Un proiect de cercetare al TU Dresda și TU Aachen a reușit să pună piatra de temelie pentru primul cub din carbon din lume din Dresda. Se intenționează să demonstreze că betonul din carbon este materialul compozit al viitorului. În ce măsură economisește materiale, resurse și CO 2 , unde este utilizat și ce posibilități oferă pentru construcția de case, puteți afla aici.
Betonul carbonic ca proiect de cercetare
Prima clădire din cub de beton carbon, care se construiește în prezent la Fritz-Förster-Platz din Dresda, a fost concepută nu numai ca o casă în care oamenii lucrează și interacționează, ci și ca un loc de reprezentare pentru construcția de beton carbon orientat spre viitor. O metodă de construcție care deschide numeroase posibilități, atât în ceea ce privește designul, cât și construcția durabilă. Odată cu începerea construcției primei case din beton carbon din lume - formată în întregime din armături nemetalice - putem privi în urmă la o istorie lungă și captivantă.
Cubul vrea, de asemenea, să fie o vitrină pentru construcția de beton carbon orientat spre viitor.
Cum a început totul
Încă de la începutul anilor 1990, oamenii de știință de la Universitatea Tehnică din Dresda (TU Dresda) și Rheinisch-Westfälische Technische Universität Aachen (RWTH Aachen) au venit cu ideea de a introduce fibre textile sub forma unui saltea asemănătoare rețelei în beton. La acea vreme, ideea era atât de absurdă încât chiar și sponsorii și-au exprimat îngrijorarea și au cerut ca industria construcțiilor să fie convinsă în primul rând de aceasta. Din fericire, companiile mari de construcții au recunoscut potențialul enorm al betonului armat textil și, prin semnătura lor, au permis finanțarea proiectului de cercetare. Din 2014, Ministerul Federal al Educației și Cercetării promovează, de asemenea, dezvoltarea și implementarea construcției de beton carbon pe piață în cel mai mare proiect de cercetare a clădirilor din Germania C3 - Carbon Beton Compozit.Peste 160 de parteneri din companii și instituții științifice s-au ocupat de 300 de sub-proiecte cu subiecte precum procesele de fabricație și prelucrare, standardele și aprobările, siguranța muncii, demolarea, dezmembrarea și reciclarea.
Beton textil vs. beton carbon: care este diferența?
Prin beton armat textil (TRC) se înțelege un material compozit realizat din beton și o armătură textilă de tip mat. În timp ce la începutul proiectului de cercetare au fost utilizate în principal fibre de sticlă de înaltă performanță, rezistente la alcali, pentru producerea armăturii, astăzi fibrele de carbon, adică carbonul, se dovedesc a fi materialul de pornire adecvat pentru armătura în formă de mat și acum în formă de tijă. Combinația de beton și ambele tipuri de armături este cunoscută astăzi ca beton carbon.
În fabricarea betonului carbon, carbonul este utilizat ca materie primă pentru armare, care este adesea sub forma unui covor.
Combinația de carbon și beton economisește resurse
Betonul are proprietatea de a putea absorbi forțe mari de compresie, dar aproape nici forțe de tracțiune. Armătura în formă de mat sau tijă din carbon formează, prin urmare, o componentă interioară care este capabilă să preia aceste forțe de tracțiune. O interacțiune perfectă, care are multe avantaje - de exemplu, economii de materiale de până la 80%, în funcție de domeniul de aplicare. Prima componentă din beton carbon care a primit aprobarea generală a clădirii (abZ) de la Institutul German pentru Tehnologia Construcțiilor a fost un panou de fațadă cu o grosime de doar doi centimetri. Pentru un panou de fațadă comparabil din beton armat, sunt necesari opt până la zece centimetri. Datorită volumului redus de beton și a armăturii de carbon semnificativ mai ușoare, a fost posibilă reducerea emisiilor de CO2 cu mai mult de un sfert.Economiile de materiale nu numai că duc la reducerea emisiilor de dioxid de carbon legate de producție și a consumului de energie, ci economisesc și resurse valoroase, precum nisip și apă.
