Bê Tông Đã Lỗi Thời Sự Thật Công Nghệ Xây Nhà 10 Tầng Trong 28 Giờ Của Trung Quốc

Khi bạn vừa chập mắt, ngủ một giấc và tỉnh dậy vào ngày hôm sau, một tòa nhà trong trời 27 tầng đã sừng sững mọc lên ngay trước mắt của bạn. Không có tiếng máy trộn bê tông ẩm ý, không có hàng vạn công nhân đổ mồ hôi suốt nhiều năm trời. Các kỹ sư Trung Quốc vừa khiến cho cả ngành xây dựng thế giới phải dùng mình khi lắp kép hoàn chỉnh một siêu công trình 27 tầng chỉ trong vòn vẹn 28 giờ đồng hồ, chính xác như cách bạn xếp những khối đồ chơi Lego. Tốc độ điên rồ này là một bước tiến vĩ đại của nhân loại hay là một quả mong nổ chậm về độ an toàn? Bí mật kinh hoàng đằng sau công nghệ lắp kép nghìn tỷ này sẽ được bật mí ngay sau đây. Trong ngành kỹ thuật xây dựng dân dụng truyền thống, thời gian là một hàng số tản nhẫn. Để dựng lên một tòa nhà trọc trời hay một tổ hợp chung cư chung tầng theo phương pháp quy chuẩn, một nhà thầu thi công sẽ phải tiêu tốn trung bình từ 3 đến 5 năm. Đó là một chuỗi quy trình tuyến tính đầy đau khổ, đào đất, làm móng cọc, đàn thép, ghép cốt pha, đổ bê tông từng sàn, rồi nhẫn lại chờ đợi hàng tuần lễ để quá trình thủy hóa, củng cố cường độ chịu lực trước khi có thể leo lên tầng tiếp theo. Thế nhưng Tổng đoàn Broad Groups Trung Quốc đã ném một quả bom nổ chậm vào sự nhận thức của các kỹ sư toàn cầu. Họ không chỉ phá vỡ các kỷ lục, họ bóp méo khái niệm về thời gian thi công. Chúng ta đang nói về những con số khiến cho ngay cả những chuyên gia lão luyện nhất cũng phải thốt lên nghi ngờ. Một tòa nhà chung cư 10 tầng, hoàn thành từ con số 0 đến khi cắm chìa khóa vào cửa chỉ trong đúng 28 giờ 45 phút, tương đương với 1,2 ngày. Tòa tháp siêu cao tầng Minisky City, cao 204 mét, 57 tầng, đáp sáp hoàn thiện chỉ trong đúng 19 ngày, đạt tốc độ trung bình 3 tầng mỗi ngày, một tốc độ vượt xa giới hạn vật lý của phương pháp đổ bê tông tại chỗ. Nhưng xin hãy dừng lại một chút. Nếu bạn nghĩ rằng 19 ngày, 28 giờ đó chỉ là thời gian dựng lên bộ khung xương thép rỗng túi như một chiếc chuồng chim khổng lồ, thì bạn đã lầm. Khi chiếc cần cầu hạ module cuối cùng xuống, tòa nhà đó đã có sẵn tường cách nhiệt, cửa sổ kính cường lực, ban công hoàn chỉnh, hệ thống đường ống nước, HVAC, cáp điện lực ngầm và cả sàn nhà đã được lát gạch. Đây chính là điểm bùng phát của cuộc tranh luận. Trên khắp các diễn đàn kiến trúc từ New York đến Tokyo, người ta chia làm hai nửa. Một nửa gọi đây là cuộc cách mạng công nghiệp thứ tư của ngành xây dựng, cú hích vĩ đại nhất kể từ khi Simbank một lần được phát minh vào thế kỷ 19. Nửa còn lại, với sự hoài nghi sâu sắc cho rằng đây chỉ là một ảo ảnh công nghệ, một màn trình diễn truyền thông được gian dựng hoàn hảo, đánh tráo khái niệm giữa thời gian lấp sát tại chỗ và tổng thời gian thực tế của dự án, đồng thời tiêm ẩn những thảm họa về độ bền kết cấu trong tương lai. Để biết ai đúng ai sai, chúng ta không thể chỉ nhìn vào những chiếc xe cầu đang bay lượn ngoài công trường. Chúng ta phải nhìn vào căn bệnh thâm căn cố đế của toàn bộ nền văn minh