Những ứng dụng phổ biến của gốm trong xây dựng

Vật liệu gốm trong xây dựng – kiến trúc

Gốm là những sản phẩm làm từ đất sét và những hỗn hợp các phụ gia vô cơ hoặc hữu cơ được nung qua lửa. Theo nghĩa rộng, gốm là sản phẩm được sản xuất bằng cách nung nguyên liệu dạng bột. Bao gồm các khoáng thiên nhiên và các chất vô cơ tổng hợp.

Gốm sứ là một trong những vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất trong xây dựng, có đặc tính cách nhiệt và cách âm tốt, khiến chúng trở thành vật liệu thích hợp cho một số thành phần xây dựng.

Con người đã sử dụng gốm sứ trong nhiều thiên niên kỷ, với bằng chứng khảo cổ từ các địa điểm như Mureybet ở Syria chứng thực việc sản xuất gốm sứ từ thời đồ đá mới, 9.000 năm trước. Vật liệu gốm sứ đã được sử dụng trong các tòa nhà từ ít nhất 3.000 năm trước Công nguyên khi gạch nung được sử dụng để xây dựng các thành phố trong nền văn minh Thung lũng Indus sơ khai (Khan và Lemmen, 2015).

Gốm sứ thường bao gồm một hỗn hợp các vật liệu gồm cát silic, chất kết dính đất sét và nước, có một số tạp chất. Quá trình sản xuất gốm sứ cần nhiệt độ cao hơn gạch, tạo thành vật liệu thủy tinh có độ ổn định kích thước, khả năng chống băng giá và hóa chất, mật độ, độ bền và độ cứng cao hơn.

Trong quá trình nung, nước được loại bỏ khỏi vật liệu, việc sấy khô trước có thể làm giảm hàm lượng nước ban đầu. Do tính dẻo của vật liệu giống đất sét ban đầu, gốm sứ có thể được tạo thành nhiều hình dạng khác nhau trước khi nung.

Một trong những lợi ích chính của gốm sứ là sự ổn định về môi trường so với các vật liệu khác, không bị oxy hóa trong khí quyển nên rất tiết kiệm.

Ưu điểm của gốm trong các công trình kiến trúc, xây dựng

Khả năng chống cháy

Vật liệu gốm có khả năng chống cháy vượt trội và đây là lý do tại sao chúng là lựa chọn phổ biến để xây dựng công trình ở những khu vực có nguy cơ cháy rừng cao. Tính năng này cũng làm cho chúng trở thành sự thay thế an toàn cho kim loại để sử dụng làm chất cách điện. Hơn nữa, chúng có đặc tính chống ăn mòn và mài mòn tốt nên thích hợp sử dụng trong môi trường khắc nghiệt.

Khả năng chống nước

Gốm sứ thể hiện khả năng chống nước đặc biệt và có thể chịu được những thay đổi nghiêm trọng về nhiệt độ mà không bị phân hủy. Điều này là do chúng có cấu trúc tinh thể dày đặc và liên kết chặt chẽ giữa các nguyên tử giúp gốm sứ có cường độ nén cao – điều cần thiết cho vật liệu xây dựng.

Thân thiện với môi trường

Vật liệu gốm có các tính chất cơ, điện và quang. Cụ thể, tính chất cơ học bao gồm độ dẻo, độ bền gãy và độ cứng vết lõm, có độ ổn định ở nhiệt độ cao, khả năng kháng hóa chất tốt và chống băng giá. Tính chất điện của chúng được đánh giá cao trong các lĩnh vực như chất bán dẫn, tính siêu dẫn và sắt điện, đồng thời tính chất quang học được sử dụng cho các ứng dụng bao gồm cáp quang, nhìn đêm, quân sự và đèn LED (Điốt phát sáng).

So với các vật liệu xây dựng khác, gốm sứ mang lại vô số lợi ích về môi trường. Quá trình sản xuất không thải ra khí độc hại và tuổi thọ dài giúp vật liệu này có thể giảm chất thải ra môi trường. Với tính cách điện tốt, gốm sứ có thể chống lại dòng nhiệt và dòng điện, góp phần mang lại sự an toàn và hiệu quả trong các hệ thống tòa nhà. Đặc biệt, tính cách nhiệt của gốm sứ giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng, từ đó giảm lượng khí thải nhà kính và các chất ô nhiễm khác. Điều này giúp các công trình, dự án không cần nhiều hệ thống sưởi hoặc làm mát.