Domenii de aplicare pentru beton carbon: renovare și construcție nouă
Cu o construcție cu pereți mai subțiri, cu beton carbon, se poate câștiga mai mult spațiu utilizabil în zona noii clădiri. Conductivitatea electrică a fibrei de carbon permite, de asemenea, integrarea unor funcții suplimentare, cum ar fi încălzirea peretelui și încărcarea inductivă. Durata de viață semnificativ mai lungă, care este prognozată la 200 (în loc de 60 la 80) ani, joacă un rol important în construcția podurilor. Armătura de carbon inertă din punct de vedere chimic evită reparațiile.
Betonul carbon nu se dovedește doar a fi o alternativă adecvată la betonul armat în clădirile noi, materialul compozit este utilizat și la renovarea caselor sau a clădirilor vechi. Prin eliminarea capacului suplimentar de beton necesar pentru protejarea oțelului ruginit, structurile cu un strat subțire de o jumătate de centimetru până la un centimetru de beton carbon pot fi reparate. Datorită ușurinței carbonului, armătura poate fi pusă mult mai repede la renovarea silozurilor sau la construirea tavanelor. Nu este necesar să fixați armătura cu ancore de perete. Greutatea tavanelor existente ale clădirii este doar ușor mărită de stratul subțire de beton carbonic, astfel încât armarea componentelor portante adiacente, cum ar fi coloanele,Pereții și fundațiile pot fi renunțate în mare măsură, iar înălțimea utilă a camerei este aproape menținută.
Stânga: Un siloz cu două camere în Uelzen a fost renovat cu beton carbon.
Dreapta: Un pod feroviar renovat cu beton carbon este la Naila.
Compararea costurilor: carbon vs. oțel
Dacă ne uităm la costuri, la prima vedere betonul din carbon pare a fi varianta semnificativ mai scumpă: un kilogram de oțel costă în prezent 1 euro și 1 kilogram de carbon în jur de 16 euro. Cu toate acestea, carbonul este de patru ori mai ușor și de până la șase ori mai stabil decât oțelul și astfel atinge performanța de 24 de ori. Numeroase proiecte care au fost deja puse în aplicare indică clar faptul că utilizarea betonului carbon nu trebuie neapărat să fie asociată cu costuri ridicate. Într-o licitație publică pentru întreținerea unui pod de cale ferată în Naila, betonul carbon a prevalat asupra betonului armat. Factorul decisiv a fost tehnologia eficientă din punct de vedere al costurilor și rațională pentru reparații. La renovarea platformelor Deutsche Bahn, viteza era esențială. În acest caz, costurile materiale nu au fost decisive,dar costurile timpilor de închidere a liniei de cale ferată, deoarece ușurința pieselor prefabricate din beton carbon a economisit timp prețios în timpul instalării.
Carbonul (de mai jos) este mai scump, dar și mai ușor și mai puternic decât oțelul. Utilizarea betonului carbon nu este neapărat asociată cu costuri mai mari.
Beton carbon: un ciclu de material închis
Conform stadiului actual al cercetărilor, clădirile din beton carbonic pot fi ușor reciclate. După demolarea unei clădiri, componentele carbon și beton pot fi separate cu o puritate de 98%. În acest scop, se utilizează procese stabilite, care sunt deja cunoscute din industria aeronautică, auto și sportivă. În plus, dispozitivele și mașinile disponibile în comerț sunt potrivite atât pentru demolarea, cât și pentru zdrobirea betonului carbon. Componentele sunt sortate folosind sisteme controlate de senzori și bazate pe cameră. Fibrele de carbon prelucrate pot fi apoi utilizate pentru producerea de armături noi în formă de covor și tijă sau ca material pentru producția de caroserii auto sau rame de biciclete. Cercetările actuale sunt promițătoare și aratăcă până în prezent nu au fost găsite fragmente de fibre respirabile în gama de mărimi a definiției OMS. Prin urmare, nu sunt necesare măsuri care depășesc siguranța obișnuită a muncii.
