Istraživački projekt TU Dresden i TU Aachen uspio je postaviti temelje za prvu kocku od ugljičnih kuća na svijetu u Dresdenu. Namjera je dokazati da je ugljični beton kompozitni materijal budućnosti. U kojoj mjeri štedi materijal, resurse i CO 2 , gdje se koristi i koje mogućnosti nudi za izgradnju kuća, možete saznati ovdje.
Ugljični beton kao istraživački projekt
Prva zgrada izrađena od ugljikobetonske kocke, koja se trenutno gradi na Fritz-Förster-Platzu u Dresdenu, nije samo zamišljena kao kuća u kojoj ljudi rade i komuniciraju, već i kao mjesto predstavljanja za izgradnju orijentirane od karbonskog betona. Metoda gradnje koja otvara brojne mogućnosti, kako u pogledu dizajna, tako i održive gradnje. S početkom gradnje prve kuće na svijetu od ugljičnog betona - koja se u potpunosti sastoji od nemetalne armature - možemo se osvrnuti na dugu i uzbudljivu povijest.
Kocka također želi biti izlog buduće orijentirane konstrukcije od ugljičnog betona.
Kako je sve počelo
Već početkom 1990-ih znanstvenici s Tehničkog sveučilišta u Dresdenu (TU Dresden) i Rheinisch-Westfälische Technische Universität Aachen (RWTH Aachen) došli su na ideju da u beton ubace tekstilna vlakna u obliku mrežaste prostirke. U to je vrijeme ideja bila toliko apsurdna da su čak i sponzori izrazili zabrinutost i zatražili da se u to uvjere prije svega građevinska industrija. Srećom, velike građevinske tvrtke prepoznale su ogroman potencijal tekstilnog armiranog betona i svojim potpisom omogućile financiranje istraživačkog projekta. Od 2014. godine, Federalno ministarstvo obrazovanja i istraživanja također promovira razvoj i provedbu konstrukcije od ugljičnog betona na tržištu u najvećem njemačkom istraživačkom projektu C3 - Carbon Concrete Composite.Preko 160 partnera iz tvrtki i znanstvenih institucija bavilo se u 300 potprojekata s temama poput proizvodnih i prerađivačkih procesa, standarda i odobrenja, zaštite na radu, rušenja, rastavljanja i recikliranja.
Tekstilni beton nasuprot ugljičnom betonu: u čemu je razlika?
Pod tekstilnim armiranim betonom (TRC) podrazumijeva se kompozitni materijal izrađen od betona i armatura nalik tekstilnoj prostirci. Dok su se na početku istraživačkog projekta za proizvodnju armature koristila uglavnom alkalno otporna staklena vlakna visokih performansi, danas se karbonska vlakna, tj. Ugljik, pokazuju kao prikladni polazni materijal za armaturu u obliku prostirke, a sada u obliku šipke. Kombinacija betona i obje vrste armature danas je poznata kao ugljični beton.
U proizvodnji ugljičnog betona ugljen se koristi kao polazni materijal za armaturu, koji je često u obliku prostirke.
Kombinacija ugljika i betona štedi resurse
Beton ima svojstvo da može apsorbirati velike tlačne sile, ali gotovo nimalo vlačne sile. Prostirka ili armatura u obliku štapa izrađena od ugljika tvori unutarnju komponentu koja je u stanju preuzeti te vlačne sile. Savršena interakcija koja ima brojne prednosti - na primjer, ušteda materijala do 80 posto, ovisno o primjeni. Prva komponenta izrađena od ugljičnog betona, koja je dobila opće odobrenje za gradnju (abZ) od Njemačkog instituta za građevinsku tehnologiju, bila je fasadna ploča debljine samo dva centimetra. Za usporedivu fasadnu ploču izrađenu od armiranog betona potrebno je osam do deset centimetara. Zbog malog volumena betona i znatno lakšeg pojačanja ugljika, emisija CO2 smanjena je za više od četvrtine.Međutim, ušteda materijala ne samo da dovodi do smanjenja emisija ugljičnog dioksida povezanih s proizvodnjom i potrošnje energije, već također štedi vrijedne resurse poput pijeska i vode.
