Et forskningsprosjekt av TU Dresden og TU Aachen lyktes med å legge grunnsteinen til verdens første karbonhusterning i Dresden. Det er ment å bevise at karbonbetong er fremtidens sammensatte materiale. I hvilken grad det sparer materiale, ressurser og CO 2 , hvor det brukes og hvilke muligheter det gir for husbygging, kan du finne ut her.
Karbonbetong som et forskningsprosjekt
Den første bygningen laget av karbonbetong Cube, som for tiden bygges på Fritz-Förster-Platz i Dresden, ble ikke bare designet som et hus der folk jobber og samhandler, men også som et sted for representasjon for den fremtidsrettede karbonbetongkonstruksjonen. En konstruksjonsmetode som åpner for mange muligheter, både når det gjelder design og bærekraftig konstruksjon. Med byggestart for verdens første karbonbetonghus - bestående utelukkende av ikke-metallisk armering - kan vi se tilbake på en lang og samtidig spennende historie.
Cube ønsker også å være et utstillingsvindu for den fremtidsrettede karbonbetongkonstruksjonen.
Hvordan det hele startet
Allerede på begynnelsen av 1990-tallet kom forskere fra det tekniske universitetet i Dresden (TU Dresden) og Rheinisch-Westfälische Technische Universität Aachen (RWTH Aachen) på ideen om å sette tekstilfibre i form av en gitterlignende matte i betongen. På den tiden var ideen så absurd at selv sponsorene uttrykte bekymringer og ba om at byggebransjen først og fremst skulle være overbevist om det. Heldigvis har store byggefirmaer anerkjent det enorme potensialet med tekstilarmert betong, og med sin signatur muliggjort forskningsprosjektet. Siden 2014 har forbundsdepartementet for utdanning og forskning også promotert utvikling og implementering av karbonbetongkonstruksjon på markedet i Tysklands største byggforskningsprosjekt C3 - Carbon Concrete Composite.Over 160 partnere fra selskaper og vitenskapelige institusjoner deltok i 300 delprosjekter med emner som produksjons- og prosesseringsprosesser, standarder og godkjenninger, arbeidssikkerhet, riving, demontering og gjenvinning.
Tekstilbetong vs karbonbetong: hva er forskjellen?
Med tekstilarmert betong (TRC) forstås et sammensatt materiale laget av betong og en tekstilmattelignende armering. Mens det i begynnelsen av forskningsprosjektet hovedsakelig ble brukt alkaliresistente høyytelsesglassfibre til produksjon av armeringen, viser karbonfibre, dvs. karbon, i dag å være det passende utgangsmaterialet for den matteformede og nå stavformede armeringen. Kombinasjonen av betong og begge armeringstyper er i dag kjent som karbonbetong.
Ved fremstilling av karbonbetong brukes karbon som utgangsmateriale for armeringen, som ofte er i form av en matte.
Kombinasjonen av karbon og betong sparer ressurser
Betong har egenskapen til å kunne absorbere store trykkrefter, men nesten ingen strekkrefter. Matten eller stavformet forsterkning laget av karbon danner derfor en indre komponent som er i stand til å overta disse strekkreftene. En perfekt interaksjon som har mange fordeler - for eksempel materialbesparelser på opptil 80 prosent, avhengig av applikasjon. Den første komponenten laget av karbonbetong som fikk generell byggegodkjenning (abZ) fra det tyske instituttet for bygningsteknologi, var et fasadeplate med en tykkelse på bare to centimeter. For et sammenlignbart fasadepanel laget av armert betong er åtte til ti centimeter nødvendig. På grunn av det lille volumet av betong og den betydelig lettere karbonforsterkningen, ble CO2-utslipp redusert med mer enn en fjerdedel.Materialbesparelsene fører imidlertid ikke bare til en reduksjon i produksjonsrelatert karbondioksidutslipp og energiforbruk, det sparer også verdifulle ressurser som sand og vann.