Không gây hại sức khỏe

Tính chất trơ, chống bụi của gốm sứ cũng rất tốt cho những người bị dị ứng và hen suyễn. Vật liệu này không hấp thụ và giữ lại mùi hôi nên là sự lựa chọn lý tưởng cho nhà bếp và phòng tắm. Ngoài ra, gốm sứ không chứa bất kỳ chất VOC nào như chất có trong sàn nhựa PVC hoặc sàn gỗ công nghiệp và không sử dụng formaldehyde hoặc các hóa chất độc hại khác.

Một số ứng dụng phổ biến của gốm sứ trong kiến trúc

Kính

Kính là một ứng dụng chính của vật liệu gốm trong đời sống. Bắt đầu từ cửa sổ, hộp đựng bằng thủy tinh, gương và thấu kính cho đến cốc thủy tinh và đồ trang trí, kính là một nhóm đồ gốm phổ biến và mang lại nhiều tiện ích. Kính thường là silicat không kết tinh có chứa các oxit khác, chẳng hạn như oxit canxi, oxit natri, oxit kali và oxit nhôm. Những thành phần này ảnh hưởng đến tính chất và màu sắc của kính. Gốm thủy tinh thường là vật liệu đa tinh thể được sản xuất bằng cách kết tinh có kiểm soát thủy tinh cơ bản. Nhiều biến thể của gốm sứ được sử dụng làm đồ trang trí trong nhà.

Gốm sứ mài mòn

Đúng như tên gọi, chất mài mòn là chất cứng được sử dụng để xử lý hoặc cắt các vật liệu mềm hơn khác. Các ví dụ phổ biến của gốm mài mòn là kim cương, cacbua silic, cacbua vonfram, cát silic, oxit nhôm, v.v. Chúng cũng có đặc tính chịu lửa, giúp chúng có khả năng chống lại các tình huống khắc nghiệt, chẳng hạn như nhiệt độ cao. Gốm mài mòn rất cứng và có khả năng chống mài mòn cao nên được sử dụng khá phổ biến trong ngành xây dựng.

Đất sét

Đất sét là một dạng nguyên liệu gốm phổ biến và quen thuộc được sử dụng để sản xuất một số mặt hàng quan trọng cho cả gia đình và văn phòng. Các sản phẩm đất sét được tìm thấy rất nhiều vì chúng dễ làm và thường rất đẹp khi hoàn thiện.

Xi măng

Xi măng là một loại ứng dụng gốm sứ bao gồm các sản phẩm có thành phần xi măng, chẳng hạn như đá vôi, thạch cao Paris, (PoP) và xi măng thực tế. Xi măng được biết là tạo thành bùn, nhanh chóng đông cứng khi trộn với nước. Điều này có nghĩa là Xi măng có thể tạo ra bất kỳ hình dạng nào. Các vật liệu này thường được sử dụng để liên kết gạch xây dựng.

Gạch

Gạch gốm được sử dụng rộng rãi trong việc xây dựng tường và các công trình khác do độ bền và khả năng chống cháy. Chúng cũng có đặc tính cách nhiệt tốt và có thể được hoàn thiện với nhiều màu sắc hoặc kết cấu khác nhau để đáp ứng nhu cầu thẩm mỹ của bất kỳ dự án nào.

Gạch lát sàn

Gạch lát sàn bằng gốm cũng được sử dụng phổ biến trong cả các dự án kiến trúc nội thất và ngoại thất vì tính bền vững, đồng thời có nhiều màu sắc và kiểu dáng đa dạng để đáp ứng mọi nhu cầu thiết kế. Tuy nhiên, gạch lát sàn bằng gốm có thể trơn trượt, vì vậy đối với những khu vực thường xuyên bị ướt hoặc có lượng người qua lại nhiều cần phải có thảm chống trượt.

Ngói lợp

Ngói lợp bằng gốm là một lựa chọn phổ biến để tạo ra những mái nhà hấp dẫn, lâu dài vì những loại ngói này có nhiều kiểu dáng và kích cỡ khác nhau, khiến chúng trở nên hoàn hảo cho mọi phong cách kiến ​​trúc. Ngoài ra, ngói lợp bằng gốm có khả năng chống nấm mốc và chống cháy.

