Изследователски проект на TU Dresden и TU Aachen успя да положи основите на първия куб в света от въглеродни къщи в Дрезден. Целта му е да докаже, че въглеродният бетон е композитният материал на бъдещето. До каква степен спестява материал, ресурси и CO 2 , къде се използва и какви възможности предлага за строителство на къщи, можете да разберете тук.
Въглеродният бетон като изследователски проект
Първата сграда, изработена от въглероден бетон Cube, която в момента се строи на Fritz-Förster-Platz в Дрезден, е проектирана не само като къща, в която хората работят и си взаимодействат, но и като място за представяне на ориентираната към бъдещето конструкция от въглероден бетон. Метод на строителство, който отваря множество възможности, както по отношение на дизайна, така и по отношение на устойчивото строителство. Със започването на строителството на първата в света къща от въглероден бетон - състояща се изцяло от неметална армировка - можем да погледнем назад в дълга и в същото време вълнуваща история.
Кубът също иска да бъде витрина за ориентираната към бъдещето конструкция от въглероден бетон.
Как започна всичко
Още в началото на 90-те години на миналия век учени от Техническия университет в Дрезден (TU Dresden) и Rheinisch-Westfälische Technische Universität Aachen (RWTH Aachen) излязоха с идеята да вмъкнат текстилни влакна под формата на решетъчна подложка в бетона. По това време идеята беше толкова абсурдна, че дори спонсорите изразиха опасения и помолиха строителната индустрия да бъде убедена преди всичко в това. За щастие големите строителни компании осъзнаха огромния потенциал на стоманобетоновия бетон и с техния подпис позволиха финансирането на изследователския проект. От 2014 г. Федералното министерство на образованието и научните изследвания също така насърчава разработването и внедряването на строителство от въглероден бетон на пазара в най-големия германски проект за строителни изследвания C3 - Carbon Concrete Composite.Над 160 партньори от компании и научни институции се занимаваха с 300 подпроекта с теми като производствени и преработвателни процеси, стандарти и одобрения, безопасност на труда, разрушаване, демонтаж и рециклиране.
Текстилен бетон срещу въглероден бетон: каква е разликата?
Под текстилен стоманобетон (TRC) се разбира композитен материал, направен от бетон и армировка, подобна на текстилен мат. Докато в началото на изследователския проект за производството на армировката са използвани главно устойчиви на алкали високоефективни стъклени влакна, днес въглеродните влакна, т.е. въглеродът, се оказват подходящият изходен материал за армиращата подложка и сега с форма на пръчка. Комбинацията от бетон и двата вида армировка е известна днес като въглероден бетон.
При производството на въглероден бетон въглеродът се използва като изходен материал за армировката, която често е под формата на рогозка.
Комбинацията от въглерод и бетон спестява ресурси
Бетонът има свойството да може да абсорбира големи сили на натиск, но почти никакви сили на опън. Следователно подложката или пръчковидната армировка, направена от въглерод, образува вътрешен компонент, който е в състояние да поеме тези сили на опън. Перфектно взаимодействие, което има много предимства - например икономия на материали до 80 процента, в зависимост от областта на приложение. Първият компонент, изработен от въглероден бетон, получил общо строително одобрение (abZ) от Германския институт за строителни технологии, е фасаден панел с дебелина само два сантиметра. За сравним фасаден панел от стоманобетон са необходими осем до десет сантиметра. Поради малкия обем бетон и значително по-леката въглеродна армировка, емисиите на CO2 могат да бъдат намалени с повече от една четвърт.Спестяванията на материали обаче не само водят до намаляване на свързаните с производството емисии на въглероден диоксид и консумацията на енергия, но също така спестяват ценни ресурси като пясък и вода.
Области на приложение на въглероден бетон: обновяване и ново строителство
С по-тънкостенна конструкция с въглероден бетон може да се спечели по-полезно пространство в района на новата сграда. Електрическата проводимост на въглеродните влакна също позволява интегрирането на допълнителни функции, като отопление на стените и индуктивно зареждане. Значително по-дългият живот, който се прогнозира на 200 (вместо на 60 до 80) години, играе важна роля в строителството на мостове. Химически инертната въглеродна армировка избягва ремонтни дейности.
Въглеродният бетон не само се оказва подходяща алтернатива на стоманобетона в нови сгради, композитният материал се използва и при обновяване на къщи или стари сгради. Чрез премахване на допълнителното бетонно покритие, необходимо за защита на ръждясалата стомана, могат да бъдат ремонтирани конструкции с тънък слой от половин сантиметър до един сантиметър въглероден бетон. Благодарение на лекотата на въглерода, армировката може да бъде положена много по-бързо при обновяване на силози или изграждане на тавани. Не е необходимо да се фиксира армировката със стенни анкери. Теглото на съществуващите тавани на сградите е леко увеличено от тънкия слой от въглероден бетон, така че армирането на съседните носещи компоненти като колони,Стените и основите могат да бъдат отхвърлени до голяма степен и използваемата височина на помещението е почти запазена.
Вляво: Двукамерен силоз в Uelzen е реновиран с въглероден бетон.
Вдясно: железопътен мост, реновиран с въглероден бетон, е в Найла.
