綠色環(huán)??沙掷m(xù)循環(huán)使用的賽區(qū),北京冬奧會《可持續(xù)性計劃》也將成為奧運會歷史上最完善的可持續(xù)性計劃之一。而國家雪車雪橇中心的建造也積極呼應(yīng)了這一點,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)合實現(xiàn)長期低溫制冷效果,減少能源消耗。

2022年冬奧會建設(shè)融合高端技術(shù)性與實用性的同時兼顧環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展,工業(yè)大麻纖維的創(chuàng)新應(yīng)用成為項目亮點之一。



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