Mặt tiền

Mặt tiền bằng gốm ngày càng trở nên phổ biến do khả năng mang lại vẻ đẹp hoàn thiện hấp dẫn đồng thời khả năng bảo vệ hiệu quả chống lại các yếu tố thời tiết. Ngoài ra, giống như ngói lợp bằng gốm, những loại mặt tiền này có thể được sử dụng để tạo ra nhiều phong cách kiến trúc khác nhau, từ hiện đại đến truyền thống.

Một số công trình kiến trúc đặc sắc được làm từ gốm

Trung tâm Tinh hoa Làng nghề Việt

Kiến trúc Trung tâm gốm Bát Tràng được lấy cảm hứng từ hình ảnh bàn xoay thủ công, hình khối công trình là 7 bàn xoay gốm với những đường cong mềm mại, gợi đến quá trình người thợ chuốt khối đất sét cùng bàn tay vuốt nặn tài tình.

Công trình tận dụng tối đa những nguyên liệu cổ của làng như gạch gốm cổ truyền, gạch men mosaic và ngói nung… để tạo nên màu sắc chân thực nhất.

Cổng vòm bằng gốm Delft in 3D ở Hà Lan

In 3D đang cách mạng hóa nhiều lĩnh vực công nghiệp và một dự án vừa hoàn thành ở Hà Lan đã cho thấy tiềm năng của cả in 3D và gốm sứ đối với ngành xây dựng. Được tạo thành từ 3.000 viên gạch men in 3D riêng lẻ độc đáo, New Delft Blue là một cặp cổng vòm được thiết kế bởi Studio RAP và được lắp đặt trong dự án nhà ở PoortMeesters. Một mẫu được thiết kế theo thuật toán mang lại cho những cổng vòm này một diện mạo lấy cảm hứng tự nhiên.

In 3D cho phép nhóm dự án có toàn quyền kiểm soát toàn bộ quy trình và thiết kế phức tạp của cổng vòm bằng gốm. Khi làm như vậy, họ đã trình bày một mô hình thiết kế mới có khả năng thúc đẩy việc sử dụng gốm sứ trong xây dựng trong tương lai, tiếp nối di sản hàng thiên niên kỷ của vật liệu này.

Trung tâm cộng đồng Do Thái

Tại thành phố Mainz ở Đức, Trung tâm Cộng đồng Do Thái (2010) do kiến trúc sư Manuel Herz thiết kế, có mặt tiền làm bằng gạch men tráng men màu xanh lá cây. Trung tâm cộng đồng được xây dựng để tưởng nhớ Holocaust và là nơi bảo tồn văn hóa Do Thái. Mặt tiền được ốp bằng gạch trong suốt tạo hiệu ứng ba chiều.

Gạch men kiến trúc được sử dụng trong dự án này phản chiếu ánh sáng ban ngày ở xung quanh, do đó tạo ra các màu sắc và sắc xanh khác nhau trên mặt tiền của trung tâm cộng đồng.

Chợ Mercado ở Groningen của De Zwarte Hond & Loer Architecten

Mercado ở Groningen là minh chứng cho sự đổi mới kiến trúc và đổi mới đô thị, được tạo ra thông qua nỗ lực hợp tác giữa De Zwarte Hond và Loer Architecten. Được ủy quyền bởi MWPO và Beauvast, dự án này không chỉ mang lại sức sống mới cho trung tâm thành phố mà còn là một ví dụ đáng chú ý về tính bền vững, biến cảnh quan đô thị thành nơi gặp gỡ sôi động và có ý thức sinh thái.

Trong đó, mặt tiền của Mercado là một tác phẩm nghệ thuật, nổi bật với các chi tiết gốm sứ với lớp men xanh lam. Lớp men độc đáo này mang đến cho công trình vẻ ngoài năng động, thay đổi màu sắc theo các điều kiện thời tiết khác nhau. Điều này bổ sung thêm nét nghệ thuật cho cấu trúc, liên quan đến các tòa nhà lịch sử của Groningen và tính thẩm mỹ thô sơ của kiến trúc thời hậu chiến.