Бетон, армированный углеродным волокном, ускоряется в Германии

Технический университет Дрездена в Германии объявил о начале строительства своего демонстрационного дома C³ tech CUBE, известного как Carbonhaus. TU Dresden утверждает, что двухэтажное здание площадью 220 квадратных метров станет первым в мире зданием, полностью построенным из бетона, армированного углеродным волокном.

Проект стоимостью 5 миллионов евро, финансируемый Федеральным министерством образования и исследований Германии, стартовал в 2017 году и завершится весной 2021 года в здании университета, включающем классную комнату, лабораторию и помещения для презентаций. Хотя фундамент был заложен в марте 2020 года, дальнейшее строительство возобновилось только сейчас из-за задержки, вызванной коронавирусом.

Дизайн, усовершенствованный мюнхенской архитектурной фирмой HENN, демонстрирует легкий вес и формуемость бетона, армированного углеродным волокном, благодаря его «скручивающемуся» элементу и, как сообщил Джон Колфилд в статье Building Design + Construction , 24-метровая бесшовная бетонная стена.

«Твист» образован двумя панцирными элементами, которые служат стеной и крышей. Другой основной элемент - это сборный двухуровневый короб. Для обеих секций используется бетон, армированный углеродным волокном. После завершения строительство будет около 40 метров в длину, 7,2 метра в ширину и 6,9 метра в высоту.

Проект C³ - Carbon Concrete Composite в настоящее время является крупнейшим исследовательским проектом в строительной отрасли Германии. Углеродобетон из композитного материала исследуется, разрабатывается и все шире применяется на практике (с 2006 г.) с помощью консорциума, состоящего из более чем 150 партнеров и более 300 индивидуальных проектов.

Самый широко используемый в мире материал после воды - бетон - всегда приводил к высокому расходу сырья. Только на производство цемента приходится 6,5% общих выбросов углекислого газа, что примерно в три раза больше CO ₂ испускается мировой авиацией.

Посвящается изучению новых строительных стратегий с использованием углеродного волокна.
Конкретно, 12 миллионов евро в течение 4 лет профинансируют 26 исследователей. Они будут стремиться не только к замене прежнего бетона, армированного сталью, но и разрабатывать новые стратегии проектирования с учетом свойств бетона, армированного углеродным волокном.

Проект возглавляет доктор Манфред Курбах, давний исследователь углеродного волокна и текстильного бетона из TU Dresden. Он называется «Строительство будущего:CRC / TR 280. Стратегии проектирования конструкций из углеродного бетона с минимальным использованием материалов. - Основы нового способа строительства ».

Партнерами являются RWTH Ахенский университет (Ахен, Германия) и Институт полимерных исследований им. Лейбница (IPF, Дрезден). Отрывок из синопсиса проекта объясняет:

«Новые материалы позволяют создавать новые конструкции и новые методы строительства. Это звучит довольно просто, но зачастую предстоит еще долгий путь. В архитектурном проектировании инновационные процессы занимают особенно много времени из-за высоких требований к безопасности и долговечности, а также сложных процедур стандартизации и утверждения. Это тем более справедливо для сочетаний высокоэффективных строительных материалов, таких как текстильно-армированный бетон и углеродный бетон, что приведет к смене парадигмы, если не к революции в строительстве из бетона, самого важного строительного материала в мире с точки зрения объема.

«Использование углеродного бетона может значительно снизить как огромное потребление ресурсов, так и выброс CO ₂ выбросы строительной отрасли, в то же время предоставляя доступ к дополнительным функциям. Однако первые строительные проекты показали, что, несмотря на новые возможности,… обычные материалы просто заменяются. Полный потенциал инновационного композитного материала из углеродного бетона будет реализован в будущем только в том случае, если он будет сочетаться с разумными стратегиями проектирования.

«Глубокие фундаментальные исследования, а также целостный подход. являются предпосылками для поиска подходящих методов проектирования, моделирования и проектирования с использованием новых строительных материалов. Для композитного углеродного бетона это подразумевает принципы облегченной конструкции, адаптированные к материалу. … Разработка новых структур тесно связана с вопросами технологичности, принимая во внимание как сопутствующую оценку устойчивости продукта, так и надлежащую доработку самого композита.

«Стратегии строительства, которые окажутся эффективными, позволят создавать совершенно разные формы. Новые стратегии проектирования и комбинации материалов позволят сократить потребление ресурсов и энергии благодаря ранее неизвестным принципам облегчения конструкции, в то же время обеспечивая высокую пригодность для использования, структурную безопасность и долговечность. Кроме того, эти новые стратегии и композиции отражаются в амбициозной эстетике, которая может развиться в новое «искусство конструирования» ».

Углеродное волокно для армирования бетона в больших объемах

Новостной сюжет «Бетонная арматура из углерода в больших объемах» был опубликован в январе 2020 года компанией Breton, а затем в марте - компанией BFT International , признанный отраслевой журнал производителей бетона и сборных железобетонных изделий. Компания Hitexbau (Аугсбург, Германия) разработала высокоавтоматизированную производственную линию для армирования углеродным волокном, обеспечивающую большие размеры, а также большие объемы. Решетки доступны в виде рулонов или листов и, как сообщается, позволяют использовать бетон с большим диаметром зерна до 16 миллиметров.

Компания Hitexbau утверждает, что в сочетании со специальными покрытиями текстильных арматурных конструкций и различными составами бетона, эти арматуры позволяют получить бетон с максимальной прочностью на сжатие 3300 ньютонов на квадратный метр.

С 2015 года Hitexbau работает в тесном сотрудничестве с TU Dresden и RWTH Aachen над разработкой текстильных армирующих материалов из углеродного волокна для строительства и строительства. Помимо поставки подкрепления, он предлагает разработку продуктов и лабораторные испытания.

Примечание редактора: Altus Group (Гринвилл, Южная Каролина, США) - это альянс производителей сборного железобетона, который приносит инновационные технологии на строительный рынок. По состоянию на 2017 год его участники выполнили более 1400 проектов с использованием технологии CarbonCast, армированной углепластиком, на общую сумму 40 миллионов футов ² . (3,7 млн ​​м ² ). Прочтите о технологии CarbonCast, разработанной совместно с компанией Chomarat North America (Уильямстон, Южная Каролина, США) с использованием ее продукта C-GRID, в статье 2017 года:«Более высокие характеристики сборного железобетона с использованием углепластика».