Područja primjene ugljičnog betona: obnova i nova gradnja
Konstrukcijom tanjih zidova s ugljikovim betonom može se dobiti korisniji prostor na području nove zgrade. Električna vodljivost ugljikovih vlakana također omogućuje integraciju dodatnih funkcija, poput zidnog grijanja i induktivnog punjenja. Znatno duži životni vijek, koji se predviđa za 200 (umjesto za 60 do 80) godina, igra važnu ulogu u izgradnji mostova. Kemijski inertna armirana armatura izbjegava popravke.
Ugljični beton se nije pokazao samo prikladnom alternativom armiranom betonu u novim zgradama, kompozitni materijal također se koristi u obnovi kuća ili starih zgrada. Uklanjanjem dodatnog betonskog pokrivača potrebnog za zaštitu rđavog čelika mogu se popraviti konstrukcije tankim slojem od pola centimetra do jednog centimetra ugljičnog betona. Zbog lakoće ugljika, armatura se može polagati puno brže prilikom obnove silosa ili gradnje stropova. Nije potrebno učvrstiti armaturu zidnim sidrima. Težina postojećih građevinskih stropova tek je malo uvećana tankim slojem ugljičnog betona, tako da ojačanje susjednih nosivih komponenata poput stupova,Zidovi i temelji mogu se uglavnom osloboditi i korisna visina prostorije gotovo se zadržava.
Lijevo: Dvokomorni silos u Uelzenu obnovljen je pomoću ugljičnog betona.
Desno: Željeznički most obnovljen ugljičnim betonom nalazi se u mjestu Naila.
Usporedba troškova: ugljik nasuprot čeliku
Ako pogledate troškove, na prvi pogled čini se da je ugljični beton znatno skuplja varijanta: Jedan kilogram čelika trenutno košta 1 euro, a 1 kilogram ugljika oko 16 eura. Međutim, ugljik je četiri puta lakši i do šest puta stabilniji od čelika te tako postiže 24 puta veće performanse. Brojni projekti koji su već provedeni jasno pokazuju da uporaba ugljičnog betona ne mora nužno biti povezana s visokim troškovima. Na javnom natječaju za održavanje željezničkog mosta u Naili ugljični beton je prevladao nad armiranim betonom. Odlučujući faktor bila je isplativa i racionalna tehnologija popravka. Pri obnovi platformi Deutsche Bahna, brzina je bila najvažnija. U ovom slučaju materijalni troškovi nisu bili presudni,ali troškovi vremena zatvaranja željezničke pruge, jer je lakoća montažnih dijelova od ugljičnog betona uštedjela dragocjeno vrijeme tijekom ugradnje.
Ugljik (dolje) je skuplji, ali također lakši i jači od čelika. Upotreba ugljičnog betona nije nužno povezana s većim troškovima.
Ugljični beton: zatvoreni ciklus materijala
Prema trenutnom stanju istraživanja, zgrade od ugljičnog betona mogu se lako reciklirati. Nakon što je zgrada srušena, dijelovi ugljik i beton mogu se odvojiti čistoćom od 98 posto. Za to se koriste ustaljeni procesi koji su već poznati iz zrakoplovne, automobilske i sportske industrije. Uz to, komercijalno dostupni uređaji i strojevi prikladni su i za rušenje i za drobljenje ugljičnog betona. Komponente su sortirane pomoću senzorski upravljanih sustava i sustava temeljenih na kameri. Prerađena ugljična vlakna tada se mogu koristiti za proizvodnju novih ojačanja u obliku prostirke i šipke ili kao materijal za proizvodnju karoserija automobila ili okvira za bicikle. Trenutna istraživanja obećavaju i pokazujuda do sada nisu pronađeni fragmenti vlakana koji se mogu udisati u rasponu veličina prema definiciji SZO. Sukladno tome, nisu potrebne mjere izvan uobičajene zaštite na radu.