nhân loại. Tại sao cách chúng ta xây nhà ngày nay chẳng khác gì cách tổ tiên chúng ta làm vào năm 1800? Hãy nhìn vào chiếc điện thoại bạn đang cầm trên tay, chiếc xe ô tô mà bạn đang lái hay là chiếc máy bay bạn vừa ngồi trên đó. Tất cả chúng đều được sinh ra trong các nhà máy siêu sạch, nơi robot hàn với độ chính xác tính bằng micromet, nơi nhiệt độ, độ ẩm và các biến số vật lý được kiểm soát tuyệt đối 100%. Đó là sức mạnh của sản xuất công nghiệp. Giờ đây, hãy nhìn vào ngành xây dựng nền công nghiệp trị giá hơn 12.000 tỷ đô la, chiếm khoảng 13% GDP toàn cầu. Trong hơn một thế kỷ qua, mức tăng trưởng năng suất lao động của các ngành sản xuất ô tô hay là công nghệ đã tăng tới 1.500%, trong khi ngành xây dựng gần như đóng băng ở mức 0%. Chúng ta đang xây nhà giống hệt mà cách người thế kỷ 19 xây dựng, mang hàng nghìn tấn nguyên vật liệu thô ra một bãi đất chống, phó mặc số phận cho nắng mưa, bão gió, mùi bạm, và để hàng trăm lao động thủ công, cắt, gõ, hàn, chát tường bàn tay từng chút một. Đó là một quy trình hỗn loạn, lãng phí và nguy hiểm tột cùng. Và tội đồ lớn nhất, níu chân ngành xây dựng trong quá khứ, chính là vật liệu được sử dụng nhiều nhất trên hành tinh, bê tồng, cốt thép. Về mặt môi trường, ngành sản xuất xi măng và bê tông hiện đang chịu trách nhiệm cho khoảng 8% tổng lượng phát thải khí nhà kính CO2 toàn cầu. Nếu như ngành bê tông là một quốc gia, nó sẽ là quốc gia gây ô nhiễm thứ 3 trên thế giới, chỉ đứng sau Trung Quốc và Mỹ. Về mặt kỹ thuật thi công, bê tông ướt là một vị thần khó tính, bạn không thể thúc ép nó. Khi bạn đổ một sàn dấm bê tông dày 300mm, bạn phải chờ ít nhất 28 ngày trong điều kiện sưỡng hộ tiêu chuẩn để nó đạt đủ 100% cường độ chịu lực. Mọi nỗ lực vội vã tháo rỡ ràn ráo trước thời hạn đều phải trả giá bằng sự xụm đổ chấn động. Về mặt cơ học, bê tông có cường độ chịu nén tuyệt vời, nhưng cường độ chịu kéo cực kỳ yếu. Dù được gia cố bằng cốt thép, sưới tải trọng lặp đi lặp lại hoặc là chấn động địa chấn cực lớn, bê tông thể hiện tính giòn. Nó bị nứt vỡ từ bên trong. Nước ẩm ngấm qua các vi nứt gây ăn mòn cốt thép và biến một tòa nhà bựng cháy thành một khối vật liệu mục nát chỉ sau 50 đến 70 năm. Tất nhiên, tập đoàn Broad không phải là những người đầu tiên nhận ra sự bất hợp lý này. Vào giữa thế kỷ 20, sau sự tàn phá của Chiến tranh Thế giới Thứ Hai, Liên Xô Cũ, Đông Đức và nhiều nước châu Âu đã từng nỗ lực làm một cuộc cách mạng tương tự. Nhà ở lắp kép bằng tấm bê tông đúc sẵn, nổi tiếng nhất là những khối nhà trung cư Krutschoka. Họ đã giải quyết được cơn khát nhà ở bằng số lượng khổng lồ. Nhưng cái giá phải trả là sự thảm họa về kiến trúc và trải nghiệm sống. Những khối hộp xám xịt giống hệt nhau như những tổ ong vô hồn, khả năng cách âm cực kém, nhiệt độ mùa đông lạnh giá và ác mộng lớn nhất, sự thấm rột tại các mối nối sự các tấm bê tông sau vài năm sự cố co ngót nhiệt. Cuộc cách mạng nhà tiến chế thế kỷ 20 đã thất bại trong việc chinh phục trái tim con người. Để hiểu được căn nguyên sâu xa của cuộc chạy đua tốc độ kinh