Gỗ CLT có là bê tông của tương lai?

Bê tông là một loại vật liệu xây dựng thiết yếu, trong nhiều thập kỉ qua đã cho chúng ta khả năng định hình các thành phố một cách nhanh chóng và hiệu quả, cho phép thành phố mở rộng ra các vùng ngoại vi đô thị và đạt đến độ cao mà con người không thể tưởng tưởng như trước đây. Ngày nay, các công nghệ gỗ mới đang bắt đầu mang đến những cơ hội tương tự và thậm chí là những cơ hội vượt trội – thông qua các vật liệu như gỗ ép chéo (CLT).

Để hiểu rõ hơn về các tính chất và lợi ích của CLT, chúng tôi đã có cuộc nói chuyện với Jorge Calderón, một nhà thiết kế công nghiệp và là giám đốc của CRULAMM. Ông đã cho biết về một số cơ hội đầy hứa hẹn mà gỗ CLT có thể cung cấp cho kiến trúc trong tương lai.

Gỗ ván ép và gỗ CLT có điểm gì khác nhau?

Gỗ dán nhiều lớp (Laminated timber) là kết quả của việc chồng nhiều lớp bảng gỗ để tạo thành một đơn vị kết cấu duy nhất. Loại này có thể cong hoặc thẳng, các lớp gỗ luôn được xếp theo một phương. Ngược lại với gỗ CLT (Cross Laminated Timber – tạm dịch: gỗ ép chéo), việc xếp các lớp ván theo từng lớp vuông góc với nhau cho phép sản xuất các loại tấm, bề mặt hoặc các vách tường. Gỗ CLT có thể đạt kích thước khổng lồ: cao từ 2,4m đến 4m và dài tới 12m.

“Do tính định hướng chéo của các lớp dọc và ngang của CLT, mức độ co và giãn của các tấm gỗ được giảm xuống, trong khi tải trọng tĩnh và hình dạng ổn định được cải thiện đáng kể.” 

Để vận chuyển CLT, các tấm lớn được cắt thành từng tấm nhỏ và đặt trong thùng container hoặc thùng xe tải.

Tác động môi trường của CLT là gì?

CLT lần đầu tiên được sẩn xuất tại Áo với mục đích tái sử dụng gỗ có giá thị thấp. Ngày nay, việc sử dụng gỗ một lần nữa trở thành một yếu tố có liên quan đến ngành xây dựng vì các yếu tố môi trường.

Chúng tôi thường  thiết kế và xây dựng bằng bê tông, nhưng dấu chân môi trường của bê tông là rất lớn khi so với gỗ. Một tấn CO2 được thải vào khí quyển do mỗi mét khối bê tông được tạo ra. Ngược lại, CLT chứa “carbon cô lập” hay carbon được lưu trữ tự nhiên trong gỗ từ quá trình phát triển tự nhiên của cây. Do đó, mặc dù tất cả năng lượng được sử dụng trong quá trình khai thác và sản xuất, khí thải từ xây dựng ở gỗ sẽ không bao giờ sánh kịp với lượng carbon được cô lập trong CLT.

So sánh mức tiêu thụ năng lượng (GJ / m2) của các phương pháp xây dựng khác nhau trong quá trình sản xuất:

CLT ứng xử với kết cấu như thế nào khi so sánh với các vật liệu khác?

CLT được gọi là “bê tông của tương lai” và theo một nghĩa nào đó, điều này hoàn toàn đúng. Nó cung cấp tối thiểu cường độ kết cấu tương tự như bê tông cốt thép nhưng nó là một vật liệu có độ linh hoạt cao, phải trải qua các biến dạng lớn mới bị phá vỡ hay sụp đổ – không giống như bê tông. Hơn nữa, một mét khối bê tông nặng xấp xỉ 2,7 tấn, trong khi một mét khối CLT nặng 400kg và có cùng điện trở. Tương tự như vậy với thép.

“Về mặt vật lý, để đạt được mức độ cách nhiệt tương đương với một bức tường CLT dày 100mm, chúng ta sẽ cần phải xây một bức tường bê tông dày 1.8m”.

CLT đối phó với lửa như thế nào?

Khói là nguyên nhân chính gây ra cái chết trong đám cháy, khói di chuyển từ phòng này sang phòng khác thông qua các khe hở hoặc các không gian mở do tập hợp các vật liệu khác nhau. CLT có thể hoàn toàn kín gió nếu được xây dựng chính xác. Vì vậy, khi xây dựng bằng gỗ CLT, điều quan trọng là lựa chọn và quản lý tất cả các yếu tố tạo nên cấu trúc cuối cùng, chẳng hạn như phụ kiện, con dấu, khớp nối, v.v …Ước tính 90% sức mạnh của CLT đến từ các phụ kiện và khớp nối của nó, trong khi chỉ 10% là do gỗ.

