Η εξέλιξη της τεχνολογίας και η αυξανόμενη ανάγκη για βιωσιμότητα έχουν οδηγήσει στην ανάπτυξη πολλών νέων και “περίεργων” δομικών υλικών. Αυτά τα υλικά συχνά προσφέρουν μοναδικές ιδιότητες και λύσεις σε σύγχρονα αρχιτεκτονικά και κατασκευαστικά προβλήματα. Μερικά από τα πιο ενδιαφέροντα είναι:

Υλικά με βάση την αειφορία και την ανακύκλωση:

• Υπολείμματα τροφών ως δομικά υλικά: Έρευνες δείχνουν ότι ινώδη υπολείμματα από μπανάνες, ανανάδες, πατάτες, μανιτάρια, καλαμπόκι και πορτοκάλια μπορούν να μετατραπούν σε δομικά υλικά. Αυτό όχι μόνο μειώνει τα απόβλητα, αλλά προσφέρει και ελαφριά υλικά με αντοχή.
• Τουβλάκια από πλαστικά απορρίμματα: Υπάρχουν πλέον εταιρείες που παράγουν οικοδομικά υλικά, συμπεριλαμβανομένων τούβλων, από ανακυκλωμένα πλαστικά, συμβάλλοντας στην αντιμετώπιση του προβλήματος των πλαστικών αποβλήτων.
• Σπίτια από σακιά άμμου, μπουκάλια, ή ακόμα και Lego: Αν και πιο “πειραματικά” ή καλλιτεχνικά, έχουν κατασκευαστεί κτήρια με χρήση αυτών των ασυνήθιστων υλικών, αναδεικνύοντας την εφευρετικότητα και την ανάγκη για φθηνές και βιώσιμες λύσεις.

Υλικά υψηλής τεχνολογίας και νανοτεχνολογίας:

• Νανοϋλικά: Υλικά που έχουν σχεδιαστεί και κατασκευαστεί από το ατομικό επίπεδο, προσφέροντας μοναδικές ιδιότητες που δεν είναι εφικτές με συμβατικά υλικά. Αυτά μπορεί να περιλαμβάνουν υλικά με αυξημένη αντοχή, καλύτερες θερμικές ή ηλεκτρικές ιδιότητες, ή ακόμα και υλικά που μπορούν να αλληλοεπιδρούν με το περιβάλλον με συγκεκριμένο τρόπο.
• Τρισδιάστατα τυπωμένα βιοπλαστικά: Κατασκευάζονται από εκτυπωτές χρησιμοποιώντας 100% ανανεώσιμα πολυμερή φυτικής προέλευσης. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή πολύπλοκων τμημάτων κτιρίων ή ακόμα και ολόκληρων κτιρίων.
• Πάνελ Alusion: Ένα μοναδικά ευέλικτο υλικό από αλουμίνιο, κατάλληλο για την επένδυση κτιρίων, θυρών και δαπέδων, προσφέροντας μια μοντέρνα και ανθεκτική λύση.

“Έξυπνα” και λειτουργικά υλικά:

• Αεροτζέλ (Aerogel): Ένα εξαιρετικά ελαφρύ και πορώδες υλικό, γνωστό ως “στερεωμένος καπνός”, με εξαιρετικές θερμομονωτικές ιδιότητες. Είναι ιδανικό για εφαρμογές όπου απαιτείται υψηλή μόνωση με ελάχιστο βάρος.
• Οροφές εφίδρωσης: Υλικά που μπορούν να ψύχουν ένα κτίριο απελευθερώνοντας υγρασία, μιμούμενα τη διαδικασία της εφίδρωσης.
• Ολισθηρές επιφάνειες: Υλικά που απωθούν το νερό, τη βρωμιά και άλλες ουσίες, μειώνοντας την ανάγκη για καθαρισμό και συντήρηση.
• Διαφανές ξύλο: Ένα καινοτόμο υλικό που συνδυάζει τις ιδιότητες του ξύλου (αντοχή, ανανεώσιμο) με τη διαφάνεια, ανοίγοντας νέες δυνατότητες στον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό.
• Κλωστρά (διάτρητα παραπετάσματα): Αν και όχι “νέα” υλικά per se, η εφαρμογή τους ως βιοκλιματικά στοιχεία που προσφέρουν σκίαση, φυσικό δροσισμό και ιδιωτικότητα, τα καθιστά μια σύγχρονη και πρακτική τάση στην αρχιτεκτονική.
• Αυτοθεραπευόμενο σκυρόδεμα: Αυτό το σκυρόδεμα περιέχει βακτήρια που μπορούν να “θεραπεύσουν” ρωγμές, παράγοντας ασβεστόλιθο. Τα βακτήρια μπορούν να παραμείνουν αδρανή για πολλά χρόνια, προσφέροντας μακροπρόθεσμη αντοχή στις κατασκευές.

Στο τελευταίο υλικό θα κάνουμε μια περαιτέρω ανάλυση λόγω της ιδιαιτερότητάς του.

Το αυτοθεραπευόμενο σκυρόδεμα (self-healing concrete) είναι ένα από τα πιο συναρπαστικά καινοτόμα υλικά στον τομέα των κατασκευών. Η βασική του ιδέα είναι ότι μπορεί να επιδιορθώνει τις μικρές ρωγμές που εμφανίζονται στην επιφάνειά του από μόνο του, παρατείνοντας σημαντικά τη διάρκεια ζωής των δομών και μειώνοντας το κόστος συντήρησης.