hoàng này, chúng ta phải lùi ngược kim đồng hồ về thời khắc đen tối nhất của lịch sử hiện đại Trung Quốc. Trận đại địa chấn Tứ Xuyên năm 2008, chung kiến hàng nghìn tòa nhà bê tông xung đổ theo kiểu bánh kẹp, cướp đi sinh mạng của hàng chục nghìn người, trương nhạc, ông trùm ngành điều hòa không khí Brad Group đã thực sự bàng hoàng. Câu hỏi nhất nhối vang lên trong tâm trí ông. Tại sao trong kỳ nguyên hiện đại chúng ta vẫn bảo vệ mạng sống con người bằng những vật liệu giòn, dễ vỡ và phụ thuộc hoàn toàn vào kỹ năng thủ công đầy rủi ro tại công trường. Bất chấp sự hoài nghi của giới tài chính, trương nhạc đã đưa ra quyết định điên rổ dồn toàn bộ nguồn lực AND để tái định nghĩa ngành xây dựng. Ông từ bỏ cách tiếp cận truyền thống để theo đuổi chiết lý xây dựng ngoài công trường. Mục tiêu của Brad Group không đơn thuần là tốc độ mà là tạo ra những tòa tháp chọc trời được đúc sẵn trong nhà máy có khả năng chống chịu động đất vượt trội và loại bỏ sự lệ thuộc vào bê tông ướt. Đó là khoảnh khắc một đế chế HVAC chuyển mình thành người tiên phong trong cuộc cách mạng nhà ở Modul. Chào mừng bạn đến với nhà xưởng cơ khí của Brad Group tại Trường Sa nơi có diện tích rộng tới 230.000 m2. Tại đây, một tòa nhà chọc trời không bắt đầu bằng những hố móng nguồn ngang bùn đất mà nó được chia nhỏ thành các cấu kiện không san 3 chiều được gọi là Modul. Mỗi Modul này có kích thước hình học tiêu chuẩn gần tương đương với một container vận chuyển đường biển để tối ưu hóa hậu cần vận tải để xóa bỏ định kiến về những ngôi nhà lắp kép tiền chế mỏng manh trong quá khứ. Các kỹ sư của Brad Group đã phát triển và độc quyền nắm sử một loại vật liệu cốt lõi được gọi là vũ khí tối mật của họ Tấm dầm san Picot Hãy nhìn thật kỹ vào cấu trúc này Tấm Picot không sử dụng một giọt bê tông nào Nó cấu tạo từ 2 tấm thép không xỉ cường độ cao được liên kết với nhau bằng hàng nghìn tấm ống thép mỏng hình trụ giống ở giữa tạo thành một ma trận vách ngăn dạng tổ ong hoặc là rãnh gợn sóng liên tục Về mặt cơ học kết cấu Trọng lượng siêu nhẹ Tấm Picot nhẹ hơn bê tông truyền thống tới 10 lần và nhẹ hơn hệ dầm thép đặc thông thường tới 5 lần Khả năng chịu lực phi thường Nhờ tối ưu hóa mô men quán tính của cấu trúc rỗng tấm lõi này chịu được lực uốn và lực nén cực đại mà không bị oằn cho phép triệt tiêu các hệ dầm phụ dày đặc giải phóng tối đa chiều cao thông thủy của căn phòng Sự bật trội của dây chuyển lắp ráp mô đun theo tiêu chuẩn công nghiệp ô tô nằm ở quy trình tích hợp mép cơ điện và cấp thoát nước đồng thời Trên một công trường truyền thống sau khi đổ bê tông xong thợ điện và thợ nước mới bắt đầu mang máy khoan đi đục tường động sàn, một quy trình cực kỳ tốn thời gian và dễ làm duy giảm khả năng chịu lực của kết cấu Ngược lại tại nhà máy Pratt mỗi mô đun sẽ đi qua một chuỗi các chạm lắp ráp cố định Tại chạm số 1 Không thép chịu lực chính được định hình bằng máy hàn laser CNC chuẩn xác đến từng phần 10mm Tại chạm số 2 Tấm sàn Picot được đặt vào Tại chạm số 3 Toàn bộ hệ thống dây điện trông cháy đường