混凝土 : 我們無法忍受, 又不能沒有. 混和著水泥, 水和碎石或沙, 表面看起來毫不起眼. 但它建構起最近幾世紀的建築, 特別是現代.
為了我們和地球的未來, 我們需要重新評估我們對於混凝土的喜愛 ? 生產水泥對生物圈是件災難, 一些建築專家預測, 未來許多混凝土建築面臨的退化問題將會很頭痛.
許多替代方案被提出, 例如改變製造混凝土的方式, 開發壽命更長的替代品或完全不用. 但我們希望生活在一個沒有混凝土的世界嗎 ? 那個世界會是什麼樣子 ?
"如果不希望崩解, 就不要用毀凝土"
倫敦帝國學院乾淨能源教授保羅.芬內爾 (Paul Fennell) 表示 "除了淨化水, 人類製造最多的東西就是混凝土, 比任何東西還多". 一份 2015 年的報告估計, 每年生產的混凝土分配到地球每個人大約是三噸 -- 大約是兩百二十億噸. 作個比較, 一項最近的研究估計, 以前到現在我們所生產的塑膠全部是八十三億公噸.
芬內爾表示, 製造水泥, 混凝土的黏合劑, 是相當耗能. 普通的波特蘭水泥 -- 混凝土最常使用 -- 經由石灰在窯中燒製而成, 每噸水泥大約會排放一噸的二氧化碳. 根據世界企業永續發展委員會 (World Business Council for Sustainable Development) 的資料, 生產水泥所排放的二氧化碳大約佔全球人為排放的百分之五.
芬內爾指出, 水泥會由大氣中持續吸回二氧化碳. 2016 年的一項研究估計, 1930 年到 2013 年全球生產混凝土窯燒排放的二氧化碳, 大約有百分之四十三被重新吸收回去 -- 這個數據不包含加熱燃燒石化燃料的排放, 這部分排放在製造過程占重要地位.
不幸的, 這種吸收是要代價, 特別是水泥使用在有鋼筋結構的混凝土裡.
芬內爾表示 "二氧化碳在水泥中移動會改變周圍酸鹼度". 混凝土失去鹼性, 當濕氣和氧氣同時存在, 會讓鋼筋生鏽.
建築保護國際顧問蘭多夫.朗根巴赫 (Randolph Langenbach) 表示 "如果把所有氧化鐵疊在一起, 生鏽的鋼筋會用很大的力量膨脹到九倍大". 這種力量會讓混凝土龜裂, 剝落和崩解.
他認為退化是個很大的問題, 而問題根源不僅是生鏽的鋼筋. 從混和鋪設混凝土所留下的氣洞, 到面海牆壁受含鹽空氣的侵襲, 或是用到海砂的混凝土, 都會減少建築的壽命.
就如同一位專家對朗根巴赫所述 "如果不希望崩解, 就不要用毀凝土".
保守的工業
如果對環境有衝擊還會擔心結構壽命, 為何我們建築還要繼續使用混凝土 ?
簡單來說, 混凝土便宜, 多功能, 快速而且不需要額外防火施工. 也是使用的建材中, 可以承受極大重量的. 用了 "綠色" 配方, 所謂 "新型" 水泥, 已經被開發出來, 但芬內爾認為, 工業標準需做很大的改變, 像是施工時的注意項目.
"如果你要建造下個哈里發塔 (Burj Khalifa), 你不會大量使用新型水泥" 芬內爾表示 "因為大家不知道二十年或三十年之後的退化情況". 2017 年一份英國政府委外的報告表示, 無法證實任何公開新水泥壽命的研究或案例.
朗根巴赫對此表示質疑. "製造混凝土 (...) 是項很大的生意, 大到被認為黑手黨已經插手進來 -- 最少這個國家 (美國) 是如此". 從歷史來看, 這個行業曾經和紐約黑幫有關聯, 所以當然是有利可圖. 美國地質調查局 (USGS) 估計, 2017 年單就美國的水泥銷售 "僅值六百五十億美元".
一些舊的, 一些新的
有些建築師正使用更持久的材質嘗試解決混凝土的問題 -- 不論是舊的材質或是新的.
加州 Aidlin Darling Design 公司一直以其道德建築而自豪, 他們參與設計了 Windhover 沉思中心 (Windhover Contemplation Center), 這座獲獎建築位於史丹佛大學是他們精神避難所, 建築使用了巨大的夯土牆.
夯土是混和未經烘烤的材料 -- 例如礫石, 沙子和黏土 -- 以及當地採集的土壤, 在框架中壓實, 當成建築材料已經有數千年的歷史. 最近在高端建築中重新被使用.