 Πώς λειτουργεί

Η πιο διαδεδομένη και αποτελεσματική προσέγγιση για την αυτοθεραπεία του σκυροδέματος βασίζεται στην ενσωμάτωση βακτηρίων στο μείγμα. Αυτά τα βακτήρια, συνήθως σε μορφή σπορίων, παραμένουν ανενεργά μέσα στο σκυρόδεμα. Όταν εμφανιστεί μια ρωγμή και εισέλθει νερό ή υγρασία, τα βακτήρια ενεργοποιούνται και τα σπόρια των βακτηρίων μπορούν να παραμείνουν βιώσιμα για πολλές δεκαετίες . Στη συνέχεια, αρχίζουν να μεταβολίζουν ένα θρεπτικό υλικό (συνήθως γαλακτικό ασβέστιο) που έχει επίσης ενσωματωθεί στο σκυρόδεμα, παράγοντας  ανθρακικό ασβέστιο (CaCO3), μια ουσία παρόμοια με τον ασβεστόλιθο. Αυτό το ανθρακικό ασβέστιο γεμίζει σταδιακά τις ρωγμές, αποκαθιστώντας την ακεραιότητα του υλικού.

 Οφέλη

1. Αυξημένη διάρκεια ζωής των κατασκευών: Μείωση της φθοράς και της ανάγκης για επισκευές, οδηγώντας σε δομές που αντέχουν περισσότερο στο χρόνο.
2. Μείωση του κόστους συντήρησης: Λιγότερες επεμβάσεις σημαίνουν σημαντική εξοικονόμηση χρημάτων για τους ιδιοκτήτες και τους φορείς εκμετάλλευσης των κτιρίων και των υποδομών.
3. Περιβαλλοντικά οφέλη:  Μειώνεται η ανάγκη για παραγωγή νέου σκυροδέματος (που έχει υψηλό περιβαλλοντικό αποτύπωμα λόγω των εκπομπών CO2 από την παραγωγή τσιμέντου) και η ποσότητα των αποβλήτων.
4. Βελτιωμένη ασφάλεια: Οι δομές παραμένουν πιο ανθεκτικές και ασφαλείς, ειδικά σε κρίσιμες υποδομές όπου οι ρωγμές μπορούν να οδηγήσουν σε σοβαρά προβλήματα.
5. Εφαρμογές σε δυσπρόσιτα σημεία: Είναι ιδανικό για γέφυρες, σήραγγες, φράγματα και άλλες υποδομές όπου οι επισκευές είναι δύσκολες, επικίνδυνες ή πολύ δαπανηρές.

Μειονεκτήματα και Προκλήσεις

Παρά τα εντυπωσιακά οφέλη, το αυτοθεραπευόμενο σκυρόδεμα αντιμετωπίζει ακόμα ορισμένες προκλήσεις:

1. Κόστος:  Η παραγωγή του είναι προς το παρόν πιο ακριβή από το συμβατικό σκυρόδεμα, αν και το κόστος αυτό αναμένεται να μειωθεί με την εξέλιξη της τεχνολογίας και την αύξηση της παραγωγής.
2. Ευρεία υιοθέτηση:  Απαιτείται χρόνος και περαιτέρω έρευνα για την πλήρη τυποποίηση και την ευρεία υιοθέτηση του υλικού σε μεγάλες κατασκευαστικές εφαρμογές.
3. Αποδοτικότητα σε όλες τις συνθήκες:  Η αποτελεσματικότητα της αυτοθεραπείας μπορεί να επηρεαστεί από παράγοντες όπως το μέγεθος των ρωγμών, τη θερμοκρασία και τις περιβαλλοντικές συνθήκες.
4. Πρότυπα και Κανονισμοί:  Η ενσωμάτωσή του στους υφιστάμενους κατασκευαστικούς κώδικες και κανονισμούς απαιτεί χρόνο και δοκιμές.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι πολλά από αυτά τα υλικά βρίσκονται ακόμη σε φάση έρευνας και ανάπτυξης ή έχουν περιορισμένες εφαρμογές. Ωστόσο, δείχνουν μια συναρπαστική κατεύθυνση για το μέλλον των κατασκευών, με έμφαση στη βιωσιμότητα, την αποδοτικότητα, τη λειτουργικότητα και την οικονομία.

Τα στελέχη της «Delta Engineering – Σύμβουλοι Μηχανικοί», μέλους του Ομίλου «ΣΑΜΑΡΑΣ & ΣΥΝΕΡΓΑΤΕΣ», παρακολουθώντας στενά τις αναπτυξιακές εξελίξεις και έχοντας σημαντική εμπειρία ως σύμβουλοι και μελετητές ποικίλων project, είναι στη διάθεσή σας για οποιαδήποτε πληροφορία και διευκρίνιση για το παραπάνω θέμα καθώς και για ότι άλλο άπτεται και αφορά οποιαδήποτε ολοκληρωμένη τεχνική και συμβουλευτική υπηρεσία στον ιδιωτικό ή τον δημόσιο τομέα.

Συντάκτρια: Στεργιανή Γ. Γάκη / Διπλ. Πολιτικός Μηχανικός, Α.Π.Θ. / Τομέας Διαχείρισης και Επίβλεψης Τεχνικών Έργων

Photo: https://ecotek.com.cy/