ống nước chịu áp suất cao và ống dẫn khí HVAC được luôn sẵn vào bên trong các khoang rỗng kết cấu Tại chạm số 4 Các vách tường cách âm bằng bông khoáng Cửa sổ kính 3 lớp Low-E chống nhiệt được khóa chặt Trước khi rời khỏi nhà máy mỗi mô đun đều phải trải qua những bài kiểm tra nghiệm thu khắt khe bằng máy dò sóng siêu âm để phát hiện bọt khí trong mối hàn và hệ thống thử áp lực nước để đảm bảo không có một dò nước nào có thể dò rỉ ra ngoài Quy trình sản xuất song song này cho phép Pratt Group giải quyết được nghịch đí lớn nhất của ngành xây dựng kiểm soát chất lượng nhất quán khi mọi biến số về nhiệt độ và độ ấm bên ngoài bị loại bỏ lỗi do con người giảm xuống gần như bằng không Khi các căn phòng đã hoàn thiện 95% từ trong nhà xưởng công việc còn lại ngoài công trường chỉ là một trò chơi xếp hình Lego khổng lồ theo phương thẳng đứng Khi các mô đun được niêm phong hoàn toàn và xếp lên thùng xe tải kéo siêu trường siêu trọng Cuộc chiến thực sự ngoài công trường mới chính thức bắt đầu Đây là đời mà Pratt Group chứng minh cho thế giới thấy khái niệm hậu cần vừa đúng lúc trong ngành xây dựng đạt đến mức độ hoàn hảo như thế nào Xe tải chở mô đun không được phép đến sớm để gây ủn tắc giao thông đô thị và cũng không được phép đến muộn để chiếc cần cầu tháp phải chờ đợi Đúng giờ, đúng phút chiếc xe tiến vào vị trí quy định Các dây cắt thép của cần cầu được móc vào 4 góc triệu lực của mô đun Khối phòng bay lên không trung hướng thẳng lên đỉnh toà tháp đang lớn lên từng giờ Phía trước trên một đội ngũ công nhân tinh nhuệ quy mô nhỏ đến mức tinh ngạc Chỉ khoảng 100-150 người cho toàn bộ dự án siêu cao tầng đang chở sẵn Họ không cần dùng đến một xô bữa hay là một chiếc máy trộn bê tông nào Nhiệm vụ của họ tuân theo một quy trình kỹ thuật thuần cơ khí 1. Căn trình hình học Sử dụng các chốt định vị hình nón và hệ thống định vị laser để đưa mô đun trên ăn khớp hoàn hảo vào mô đun dưới với size số cho phép dưới 1mm 2. Khóa kết cấu Sử dụng các loại bu lông cường độ cao triệu lực massage để xiết chặt các bản mã thép ở các góc cột Lực xiết được kiểm soát bằng cơ lê thủy lực có đo moment xoắn để đảm bảo các khối phòng biến thành một khối thống nhất vĩnh cử 3. Kết nối mép bơi Cám các đầu nối nhanh của hệ thống điện và đường ống nước sữa tầng trên và tầng dưới giống như cách bạn cắm một sắc cắm máy tính Hãy nhìn vào những gì đã xảy ra với dự án Mini Sky City tại Trường Sa Tòa tháp hỗn hợp gồm văn phòng trung tâm thương mại và căn hộ cao cấp này quy mô lên tới 57 tầng Nếu như thi công bằng biện pháp cốt pha chuột và đổ bê tông truyền thống một nhà thầu hạng A sẽ phải mất ít nhất 2-3 năm dòng giã chưa kể những ngày bão gió phải dừng thi công Nhưng với công nghệ lắp ráp mô đun thép thẳng đứng của Broad Group Tòa tháp đạt tốc độ thi công không tưởng 3 tầng hoàn thiện mỗi ngày Toàn bộ 57 tầng nhà vươn cao 204m đứng vững vàng giữa đất trời chỉ sau đúng 19 ngày Tốc độ này không chỉ giải phóng dòng tiền cho các chủ đầu tư với thời gian thu hồi vốn nhanh kỷ lục mà nó còn tạo ra một cơ cách mạng xanh cho môi trường đô thị Vì không có quá trình đổ bê tông tại chỗ, công trường hoàn toàn vắng bóng những núi xà bần ván cuốn gỗ mục nát hay là bụi mịn xi măng bay mù mịt Lượng xác thải xây dựng giảm tới 90% Tiếng ồn xung quanh khu dân cư giảm xuống mức tối thiểu Vi phần lớn, các hoạt động cơ khí nặng nề đã được thực hiện bên trong các bức tường cách âm của nhà máy Pratt từ nhiều tháng trước Tốc độ lắp ghép kỷ lục cùng khối lượng vật liệu siêu nhẹ đã khiến cho cả thế giới kinh ngạc Tuy nhiên, đi kèm với những chàng pháo tay tán thưởng là một làn sóng hoài nghi cực kỳ dữ dội từ giới học thuật và các kỹ sư kết cấu lão luyện Một tòa nhà mọc lên nhanh như nấm sau mưa nhẹ như một chiếc tàu lá liệu có thể đứng vững trước những cơn cuồng phong hay là một trận đại địa chấn lặp lại hay nó sẽ xụp đổ như một quân bài domino thép Tuyên bố gây sốc nhất của Pratt Group không nằm ở tốc độ mà nằm ở con số 1.000 năm Trong khi hầu hết các công trình bê tông hiện đại trên thế giới chỉ được thiết kế cho vòng đời 50 đến 100 năm Sau đó chúng trở thành những đống phế thải khổng lồ Pratt Group tin rằng công trình của họ sẽ tồn tại thiên niên kỷ Dưới góc nhìn của khoa học vật liệu điều này hoàn toàn có cơ sở kỹ thuật Tại sao bê tông lại chết? Cái thù số 1 của bê tông cốt thép chính là quá trình carbon hóa Khi khí carbonic từ không khí xâm nhập vào bê tông nó làm giảm độ pH của bề mặt bên trong khiến cho lớp bảo vệ cốt thép bị vô hiệu hóa Đậu ẩm và oxy sẽ tấn công làm sắt thép bên trong rỉ xét rãn nở và làm vỡ bê tông từ trong sang ngoài Pratt Group loại bỏ hoàn toàn căn bệnh này bằng cách sử dụng thép không rỉ và phương pháp liên kết bằng bu lông cường độ cao thay vì hàn hoặc đổ bê tông nối Không có phản ứng hóa học ăn mòn Cấu trúc lõi bì cốt giống như trường tồn với thời gian nhưng trường tồn chỉ có ý nghĩa nếu như nó trụ vững trước những cơn thịnh nộ của trái đất Tại sao các mô đun thép này lại an toàn hơn? Vì hệ thống mô đun thép của Pratt nhẹ hơn bê tông từ 5 đến 10 lần nên khối lượng nhẹ hơn Hệ quả là lực tác động lên tòa nhà giảm đi đáng kể Ngoài ra thép có tính dẻo cực tốt khi động đất ập đến thay vì giòn và gãy như bê tông Không thép mô đun có khả năng biến dạng đàn hồi hấp thụ năng lượng chấn động và phân tán nó ra toàn bộ không kết cấu thông qua các khớp nối bu lông Giống như việc bạn cố gắng bẻ một thanh sát nó sẽ uốn cong trước khi gãy trong khi một tấm bê tông sẽ vỡ bụn ngay lập tức Đó chính là chìa khóa để bảo vệ tính mạng con người trong những vùng địa chất không bao giờ yên tĩnh như California, Nhật Bản hay Indonesia Trước khi chúng ta tung hồ Brad Group là phép màu hãy thực hiện một bài kiểm tra thực tế Con số 28 giờ 45 phút thần thánh đó là gì? Đó không phải là thời gian để tạo ra một toàn nhà tử hư vô Nó là thời gian lắp ráp Phần móng, cọc ngầm, hệ thống hầm ngầm vẫn phải thực hiện theo cách truyền thống và tốn hàng tháng trời Các mô đun đã được hàng trăm kỹ sư và công nhân sản xuất kiểm tra, hoàn thiện trong nhà máy suốt nhiều tháng trước khi chiếc