Сравнение на разходите: въглерод срещу стомана
Ако погледнете разходите, на пръв поглед въглеродният бетон изглежда значително по-скъпият вариант: Един килограм стомана в момента струва 1 евро, а 1 килограм въглерод около 16 евро. Въглеродът обаче е четири пъти по-лек и до шест пъти по-стабилен от стоманата и по този начин постига 24 пъти по-добри показатели. Многобройни проекти, които вече са изпълнени, ясно показват, че използването на въглероден бетон не е задължително да бъде свързано с високи разходи. В публичен търг за поддръжка на железопътен мост в Найла въглеродният бетон преобладава над стоманобетона. Решаващият фактор беше рентабилната и рационална технология за ремонта. При обновяването на платформите на Deutsche Bahn скоростта беше от съществено значение. В този случай материалните разходи не бяха решаващи,но разходите за блокиращите времена на железопътната линия, тъй като лекотата на сглобяемите части от въглероден бетон спестява ценно време по време на монтажа.
Въглеродът (отдолу) е по-скъп, но също така по-лек и по-здрав от стоманата. Използването на въглероден бетон не е непременно свързано с по-високи разходи.
Въглероден бетон: затворен цикъл на материала
Според текущото състояние на изследванията сградите от въглероден бетон могат лесно да бъдат рециклирани. След разрушаване на сграда компонентите въглерод и бетон могат да бъдат разделени с чистота от 98 процента. За тази цел се използват установени процеси, които вече са известни от авиационната, автомобилната и спортната индустрия. Освен това предлаганите в търговската мрежа устройства и машини са подходящи както за разрушаване, така и за раздробяване на въглеродния бетон. Компонентите са сортирани с помощта на сензорно контролирани и базирани на камера системи. След това обработените въглеродни влакна могат да се използват за производството на нова подложка и армировка с форма на пръчка или като материал за производството на каросерии за автомобили или велосипедни рамки. Текущите изследвания са обещаващи и показватче досега не са открити фрагменти от дишащи влакна в размерния обхват на дефиницията на СЗО. Съответно не са необходими мерки извън обичайната безопасност на труда.
Къща от въглероден бетон Куб: Важен етап в историята на строителството
От началото на 2020 г. всички знания, които вече са получени за изграждането на въглероден бетон, са включени в проекта за фара Cube. Първата в света сграда от въглероден бетон е резултат от интензивното сътрудничество между бизнеса и науката. Кубът е изграден от две двойно извити усукващи се черупки и двуетажен куб, изработен от сглобяеми части от въглероден бетон - така наречената кутия. Сградата е проектирана от Henn Architects. Aib Bautzen GmbH отговаря за общото планиране. От една страна, сградата има за цел да демонстрира възможностите на материала, а от друга страна, да представи впечатляващо широкия спектър от възможности в архитектурата, технологиите и икономиката.Кубът с обща площ от 220 квадратни метра се изгражда върху парцела на ъгъла на Айнщайнщрасе и Целешер Вег в Дрезден. След завършването си сградата ще бъде подложена на обширен мониторинг по време на реално използване. Той служи от една страна като лаборатория, а от друга страна като място за събития за университетските операции на ТУ Дрезден. Тук се оценяват не само разходите за експлоатация и жизнения цикъл, но и дългосрочната пригодност по отношение на структурните, структурните и физическите аспекти на сградата.Тук се оценяват не само разходите за експлоатация и жизнения цикъл, но и дългосрочната пригодност по отношение на структурните, структурните и физическите аспекти на сградата.Тук се оценяват не само разходите за експлоатация и жизнения цикъл, но и дългосрочната пригодност по отношение на структурни, структурни и физически аспекти.
Your-Best-Home.net, изработен от въглероден бетон, има обща площ от 220 квадратни метра и също така е предназначен да служи като място за събития на университета.
Заключение: Въглеродният бетон ще играе важна роля в строителния свят
С появата на футуристичния Куб, въглеродна къща, изградена изцяло от неметална армировка, се демонстрира завладяващо взаимодействие между динамичен дизайн и кубистични влияния и икономическата ефективност на материала е илюстрирана в съответствие с всички изисквания на строителното законодателство. Поглеждайки в бъдещето, предприемачите и учените са уверени, че използването на тази иновативна технология вече е необратимо и все повече завладява пазара. Важна стъпка към успешното прилагане е предоставянето на насока за въглероден бетон до края на 2021 г. Изграждането на първата сграда от въглероден бетон и насоката създават важни предпоставки заза да се закрепи успешно този метод на строителство в строителния свят през следващите пет години.
авторите
Проф. Д-р-инж. Д-р инж. Ех Манфред Кърбах
Проф. Д-р-инж. Д-р инж. Eh Manfred Curbach учи строително инженерство в университета в Дортмунд от 1977 до 1982 г. и след това прави изследвания като асистент до докторат през 1987 г. в катедрите за бетонови и стоманобетонни конструкции, първо в университета в Дортмунд, по-късно в университета в Карлсруе. След няколко години практически опит в Köhler + Seitz, той поема стола за здрава конструкция в TU Dresden през 1994 г. През 2016 г. той бе отличен с президентската награда за бъдещето на Германия за своите изследвания върху въглеродния бетон.
авторите
Сандра Кранич
Сандра Кранич за първи път изучава немски като чужд език в Университета за приложни науки в Рацибуж, Полша. През 2007 г. тя се премества в Германия и през 2010 г. завършва бакалавърската си степен по медийни изследвания / медийна практика в Института за комуникационни изследвания към TU Дрезден. През 2013 г. тя получава магистърска степен по приложни медийни изследвания. Тя придоби първия си професионален опит в TU Bergakademie Freiberg в областта на връзките с обществеността. От 2015 г. тя отговаря за пресата и връзките с обществеността в най-големия германски проект за строителство C³ - Carbon Concrete Composite e. V. отговорен.