“Gỗ cháy với tốc độ 0.7 đến 0.8 mm mỗi phút. Nếu bức tường CLT dày 100mm, nó sẽ bị thiêu trụi sau hơn 2h, ngay cả khi đó là gỗ chưa được xử lý. Quá trình carbon này là một hiện tượng tự nhiên cho phép cây xanh tự bảo vệ mình.”

Bảo vệ gỗ CLT khỏi các điều kiện của môi trường thế nào?

Độ ẩm và thời tiết là kẻ thù quan trọng nhất của gỗ. Vì CLT là thành phần kết cấu, chúng tôi phải bảo vệ nó để tránh sự hao hụt, ăn mòn và bị sụp đổ. Trong khi có thể thêm các lớp phủ bổ sung cho gỗ, như sợi xi măng, gạch, đá hoặc vật liệu khác, cũng có những cách khác để bảo quản gỗ CLT.

“Dầu thực vật được khuyến khích sử dụng trong nhà, trong khi sơn khoáng hoạt động tốt nhất ở ngoài trời, chủ yếu trên tường. Những sản phẩm này không mùi và có hiệu suất cao, có thể được áp dụng bởi bất kỳ ai, chỉ cần làm theo các hướng dẫn cơ bản và thực hiện các biện pháp phòng ngừa cần thiết.”

Dầu thực vật và sơn khoáng có thể đáp ứng các mục tiêu này nếu được áp dụng mỗi 5 năm một lần, đảm bảo 25 năm bảo vệ mà không bị bong tróc hoặc đổi màu.

Các tấm gỗ CLT để thực hiện chức năng cần có độ chính xác cao

Khi một dự án được bắt đầu với gỗ CLT, mọi thứ phải được quyết định hoàn toàn và được xác định trước tại nhà máy, không thể điều chỉnh được trên công trường. Vì vậy, hơn cả những người xây dựng, những thợ lắp ráp làm việc với CLT phải khớp nối các mảnh lại với nhau thật sự hoàn hảo. CLT cho phép độ chính xác của đồ nội thất với biên sai số chỉ 2mm.

“Trong khi các giai đoạn của dự án có thể mất nhiều thời gian, việc lắp ráp có tốc độ đáng kinh ngạc: như trường hợp một ngôi nhà 200m2, việc lắp ráp có thể mất 5 ngày và chiếm lượng lao động tối thiểu (khoảng 4 người đã được hướng dẫn).”

Trên thế giới, có các quy định hướng dẫn thiết kế và xây dựng với gỗ CLT, chúng là tổng hợp các khía cạnh khác nhau có trong tiêu chuẩn thường dùng cho bê tông và gỗ ép (Laminated Timber). Năm 2017, tiêu chuẩn hiện được sử dụng ở Hoa Kỳ đã được công bố, đây đơn giản là một bản tóm lược các tiêu chuẩn châu Âu.

Các khuyến nghị trong thiết kế và xây dựng

Như đã đề cập, điều cần thiết là phải hiểu được toàn bộ quá trình tiền xây dựng với gỗ CLT phải được phát triển cẩn thận. Thiết kế, lập kế hoạch và cộng tác lâu dài giữa các chủ thể khác nhau là điều cơ bản vì việc xây dựng sẽ được thực hiện một cách chính xác được xác định nhờ vào giai đoạn trước đó.

Trong quá trình sản xuất, CLT phải được thực hiện bằng gỗ kết cấu – phải biết được cấp độ kết cấu của mỗi tấm gỗ – vì chất lượng của mỗi tấm là kết quả của chất lượng gỗ được sử dụng. Ngoài ra, điều cần thiết là cần cân nhắc rằng độ chính xác của CLT phải có khả năng kết hợp với nền móng sẽ nhận nó. Ngay cả các biến số hàng milimet cũng có thể gây ra những tính toán sai trong quá trình lắp đặt.

Những tấm ván CLT hiện đang được cho phép xây dựng với các toà nhà lên đến 30 tầng, ở Canada, và 40 tầng ở Phần Lan. Có lẽ trong vài năm nữa, các thành phố của chúng ta sẽ được chuyển đổi dựa trên sự ấm lên và chất liệu bề mặt gỗ, cũng như thay đổi trong cách thiết kế và xây dựng.

Anh Tuấn/Designs