xe tải đầu tiên lăn bánh Vậy nếu tính toàn bộ vòng đời sự án từ khâu thiết kế đúc mô đun, vận chuyển lắp đặt tốc độ này thực sự nhanh hơn bao nhiêu? Chắc chắn là nhanh hơn Nhưng không phải là phép màu một ngày. Brad Group đã thực hiện một cuộc đánh truyền thông xuất sắc họ chuyển thời gian thi công từ công trường nơi mọi người nhìn thấy vào nhà máy nơi thế giới không nhìn thấy hơn thế nữa còn có một cái bẫy kiến trúc sự đơn điệu Để các mô đun có thể vận chuyển bằng xe tải trên đường bộ chúng bất buộc phải bị giới hạn về kích thước và hình dáng hình hộp chữ nhật Điều này dẫn đến nguy cơ tạo ra những thành phố nhanh, rẻ và vô hồn Nếu như chúng ta quá lạm dụng tương lai đầu thị sẽ giống như một kho chứa container khổng lồ trồng chất lên nhau thiếu vắng những đường cong mềm mại của kiến trúc nghệ thuật Tốc độ là vũ khí nhưng liệu nó có giết chết linh hồn của không gian sống Của cách mạng xây dựng không chỉ có Pratt Group một đối thủ đáng ngờm khác đang trỗi dậy mạnh mẽ Công nghệ In3D bê tông Nếu Pratt Group đại diện cho lối tư duy sản xuất hàng loạt trong nhà máy thì In3D đại diện cho tư duy chế tạo kỹ thuật số tại chỗ In3D sử dụng máy in khổng lồ để đun ra hỗn hợp xi măng đặc biệt gạch vụn tái chế tạo ra các bức tường có hình dáng tự do đường cong, cấu trúc hình học phức tạp mà mô đun thép không thể làm được Đào biến các file 3D trên máy tính thành vật thể thật trong vài ngày Điểm yếu In3D vẫn gặm khó khăn trong việc lắp đặt điện, nước, cách nhiệt và cốt thép chịu lực Nó tuyệt vời cho nhà đơn lẻ nhưng bất lực trước các tòa tháp trọng trời Broad Group là nhà vô định về nhà ở cao tầng mật độ cao còn In3D là tương lai của thiết kế cá nhân hóa và kiến trúc xanh Hai công nghệ này không chiệt tiêu nhau chúng bổ trợ cho nhau Vậy tại sao cả thế giới vẫn chưa sử dụng nó Câu trả lời không nằm ở kỹ thuật mà nằm ở hệ thống 1. Luật xây dựng Hầu hết các quốc gia vẫn dựa trên các quy chuẩn an toàn cho bê tông và gỗ từ năm 1950 Việc xin phép xây dựng một tòa nhà mô đun thép cao 50 tầng là một cơn ác mộng pháp lý 2. Lợi ích nhóm Ngành công nghiệp bê tông, xi măng, các nhà thầu truyền thống và các công đoàn lao động có sức ảnh hưởng cực lớn Sự thay đổi công nghệ đồng nghĩa với việc hàng triệu công nhân truyền thống phải họng lại kỹ năng mới Nhưng các quốc gia như Singapore, UAE hay là chính Trung Quốc đang vượt qua rào cản đó Họ nhận ra rằng khủng hoảng nhà ở không chờ đợi ai cả Câu chuyện của Broad Group không phải là câu chuyện về 28 giờ Đó là một câu chuyện về việc chuyển công trường từ nơi hỗn loạn sang dây chuyển sản xuất được kiểm soát Đó là sự chuyển dịch từ xây dựng sang chế tạo Và bây giờ câu hỏi dành cho chính bạn Giả sử với cùng một ngân sách cùng một vị trí bạn có hai sự lựa chọn một căn hộ truyền thống bê tông gạch nung vững chãi theo cách cũ và một căn hộ mô đun thép hiện đại xây dựng chỉ trong vài ngày chống động đất cấp độ 9 và tuổi thọ 1000 năm Bạn sẽ chọn nơi nào để gửi gắm tương lai của gia đình mình Hãy để lại quan điểm của bạn ở phần bình luận bên dưới nhé