Anvendelsesområder for karbonbetong: renovering og nybygg
Med en tynnvegget konstruksjon med karbonbetong kan du få mer brukbar plass i den nye bygningen. Den elektriske ledningsevnen til karbonfiber muliggjør også integrering av tilleggsfunksjoner, som veggoppvarming og induktiv lading. Den betydelig lengre levetiden, som er forventet til 200 (i stedet for 60 til 80) år, spiller en viktig rolle i brobygging. Den kjemisk inerte karbonforsterkningen unngår reparasjonsarbeid.
Karbonbetong viser seg ikke bare å være et passende alternativ til armert betong i nye bygninger, komposittmaterialet brukes også til husrenovering eller gammel bygningsrenovering. Ved å eliminere det ekstra betongdekket, som er nødvendig for å beskytte det rustende stålet, kan konstruksjoner med et tynt lag på en halv centimeter til en centimeter karbonbetong repareres. På grunn av karbonens letthet kan forsterkningen legges mye raskere når du renoverer siloer eller bygger tak. Det er ikke nødvendig å feste armeringen med veggankre. Vekten av de eksisterende bygningstakene økes bare litt av det tynne karbonbetonglaget, slik at forsterkning av tilstøtende bærende komponenter som søyler,Vegger og fundamenter kan i stor grad dispenseres, og den brukbare romhøyden blir nesten beholdt.
Til venstre: En dobbeltkammersilo i Uelzen ble renovert med karbonbetong.
Til høyre: En jernbanebro renovert med karbonbetong er i Naila.
Kostnadssammenligning: karbon mot stål
Hvis du ser på kostnadene, ser karbonbetong ved første øyekast ut til å være den betydelig dyrere varianten: Ett kilo stål koster for tiden 1 euro og 1 kilo karbon rundt 16 euro. Imidlertid er karbon fire ganger lettere og opptil seks ganger mer stabilt enn stål og oppnår dermed 24 ganger ytelsen. Mange prosjekter som allerede er gjennomført gjør det klart at bruk av karbonbetong ikke nødvendigvis trenger å være forbundet med høye kostnader. I et offentlig anbud for vedlikehold av en jernbanebro i Naila, gikk karbonbetong over armert betong. Den avgjørende faktoren var den kostnadseffektive og rasjonelle teknologien for reparasjonen. Når du renoverte plattformene til Deutsche Bahn, var hastigheten avgjørende. I dette tilfellet var ikke materialkostnadene avgjørende,men kostnadene ved sperringstidene for jernbanelinjen, fordi lettheten til prefabrikkerte deler av karbonbetong sparte verdifull tid under installasjonen.
Karbon (under) er dyrere, men også lettere og sterkere enn stål. Bruk av karbonbetong er ikke nødvendigvis forbundet med høyere kostnader.
Karbonbetong: en lukket materialsyklus
I henhold til gjeldende forskningstilstand kan bygninger laget av karbonbetong lett resirkuleres. Etter at en bygning er revet, kan komponentene karbon og betong skilles fra med en renhet på 98 prosent. Etablerte prosesser som allerede er kjent fra luftfarts-, bil- og sportsutstyr, brukes til dette formålet. I tillegg er kommersielt tilgjengelige innretninger og maskiner egnet for både riving og knusing av karbonbetong. Komponentene er sortert ved hjelp av sensorkontrollerte og kamerabaserte systemer. De bearbeidede karbonfibrene kan deretter brukes til produksjon av ny matte og stangformet armering eller som et materiale for produksjon av karosserier eller sykkelrammer. Nåværende forskning er lovende og viserat det hittil ikke er funnet noen respirerbare fiberfragmenter i størrelsesområdet til WHO-definisjonen. Følgelig er det ikke nødvendig med tiltak utover den vanlige arbeidssikkerheten.