Kuća od ugljično betonske kocke: Prekretnica u povijesti gradnje
Od početka 2020. godine, sve stečeno znanje o gradnji ugljičnog betona ugrađeno je u projekt svjetionika Cube. Prva zgrada na svijetu izrađena od ugljičnog betona rezultat je intenzivne suradnje poslovanja i znanosti. Kocka se sastoji od dvije dvostruko zakrivljene zavojne školjke i dvoetažne kocke izrađene od montažnih dijelova od ugljičnog betona - takozvane kutije. Zgradu su dizajnirali Henn Architects. Aib Bautzen GmbH odgovoran je za generalno planiranje. S jedne strane, zgrada je namijenjena demonstraciji izvedbe materijala, a s druge strane impresivnom predstavljanju širokog spektra mogućnosti u arhitekturi, tehnologiji i gospodarstvu.Kocka ukupne površine 220 četvornih metara gradi se na parceli na uglu Einsteinstrasse i Zellescher Wega u Dresdenu. Nakon završetka, zgrada će biti podvrgnuta opsežnom nadzoru tijekom stvarne uporabe. S jedne strane služi kao laboratorij, a s druge strane kao mjesto događaja za sveučilišne operacije TU Dresden. Ovdje se ne procjenjuju samo troškovi rada i životnog ciklusa, već i dugoročna prikladnost s obzirom na strukturne, strukturne i fizičke aspekte zgrade.Ovdje se ne procjenjuju samo troškovi rada i životnog ciklusa, već i dugoročna prikladnost s obzirom na strukturne, strukturne i fizičke aspekte zgrade.Ovdje se ne procjenjuju samo troškovi rada i životnog ciklusa, već i dugoročna prikladnost s obzirom na strukturne, strukturne i fizičke aspekte zgrade.
Your-Best-Home.net izrađen od ugljičnog betona ima ukupnu površinu od 220 četvornih metara, a namijenjen je i služenju mjesta događaja za sveučilište.
Zaključak: Ugljični beton igrat će važnu ulogu u svijetu gradnje
Pojavom futurističke Kocke, karbonske kuće izgrađene u potpunosti od nemetalne armature, pokazuje se fascinantna interakcija između dinamičkog dizajna i kubističkih utjecaja, a ekonomska učinkovitost materijala prikazuje se u skladu sa svim zahtjevima građevinskog zakona. Gledajući u budućnost, poduzetnici i znanstvenici uvjereni su da je upotreba ove inovativne tehnologije već nepovratna i sve više osvaja tržište. Važan korak ka uspješnoj provedbi je davanje smjernica za ugljični beton do kraja 2021. Izgradnja prve zgrade od ugljičnog betona i smjernica stvaraju važne preduvjete zakako bi se ovaj način gradnje uspješno usidrio u svijetu gradnje tijekom sljedećih pet godina.
autori
Prof. Dr. Ing. Dr.-Ing. Eh Manfred Curbach
Prof. Dr. Ing. Dr.-Ing. Eh Manfred Curbach studirao je građevinarstvo na Sveučilištu u Dortmundu od 1977. do 1982., a zatim je istraživao kao istraživač-asistent do doktorata 1987. na stolicama za betonsku i armiranobetonsku konstrukciju, prvo na Sveučilištu u Dortmundu, a kasnije na Sveučilištu u Karlsruheu. Nakon nekoliko godina praktičnog iskustva u tvrtki Köhler + Seitz, preuzeo je stolicu za čvrstu gradnju u TU Dresden 1994. godine. 2016. godine dobio je njemačku nagradu saveznog predsjednika za budućnost za istraživanje ugljičnog betona.
autori
Sandra Kranich
Sandra Kranich prvi je put studirala njemački kao strani jezik na Sveučilištu primijenjenih znanosti u Racibórzu u Poljskoj. 2007. godine preselila se u Njemačku, a 2010. godine diplomirala je istraživanje medija / medijsku praksu na Institutu za komunikacijske studije TU Dresden. 2013. godine magistrirala je primijenjena istraživanja medija. Prvo profesionalno iskustvo stekla je na TU Bergakademie Freiberg u području odnosa s javnošću. Od 2015. godine odgovorna je za tisak i odnose s javnošću u najvećem njemačkom istraživačkom projektu C³ - Carbon Concrete Composite e. V. odgovoran.