EN
Pautan Pantas
Jenis bahan yang kita pilih ketika membina bangunan benar-benar mempengaruhi kekuatan struktur terhadap beban dan sejauh mana arkitek boleh berfleksibel dengan reka bentuk mereka. Konkrit bertetulang sangat kuat dari segi daya mampatan, justeru ia kerap digunakan untuk asas bangunan dan bahagian tengah bangunan tinggi. Keluli struktur pula mengendalikan tegangan dengan lebih baik, membolehkan struktur bumbung besar yang merentang ruang luas tanpa tiang sokongan. Bangunan juga perlu tahan terhadap pelbagai keadaan cuaca. Kerosakan akibat kelembapan dan perubahan suhu dari masa ke masa akhirnya akan memberi kesan jika tidak ditangani dengan betul semasa pembinaan. Ambil contoh kayu laminasi silang (CLT). Produk kayu moden ini telah mengubah landskap dengan menawarkan prestasi struktur yang kukuh sambil masih membolehkan pereka mencipta bentuk menarik dan pelan lantai terbuka yang sebelum ini memerlukan penyelesaian keluli yang mahal. Sesetengah projek terkini malah telah mengintegrasikan CLT ke dalam bahagian dinding melengkung di mana bahan tradisional sukar memenuhi keperluan estetik dan kejuruteraan secara serentak.
Pemilihan bahan yang sesuai bergantung kepada sifat kekuatan bahan tersebut, cara ia menangani persekitaran yang berbeza, dan sama ada ia mampu menahan pelbagai beban. Di kawasan berhampiran pantai di mana udara masin boleh menghakis benda, pembinaan biasanya menggunakan bahan yang tahan kakisan seperti keluli galvanis atau konkrit diperkukuh gentian. Di kawasan berisiko api, bahan yang sukar terbakar diperlukan, maka batu dan bata menjadi pilihan popular. Dari segi keupayaan sebenar setiap bahan, konkrit pra-bentuk sangat sesuai untuk beban statik besar seperti penyokong jambatan. Namun, apabila bangunan perlu lentur semasa gempa bumi, bahan seperti kayu lapis laminasi (LVL) memberikan prestasi lebih baik kerana ia mampu menyerap getaran tersebut tanpa patah. Memastikan semua aspek ini betul menjadikan struktur lebih tahan lama sebelum memerlukan pembaikan. Kajian tertentu menunjukkan pendekatan ini dapat mengurangkan perbelanjaan penyelenggaraan dari masa ke masa sebanyak kira-kira 40%. Selain itu, ia juga memastikan semua perkara memenuhi peraturan tempatan yang berbeza-beza antara satu kawasan dengan kawasan lain.
Konkrit masih menjadi bahan pilihan utama bagi kebanyakan projek pembinaan hari ini kerana ia mempunyai kekuatan yang tinggi terhadap tekanan, menjadikannya sesuai untuk pelbagai kegunaan daripada membina jalan raya hingga menaikkan bangunan pencakar langit. Data menyokong perkara ini — kira-kira 70 peratus daripada semua bangunan di bandar-bandar seluruh dunia dibina menggunakan konkrit menurut laporan terkini. Apa yang membuatkan konkrit begitu popular ialah keupayaannya berfungsi dengan baik bersama pengukuat keluli, menghasilkan sistem struktur yang kuat. Namun, terdapat masalah yang tidak boleh diabaikan. Konkrit memerlukan masa yang sangat lama untuk proses penyembuhan yang sempurna, kadangkala mengambil masa berminggu-minggu atau malah berbulan-bulan, dan proses pengeluaran simen melepaskan jumlah karbon dioksida yang besar ke atmosfera. Isu-isu ini terus menjadi cabaran kepada industri walaupun terdapat banyak kelebihannya.
Keluli unggul dalam projek yang memerlukan perakitan pantas dan nisbah kekuatan terhadap berat yang tinggi. Rangka keluli pra-bina membolehkan kelajuan pembinaan sehingga 50% lebih cepat berbanding kaedah konkrit konvensional. Ketahanannya di zon seismik dan kebolehsesuaian untuk reka bentuk modular menjadikannya sangat penting bagi menara tinggi dan kemudahan industri.