Karbonbetonghus Cube: En milepæl i bygningshistorien
Siden begynnelsen av 2020 har all kunnskap som allerede er oppnådd om konstruksjon av karbonbetong blitt innlemmet i fyrprosjektet Cube. Verdens første bygning laget av karbonbetong er resultatet av et intensivt samarbeid mellom næringsliv og vitenskap. Kuben består av to dobbeltbuede vrideskaller og en to-etasjes terning laget av prefabrikkerte karbonbetongdeler - den såkalte boksen. Bygningen ble tegnet av Henn Architects. Aib Bautzen GmbH er ansvarlig for den generelle planleggingen. Bygningen er på den ene siden ment å demonstrere materialets evner og på den andre å imponere presentere det store spekteret av muligheter innen arkitektur, teknologi og økonomi.Kuben med et samlet areal på 220 kvadratmeter bygges på pakken på hjørnet av Einsteinstrasse og Zellescher Weg i Dresden. Etter ferdigstillelse vil bygningen bli utsatt for omfattende overvåking under reell bruk. Det fungerer på den ene siden som et laboratorium og på den andre siden som et arrangement for universitetsdriften i TU Dresden. Her vurderes ikke bare drifts- og livssykluskostnadene, men også den langsiktige egnetheten med hensyn til bygningens strukturelle, strukturelle og fysiske aspekter.Her vurderes ikke bare drifts- og livssykluskostnadene, men også den langsiktige egnetheten med hensyn til strukturelle, strukturelle og fysiske aspekter.Her vurderes ikke bare drifts- og livssykluskostnadene, men også den langsiktige egnetheten med hensyn til strukturelle, strukturelle og fysiske aspekter.
Your-Best-Home.net laget av karbonbetong har et samlet areal på 220 kvadratmeter og er også ment å fungere som et arrangement for universitetet.
Konklusjon: Karbonbetong vil spille en viktig rolle i byggverdenen
Med fremveksten av den futuristiske kuben, et karbonhus bygget helt av ikke-metallisk forsterkning, demonstreres et fascinerende samspill mellom dynamisk design og kubistisk påvirkning, og materialets økonomiske effektivitet er eksemplifisert i samsvar med alle krav til bygningsloven. Når man ser på fremtiden, er gründere og forskere positive til at bruken av denne innovative teknologien allerede er irreversibel og i stadig større grad erobrer markedet. Et viktig skritt mot en vellykket implementering er å gi en retningslinje for karbonbetong innen utgangen av 2021. Oppføringen av den første bygningen laget av karbonbetong og retningslinjen skaper viktige forutsetninger forfor å lykkes med å forankre denne konstruksjonsmetoden i byggverdenen de neste fem årene.
forfatterne
Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. Eh Manfred Curbach
Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. Eh Manfred Curbach studerte sivilingeniør ved Universitetet i Dortmund fra 1977 til 1982 og forsket deretter som forskningsassistent til doktorgraden i 1987 ved stolene for betong- og armert betongkonstruksjon, først ved Universitetet i Dortmund, senere ved Universitetet i Karlsruhe. Etter flere års praktisk erfaring i Köhler + Seitz overtok han stolen for solid konstruksjon ved TU Dresden i 1994. I 2016 ble han tildelt presidentens tyske fremtidige pris for sin forskning på karbonbetong.
forfatterne
Sandra Kranich
Sandra Kranich studerte først tysk som fremmedspråk ved Yrkesuniversitetet i Racibórz, Polen. I 2007 flyttet hun til Tyskland og fullførte i 2010 sin bachelorgrad i medieforskning / mediepraksis ved Institutt for kommunikasjonsstudier ved TU Dresden. I 2013 oppnådde hun sin mastergrad i anvendt medieforskning. Hun fikk sin første yrkeserfaring ved TU Bergakademie Freiberg innen PR. Siden 2015 har hun vært ansvarlig for presse og PR i Tysklands største byggforskningsprosjekt C³ - Carbon Concrete Composite e. V. ansvarlig.