合夥人約書亞.艾德林 (Joshua Aidlin) 談到低影響材料時表示 "這是藝術和科學的結合". Windhover 的牆有二十四英吋厚, 且 "最後比我們許多混凝土牆更密實" 艾德林表示 -- 但他提到建築要主管機關批准時有 "障礙", 因為他們不熟悉這個.
舊材質 -- 使用在古蹟中的 -- 建築材質和技術可以改善得讓建築更長壽. 朗根巴赫專門處理地震後調查及災難回復. 他表示鄉土建築 -- 居民使用當地材料作為建材的建築 -- 經常是很強韌, 伊朗為例, 七百到一千年未燒製黏土建築歷經了強烈地震, 而倒塌的都是新建築.
朗根巴赫補充說, 海地十九及二十世紀的 "薑餅屋" 提供了另一個例子. 他表示這些 "混合式" -- 或半木構 -- 建築在 2010 年毀滅地震中表現很傑出. 奧洛夫森酒店 (Oloffson Hotel) 是座著名哥德薑餅式豪宅建築, 使用無鋼筋磚石建造, 當該國大半地區處於停擺狀況這座建築仍可持續運作.
然而, 美國防災委員會 (US Resiliency Council) 結構工程師及執行董事艾文.雷斯 (Evan Reis) 認為, 由統計數據來看, 混凝土建築在抵抗強震上, 遠比無鋼筋固定磚造建築好.
他表示混凝土在抵抗其他天然災害也相當優秀.
他對 CNN 表示 "混凝土已經顯示對於地震, 颶風, 水災, 火災, 有很強的適應力, 如果我們長期觀察, 可以看到這些建築已經在這些災難過後存活下來".
"如果建築損壞必須維修, 那就要考量拆除建築的環境能源成本, 把這些建材運往垃圾場並維修毀損建築. 所以不能只看初期建造的環境成本, 要看長期對這座建築的投入."
"如果一座建築在五十年或一百年之中必須整修許多次, 最後這座建築又能有多麼綠色 ?"
更耐久的混凝土 ?
一家日本設計公司把二氧化碳注入二氧化矽生產出一種稱為負碳 (carbon-negative) 的建材; 一支荷蘭團隊正實驗可自我修復 "活" 的混凝土; 英國開發出一種由回收二氧化碳所製成的 "CO2NCRETE" 建材; "Hempcrete" 是由麻和石灰混和製成; Enviroblocks 是由回收建築廢料所製造. 還有各種加入石墨烯 -- 世界最強韌的材料 -- 都在進行開發中.
這些高科技的解決方案聽起來很有前景, 但要主流接受這些替代方案都會遇到一些問題 -- 不是無法大量製造, 就是無法達成原本要求. 或許繼續生產使用壽命更長的混凝土就是答案 ?
"混凝土是現代社會的關鍵" 芬內爾表示 "我們必須從源頭找到一種方法, 讓它壽命更長". 他補充表示, 水泥這個行業, 為減少二氧化碳排放一直在燒生物廢棄物 -- 像是農業副產品等有機材料 -- 在水泥窯裡面.
歐洲創議的 LEILAC (低排放強度石灰及水泥 Low Emission Intensity Lime and Cement) 計畫, 要開發一種技術來捕抓並儲存水泥生產過程產生的二氧化碳 -- 而不是讓它直接排放到大氣中. 芬內爾認為碳捕抓技術, 結合上替代燃料, 能幫助歐盟在 2050 年把 1990 年的排放紀錄下降百分之八十.
增加混凝土建築壽命也能減輕負擔. 如果施工正確, 混凝土可以比較經得起時間考驗. 羅馬的萬神殿, 被認為是世界最大的無鋼筋混凝土穹頂建築, 已經有近兩千年歷史. 但現代建築中很少有能夠和這項建築奇蹟匹敵.
很難回答的問題
所以我們真的可以沒有混凝土 ? 朗根巴赫並不樂觀認為 "我們已經建造了很多鋼筋混凝土建築, 或許未來七十五年或一百年, 還會繼續建造下去, 特別是在中國". "這些建築幾乎在五十年到一百五十年間, 都要拆除換新, 或是對主要結構維修. 只要了解知道這規模, 就會讓你的眼睛越睜越大".
艾德林也有類似保留看法 "這是最快, 最簡單的建築技術 (材料)", 特別對開發中國家或資源缺乏的地區. "但絕對不會一直如此"混凝土能提供的, 希望多於期待.
就目前來說, 不論如何, 我們已經大量使用 -- 即使未來不再使用.
沒有留言:
張貼留言