Produk kayu kejuruteraan seperti kayu lapis silang (CLT) menggabungkan kelestarian dengan integriti struktur. Panel CLT mengurangkan sisa pembinaan sehingga 30% berbanding kaedah konvensional (Laporan Inovasi Perhutanan 2023), manakala estetik semula jadinya menarik minat pembangunan yang prihatin alam sekitar. Walau bagaimanapun, kepekaan terhadap kelembapan dan perosak memerlukan rawatan lanjutan untuk memastikan jangka hayat yang panjang.
Bata merah memberikan jisim haba yang tinggi, mengawal suhu dalaman dan mengurangkan kos tenaga sebanyak 15—20% di kawasan beriklim sederhana (Kajian Salutan Bangunan 2023). Kelupasan batu menawarkan ketahanan yang telah terbukti selama berabad-abad, walaupun beratnya menyekat penggunaannya dalam struktur rendah tanpa asas yang diperkukuh.
Fasad kaca meningkatkan pemanfaatan cahaya siang tetapi memerlukan kejuruteraan teliti untuk meminimumkan kehilangan haba. Unit berganda berlapis dengan salutan pelepasan-rendah boleh mengurangkan beban HVAC sebanyak 25% (Majlis Prestasi Tingkap 2023). Kawalan silau dan penyelenggaraan sepanjang hayat kekal sebagai pertimbangan penting dalam perancangan rekabentuk.
Tempoh sesuatu bahan bertahan bergantung kepada komposisi bahan tersebut dan ketahannya terhadap faktor seperti kelembapan, perubahan suhu, dan bahan kimia dalam persekitaran. Sebagai contoh, konkrit. Apabila terdedah kepada kelembapan, ia kadangkala bertindak balas dengan silika yang menyebabkan retakan terbentuk. Keluli yang dibiarkan tanpa perlindungan juga akan cepat berkarat di kawasan pesisir pantai. Menurut kajian oleh NIST pada tahun 2023, kira-kira 40 peratus bangunan konkrit berhampiran air memerlukan pembaikan selepas hanya dua dekad akibat kerosakan garam laut. Pemilihan bahan yang sesuai adalah sangat penting bergantung kepada lokasi pemasangan. Plastik diperkuat gentian cenderung bertahan lebih lama dalam persekitaran yang mengalami banyak kakisan, manakala kayu yang dirawat secara tekanan lebih sesuai digunakan di kawasan yang biasa mengalami masalah anai-anai.
Penyelidik mengesan prestasi tembok laut di seluruh Florida selama satu dekad dan menemui sesuatu yang menarik mengenai campuran konkrit. Apabila pembina menambahkan 8% abu silika dan menggunakan bar pengukuat keluli tahan karat, tembok-tembok ini hanya mengalami kira-kira satu perempat daripada masalah pengelupasan berbanding campuran konkrit biasa. Namun, terdapat juga isu lain yang perlu diperhatikan. Tembok laut tanpa sistem saliran yang mencukupi masih hilang kira-kira 22% daripada kekuatannya dari semasa ke semasa kerana air terus meresap masuk. Apakah maksud semua ini? Pembinaan di kawasan pesisir pantai perlu memikirkan lebih daripada sekadar memilih bahan yang lebih baik. Penyelesaian sebenar terletak pada gabungan formula konkrit yang kuat dengan pilihan rekabentuk pintar yang benar-benar mampu mengendalikan air hujan dan ombak ribut dengan betul sejak hari pertama lagi.