Cubul casei din beton carbon: o piatră de hotar în istoria construcțiilor
De la începutul anului 2020, toate cunoștințele deja acumulate despre construcția de beton carbon au fost încorporate în proiectul farului Cube. Prima clădire din beton carbon din lume este rezultatul unei colaborări intense între afaceri și știință. Cubul este alcătuit din două cochilii de răsucire cu dublă curbă și un cub cu două etaje realizat din piese prefabricate din beton carbon - așa-numita cutie. Clădirea a fost proiectată de Henn Architects. Aib Bautzen GmbH este responsabilă pentru planificarea generală. Pe de o parte, clădirea este destinată să demonstreze capacitățile materialului și, pe de altă parte, să prezinte impresionant gama largă de posibilități în arhitectură, tehnologie și economie.Cubul cu o suprafață totală de 220 de metri pătrați este construit pe parcela de la colțul Einsteinstrasse și Zellescher Weg din Dresda. După finalizarea acesteia, clădirea va fi supusă unei monitorizări extinse în timpul utilizării reale. Acesta servește, pe de o parte, ca laborator și, pe de altă parte, ca locație de eveniment pentru operațiunile universitare ale TU Dresda. Aici sunt evaluate nu numai costurile de funcționare și ciclul de viață, ci și adecvarea pe termen lung în ceea ce privește aspectele structurale, structurale și fizice ale clădirii.Aici sunt evaluate nu numai costurile de funcționare și ciclul de viață, ci și adecvarea pe termen lung în ceea ce privește aspectele structurale, structurale și fizice.Aici sunt evaluate nu numai costurile de funcționare și ciclul de viață, ci și adecvarea pe termen lung în ceea ce privește aspectele structurale, structurale și fizice ale clădirii.
Your-Best-Home.net realizat din beton carbon are o suprafață totală de 220 de metri pătrați și este, de asemenea, destinat să servească drept loc de eveniment pentru universitate.
Concluzie: Betonul carbonic va juca un rol important în lumea construcțiilor
Odată cu apariția Cubului futurist, o casă din carbon construită în întregime din armături nemetalice, se demonstrează o interacțiune fascinantă între designul dinamic și influențele cubistice, iar eficiența economică a materialului este exemplificată în conformitate cu toate cerințele legii construcțiilor. Privind în viitor, antreprenorii și oamenii de știință sunt siguri că utilizarea acestei tehnologii inovatoare este deja ireversibilă și cucerește din ce în ce mai mult piața. Un pas important către o implementare reușită este furnizarea unui ghid pentru betonul carbon până la sfârșitul anului 2021. Construcția primei clădiri din beton carbon și ghidul creează premise importante pentrupentru a ancora cu succes această metodă de construcție în lumea construcțiilor în următorii cinci ani.
autorii
Prof. Dr. Ing. Dr.-Ing. Eh Manfred Curbach
Prof. Dr. Ing. Dr.-Ing. Eh Manfred Curbach a studiat ingineria civilă la Universitatea din Dortmund din 1977 până în 1982 și apoi a efectuat cercetări ca asistent de cercetare până la doctoratul în 1987 la catedrele pentru construcții de beton și beton armat, mai întâi la Universitatea din Dortmund și mai târziu la Universitatea din Karlsruhe. După câțiva ani de experiență practică la Köhler + Seitz, el a preluat scaunul pentru construcții solide la TU Dresda în 1994. În 2016 a primit Premiul Președintelui Federal pentru Viitorul German pentru cercetările sale asupra betonului cu carbon.
autorii
Sandra Kranich
Sandra Kranich a studiat prima dată limba germană ca limbă străină la Universitatea Profesională din Racibórz, Polonia. În 2007 s-a mutat în Germania și în 2010 și-a absolvit diploma de licență în cercetare media / practică media la Institutul pentru Studii în Comunicare de la TU Dresda. În 2013 a obținut masteratul în cercetarea aplicată a mass-media. A câștigat prima experiență profesională la TU Bergakademie Freiberg în domeniul relațiilor publice. Din 2015, ea este responsabilă pentru activitatea de presă și relații publice în cel mai mare proiect de cercetare a clădirilor din Germania C³ - Carbon Beton Composite e V. responsabil.