Nhiều công nghệ xây dựng đầy tính “viễn tưởng” đang dần trở thành hiện thực nhờ tiến bộ của khoa học. 

Công nghệ xây dựng: từ gạch nung đến vật liệu nano

Thuở sơ khai, nguyên liệu chính để xây nhà là gạch làm từ bùn và rơm nung dưới ánh nắng mặt trời. Sau đó, người La Mã cổ đại biết dùng bê tông, trộn vôi và đá núi lửa để xây dựng nhiều công trình vĩ đại.

Qua nhiều thế kỷ, các kỹ sư đã sử dụng nhiều loại vật liệu hiện đại như dầm thép, tường kính… để xây dựng những công trình chắc chắn và có tính thẩm mỹ cao. 

Trong tương lai, công nghệ xây dựng sẽ tiếp tục thay đổi mạnh mẽ, mang đến bộ mặt mới cho ngành, đồng thời biến điều tưởng chừng không thể thành có thể.

10 công nghệ xây dựng ở thì tương lai 

1. Bê tông tự liền

Bê tông là vật liệu xây dựng được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới. Hầu hết các công trình như nhà ở, văn phòng, nhà thờ, cầu đường… đều sử dụng bê tông làm nguyên liệu chính. Ưu điểm của loại vật liệu này là giá thành rẻ và có khả năng thích ứng với nhiều điều kiện môi trường. Tuy nhiên, chúng lại dễ bị nứt trong điều kiện nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp. 

Trước đây, cách duy nhất để sửa bê tông bị nứt là vá, gia cố hoặc đập bỏ và làm lại từ đầu. Tuy nhiên, năm 2010, một giáo sư kỹ thuật hoá học tại Đại học Rhode Island đã tạo ra loại bê tông thông minh có thể tự liền. Hỗn hợp bê tông được trộn với các viên nhỏ natri silicat. Khi bê tông bị nứt, các viên nang vỡ ra, giải phóng gel tự động làm liền vết nứt.

công nghệ xây dựng, bê tông tự liền
Bê tông tự liền giúp tiết kiệm chi phí đáng kể.

So với các nguyên liệu khác như vi khuẩn, mao dẫn thuỷ tinh, vi nang polyme… sử dụng natri silicat được đánh giá là phương pháp tiết kiệm chi phí nhất.

Phát minh ra bê tông tự liền có thể đem lại những lợi ích to lớn về môi trường. Theo báo cáo, sản xuất bê tông chiếm 5% lượng khí thải carbon dioxide toàn cầu. Sử dụng bê tông thông minh giúp các công trình an toàn hơn, đồng thời giảm khí thải gây hiệu ứng nhà kính.

2. Ống Nano carbon 

1 nanomet bằng một phần tỷ mét (10-9).

Với số đo nhỏ như vậy, nhiều người cho rằng việc tạo ra vật liệu nano là điều không thể. Tuy nhiên, bằng cách sử dụng các kỹ thuật tiên tiến như quang khắc chùm điện tử, các nhà khoa học đã tạo ra ống carbon chỉ dày 1 nanomet.

công nghệ xây dựng, nano carbon
Ống nano carbon

Các ống nano carbon này có tỷ số giữa độ bền và trọng lượng cao nhất trong các loại vật liệu, và có thể tăng độ dày lên tới 1 triệu lần. Ưu điểm của ống nano carbon là nhẹ và bền, dễ dàng nhúng vào các vật liệu xây dựng khác như kim loại, bê tông, gỗ, thuỷ tinh. Hiện nay, các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu cảm biến nano có thể kiểm soát tình trạng của vật liệu xây dựng, đồng thời phát hiện kịp thời các vết nứt tiềm ẩn. 

3. Nhôm trong suốt 

Trong nhiều thập kỷ, các nhà nghiên cứu đã có ý tưởng về một loại vật liệu vừa có độ bền của kim loại, vừa trong suốt như thuỷ tinh. Chúng có thể dùng để xây dựng toà nhà cao tầng có vách kính mà không cần quá nhiều sự hỗ trợ từ bên trong. Ngoài ra, các toà nhà quân sự cũng có thể lắp đặt cửa sổ chịu được hoả lực pháo binh cao nhất với loại vật liệu này. 

Những năm 1980, các nhà khoa học bắt đầu thử nghiệm một loại gốm mới được làm từ hỗn hợp bột của nhôm, oxy và nitơ. Bột nhôm được đặt dưới áp suất cực lớn, nung nóng trong nhiều ngày ở 2.000°C, sau đó được đánh bóng để tạo độ trong suốt giống như thuỷ tinh. 

công nghệ xây dựng, nhôm trong suốt
Nhôm trong suốt thích hợp với nhà cao tầng có vách kính.

Hiện nay, nhôm trong suốt là vật liệu được sử dụng rộng rãi trong ngành xây dựng. Chúng đáp ứng được tất cả các yêu cầu: bền như kim loại và trong suốt như thuỷ tinh, thường được dùng làm cửa sổ bọc thép và thấu kính quang học. 

4. Bê tông thoát nước

Theo Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA), nước mưa là nguồn ô nhiễm nước chính trong các đô thị. Nước mưa đổ xuống lòng đường, vỉa hè, bãi đậu xe, cuốn trôi các mảnh vụn, chất ô nhiễm trên bề mặt, hoá chất độc hại vào cống rãnh và suối. 

Tuy nhiên, thiên nhiên có thể lọc chất độc từ nước mưa. Đất có thể lọc kim loại và một số vật liệu vô cơ khác. Khi nước mưa đi qua các tầng đất, vi sinh vật và rễ cây hấp thụ các chất hoá học dư thừa. Dựa vào nguyên lý này, các kỹ sư đã tạo ra một loại bê tông giúp thoát nước mưa ngay trên mặt đường. 

Bê tông thoát nước được làm chủ yếu từ đá và cát, để lại 15 – 35% không gian mở trên mặt đường. Chúng được rải sỏi hoặc vật liệu xốp khác để nước mưa thấm xuống nền đất bên dưới. Sử dụng bê tông thoát nước giúp giảm đáng kể lượng nước chảy, đồng thời phản chiếu ánh sáng mặt trời, giúp giảm nhiệt độ vào mùa hè. 

5. Vật liệu siêu cách nhiệt aerogel 

Aerogel là chất rắn nhẹ nhất, có mật độ vật chất thấp nhất thế giới. Một số loại aerogel chỉ nặng hơn không khí 3 lần, nhưng phổ biến nhất là aerogel nặng hơn không khí 15 lần. 

Aerogel được sản xuất bằng cách tách chất lỏng ra khỏi gel. Vì vậy, thành phần của chúng chỉ có cấu trúc silica, với 90 – 99% là không khí. Trọng lượng của aerogel gần như bằng không, tuy nhiên, chúng có thể tái chế thành các tấm aerogel mỏng. Cấu trúc xốp của các tấm này có tác dụng cách nhiệt rất tốt, hiệu quả gấp 2 – 4 lần so với sợi thuỷ tinh hoặc bọt truyền thống.

công nghệ xây dựng, aerogel
Aerogel nhẹ hơn cả khí heli, cách nhiệt rất tốt.

 

(còn tiếp)

Ngọc Anh

Theo How Stuff Works

Có thể bạn quan tâm:

Phần 2

6 công nghệ xây dựng thịnh hành trong tương lai