Konkrit yang boleh menyembuhkan diri melalui bakteria seperti Bacillus subtilis adalah salah satu inovasi menarik yang sebenarnya boleh memperpanjang jangka hayat bangunan sehingga 15 hingga 20 tahun. Mikroba ini pada dasarnya menutup retakan kecil apabila terbentuk, yang mengelakkan masalah lebih besar di masa hadapan. Bagi struktur keluli yang terdedah kepada keadaan mencabar, sistem anod galvanik juga memberi kesan hebat dengan mengurangkan kakisan hampir sebanyak 90%. Menurut kajian yang diterbitkan tahun lepas, semua bahan canggih ini secara signifikan mengurangkan perbelanjaan penyelenggaraan sepanjang hayat mereka, menjimatkan antara $18 hingga $24 setiap kaki persegi dari semasa ke semasa. Penjimatan wang sebegini pastinya membantu projek kekal hijau. Pembina kini semakin bijak dalam perkara ini, sehingga kita melihat lebih banyak bar pengukuhan bersalut epoksi dan salutan silana khas yang menolak air muncul di tapak pembinaan di seluruh tempat.
Industri pembinaan merupakan penyumbang utama kepada gas rumah hijau, dengan konkrit dan keluli menyumbang kira-kira 60% daripada semua pelepasan dari bahan binaan. Menurut laporan Grip-Rite 2023, keseluruhan sektor pembinaan menyumbang sekitar 37% daripada pelepasan karbon global. Keluli menonjol dalam konteks ini kerana walaupun ia boleh dikitar semula pada kadar 90%, pengeluaran keluli baru membebaskan 1.85 tan CO2 bagi setiap tan yang dihasilkan, iaitu sebenarnya tiga kali ganda lebih teruk berbanding pelepasan oleh konkrit. Oleh sebab itulah ramai pembina hijau kini beralih kepada simen campuran, dengan mencampurkan bahan seperti abu terbang atau slag dari proses industri. Pendekatan ini mengurangkan kandungan karbon sebanyak kira-kira 30 hingga 40%, dan masih berfungsi dengan baik dalam kebanyakan aplikasi. Pihak Institut Kajian Persekitaran dan Tenaga telah mendorong agar bahan dinilai berdasarkan kitar hayatnya secara menyeluruh. Apabila kita mengambil kira semua faktor dari kos pengangkutan dan pemasangan sehingga pembongkaran akhir, pendekatan holistik ini boleh mengurangkan pelepasan keseluruhan hampir separuh.
Analisis kitar hidup seluruh bangunan (LCA) mengenal pasti pemimpin kelestarian yang tidak dijangka: kayu laminasi silang (CLT) menyerap 1.1 tan CO₂ setiap meter padu, manakala bumbung aluminium kitar semula memberi penjimatan tenaga sebanyak 95% berbanding bahan asal. Satu kajian Stanford 2023 mendapati reka bentuk berpandukan LCA mencapai keutralan karbon 52% lebih cepat berbanding pendekatan konvensional.
Pasar agregat kitar semula global akan menjangkau $68.4 bilion menjelang 2028 apabila pembangun menggantikan 30—50% konkrit asal dengan sisa binaan hancur. Amalan ekonomi bulatan telahpun menyonglap 82% sisa pembinaan daripada tempat pelupusan sisa dalam projek EU melalui rangkaian simbiosis industri yang memulakan semula penggunaan penebat kaca sebagai bahan tapak jalan.
Sijil LEED v4.1 memerlukan sekurang-kurangnya 20% kandungan bahan kitar semula dalam bahan struktur, mendorong penggunaan blok hempcrete (28% lebih ringan, rintangan terma R-3.6/inci) dan penebat berasaskan mycelium. Projek BREEAM Outstanding melaporkan 62% kurang karbon tertanam dengan menggunakan komposit gentian selulosa dan sistem konkrit geopolimer.
Harga awal untuk sirap asfalt berkisar antara sekitar $120 hingga $250 per petak, iaitu kira-kira 40 peratus lebih murah daripada pemasangan bumbung logam. Namun begitu, sirap ini biasanya perlu diganti setiap 15 hingga 25 tahun sekali manakala bumbung logam boleh bertahan selama 40 hingga 70 tahun sebelum memerlukan penyelenggaraan. Apabila dilihat secara keseluruhan, kos asfalt akhirnya kira-kira 2.8 kali lebih tinggi sepanjang hayatnya kerana pemilik rumah sering kali terpaksa membaikinya selepas ribut dan menggantinya lebih kerap. Menurut kajian terkini mengenai jumlah kos kepemilikan pada tahun 2024, kebanyakan bangunan sebenarnya hanya membelanjakan kira-kira 10% untuk kos pembinaan awal, manakala hampir 7 daripada 10 dolar digunakan untuk perbelanjaan penyelenggaraan berterusan. Satu lagi kelebihan bumbung logam yang patut disebutkan ialah permukaannya yang memantulkan cahaya, yang dapat mengurangkan bil penyejukan sebanyak 10% hingga 25%. Jadi, apabila dipertimbangkan dari segi jangka hayat dan penjimatan tenaga, bumbung logam jelas mendahului pilihan lain dari segi kos yang mesra dompet bagi pemilik harta yang membuat pelaburan jangka panjang.
Perbelanjaan sepanjang hayat menilai kos perolehan, pemasangan, penyelenggaraan, dan pembuangan sepanjang tempoh hayat perkhidmatan sesuatu bahan. Sebagai contoh:
| Bahan | Kos Awal (se meter persegi) | Kos Penyelenggaraan (50 tahun) | Kos Pelupusan |
|---|---|---|---|
| Konkrit | $90—$140 | $800—$1,200 | $30—$50 |
| Kayu Lapis Silang | $110—$160 | $300—$500 | $10—$20 |
Kajian menunjukkan bahawa kos bahan awal hanya mewakili 20—30% daripada perbelanjaan sepanjang hayat, manakala baki kos adalah untuk penyelenggaraan. Langkah pencegahan kakisan ke atas keluli atau penggunaan sealant pada kayu boleh mengurangkan belanjawan penyelenggaraan 10 tahun sehingga 35%.
Menggunakan komponen bangunan pra-bina boleh mengurangkan perbelanjaan buruh di tapak pembinaan sebanyak 15 hingga 30 peratus, serta memendekkan tempoh projek kira-kira 20 hingga 40 peratus menurut laporan industri. Sebagai satu contoh, panel konkrit modular menjimatkan sekitar 3 hingga 5 peratus bahan buangan, yang cukup memberangsangkan jika dibandingkan dengan kadar pembaziran biasa sebanyak 10 hingga 15 peratus yang dilihat dalam kaedah pengecoran tradisional di tapak. Ramai kontraktor melaporkan pengurangan hampir 30 peratus dalam jumlah sisa secara keseluruhan apabila mereka menggabungkan keluli kitar semula bersama produk kayu kejuruteraan ke dalam projek mereka. Ini bukan sahaja bermaksud kos pelupusan yang lebih rendah, tetapi juga mengurangkan perbelanjaan bagi bahan mentah. Pendekatan sedemikian sebenarnya selaras dengan prinsip ekonomi bulatan. Dengan mengguna semula bahan secara lebih berkesan merentasi pelbagai projek, sektor pembinaan berpotensi menjimatkan kira-kira $160 bilion setiap tahun yang kini dibelanjakan untuk menguruskan semua sisa ini.
Kayu laminasi silang (CLT) adalah produk kayu kejuruteraan yang dikenali kerana integriti struktur dan kelestariannya. Ia membolehkan arkitek mereka bentuk bentuk kreatif dan pelan lantai terbuka sambil mengurangkan sisa pembinaan.
Keadaan cuaca seperti kelembapan dan perubahan suhu boleh menyebabkan kerosakan pada bahan binaan dari masa ke semasa. Pemilihan dan rawatan yang betul semasa pembinaan boleh membantu mengurangkan kesan-kesan ini.
Keluli diutamakan untuk reka bentuk modular disebabkan nisbah kekuatan terhadap berat yang tinggi dan kemudahan penyesuaian. Rangka keluli pra-bina membolehkan pembinaan yang lebih cepat dan sangat berguna di kawasan seismik.
Kedua-dua konkrit dan keluli menyumbang secara ketara kepada pelepasan gas rumah hijau, menyumbang kira-kira 60% daripada pelepasan bahan binaan. Inovasi seperti simen campuran dan pendekatan kitar hidup bertujuan untuk mengurangkan kesan-kesan ini.
