Ludzie zawsze odczuwali potrzebę rozwoju. Dotyczy to również budownictwa. Cement, a później również beton, są naszym materiałem budowlanym od bardzo dawna. Ta metoda konstrukcji została rozwinięta poprzez dodanie zbrojenia stalowego w celu zwiększenia wytrzymałości betonu na rozciąganie. Niestety, pomimo pokrycia betonem, stal w pewnym momencie rdzewieje i konieczna będzie renowacja. Ale czy 'nie istnieje inny sposób? Alternatywą dla klasycznego betonu zbrojonego jest beton węglowy.
Od Bundeswehry do budownictwa
Alexander jest jednym z dwóch dyrektorów zarządzających CarboCon GmbH z siedzibą w Dreźnie. CarboCon jest produktem ubocznym Politechniki w Dreźnie, mającym na celu wprowadzenie na rynek betonu węglowego pochodzącego z badań jako alternatywnego materiału budowlanego dla betonu zbrojonego.
Po maturze poszedł na rok do wojska. Tam spotkał oficera, który wykonywał pionierską pracę jako inżynier budownictwa, i postanowił podjąć decyzję o rozpoczęciu studiów inżynierskich. Został asystentem naukowym na TU Dresden, gdzie pracował nad betonem węglowym , aż do momentu przejścia bezpośrednio na CarboCon w 2018 roku.
W CarboCon pełni funkcję dyrektora technicznego i zajmuje się planowaniem projektów budowlanych z wykorzystaniem zrównoważonych materiałów budowlanych, w szczególności oczywiście betonu węglowego. W swojej pracy najbardziej podoba mu się możliwość konserwacji konstrukcji dzięki renowacji z użyciem betonu węglowego.
Dlaczego potrzebujemy alternatywy dla betonu zbrojonego?
Beton zbrojony jest obecnie jednym z najczęściej stosowanych materiałów budowlanych na świecie. Zbrojenie wykonane ze stali, zabezpieczone przed korozją grubą warstwą betonu. Zwłaszcza mosty od dziesięcioleci są budowane niemal w całości ze zbrojonego betonu. Ochrona przed rdzą nie zawsze działa w przypadku kilku centymetrów betonu. W szczególności mosty często wymagają gruntownej renowacji lub nawet renowacji. Oczywiście za każdym razem wiąże się to z dużymi nakładami surowców i energii , co z kolei powoduje powstanie dużej ilości CO2.
A co jeśli zamiast stali, która rdzewieje, użyjemy jako wzmocnienia materiału, który nie rdzewieje? Pomysł ten ma ponad 30 lat i przeprowadzono w tym kierunku wiele badań. Węgiel doskonale sprawdza się jako materiał: trwałe i nierdzewne. W ten sposób przyjęto i dalej rozwijano system żelbetowy.
Beton węglowy jako zrównoważony materiał budowlany
Z czego wykonany jest beton węglowy? Podobnie jak w przypadku betonu zbrojonego, mamy tutaj do czynienia z dwoma komponentami: Węgiel i beton. Beton przejmuje siły ściskające, natomiast zbrojenie węglowe odpowiada za siły rozciągające. Jako zbrojenie wstawiane są pręty lub kraty węglowe. Stalowe zbrojenie zastępujemy nierdzewnym zbrojeniem węglowym.
Węgiel jest wytwarzany z włókien naftowych lub z włókien poliakrylonitrylowych (PAN) i przetwarzany na włókna o wysokiej wydajności za pomocą impregnacji. Tysiące cienkich jak płytka włókien łączy się w przędzę, z której na koniec formowane są pręciki, z których powstaje cienka siatka. W rezultacie węgiel osiąga bardzo wysoki poziom wydajności , w liczbach około sześcio- lub siedmiokrotnie wyższych niż w przypadku stali.
Oczywiście węgiel nie musi być sam w sobie zrównoważony. Ponieważ jest jednak bardziej wydajny niż stal i nie rdzewieje, nie wymaga tak grubej warstwy betonu. Dzięki betonowi węglowemu można zaoszczędzić do 80% betonu w porównaniu z betonem zbrojonym. Podczas budowy potrzebujemy nie tylko mniej betonu, ale również konstrukcja jest trwalsza, ponieważ nie rdzewieje. Te dwa punkty sprawiają, że budowanie z betonu węglowego jest tak zrównoważone i stanowi prawdziwą alternatywę!
Mało tego: Istnieje już wiele różnych podejść do uczynienia produkcji i przetwarzania włókien węglowych bardziej zrównoważonymi w przyszłości.
Obszary zastosowania betonu węglowego
Oczywiście chcemy wiedzieć, w jakich obszarach stosuje się beton węglowy i dlaczego jest to tak dobry pomysł. Alexander wyjaśnia, że istnieją dwa główne obszary zastosowania betonu węglowego:
- Nowy budynek z betonu węglowego
- Wbudowanie w istniejące konstrukcje z betonu węglowego
Duży obszar stanowi oczywiście nowa konstrukcja z betonu zbrojonego zamiast z betonu zbrojonego. Dzięki właściwościom włókien węglowych konstrukcje budowlane mogą być węższe i bardziej stabilne. Pozwala to zaoszczędzić około 50% betonu. Ponadto istnieje długowieczność , ponieważ węgiel nie rdzewieje.
- „ Jeśli powiemy, że po prostu wydłużymy okres użytkowania dwukrotnie w stosunku do tego, który mamy obecnie, uzyskalibyśmy dużą wartość dodaną”.
Alexander postrzega garaże jako problem w dzisiejszych budynkach. Zbrojony beton musi być stale odnawiany lub malowany. Dzięki wzmocnieniu z włókien węglowych nie mielibyśmy już tych problemów, a garaże mogłyby przetrwać 100, a nawet 200 lat.
Innym obszarem jest praca z istniejącym betonem węglowym. Niestety, w Niemczech wyburza się zbyt wiele, co nie jest do końca plusem dla zrównoważonego rozwoju. Beton węglowy można zastosować do ochrony istniejącej konstrukcji.
W przypadku zbrojenia stropu konwencjonalnego konieczne byłoby zastosowanie betonu natryskowego o grubości od 7 do 10 cm. Zwykły koc nie jest w stanie poradzić sobie z takim ciężarem. A więc'prościej jest po prostu wyburzyć budynek i odbudować go, czyż nie? Alexander podaje znacznie lepszą metodę.
Na istniejącą konstrukcję nakładana jest cienka warstwa betonu węglowego ; Zwykle wystarcza grubość około 1 cm. Tutaj powierzchnia sufitu jest nieco chropowata. Następnie natryskiwany jest specjalny, drobnoziarnisty beton o grubości około 3-4 mm. Następnie układana jest siatka węglowa i dokładana jest kolejna warstwa betonu drobnego, tak aby zbrojenie na końcu nie przekraczało 1 cm.
Ta dodatkowa warstwa zwykle nie stanowi problemu, nawet dla zabytków, ale pozwala uzyskać ogromne wzmocnienie stropu o nośności 200-300%. Istniejące budynki można zatem zabezpieczyć betonem węglowym - jest to najbardziej zrównoważona forma konstrukcji.
Beton węglowy i przyszłość budownictwa
Pierwsze parkingi i kładki dla pieszych zostały już wykonane z betonu węglowego. Powoli pojawiają się również mosty o transporcie ciężkim. Z tego innowacyjnego materiału budowlanego można budować nawet domy. Tymczasem różnica w cenie w porównaniu z budownictwem z betonu zbrojonego nie jest już zbyt duża - stosunek ceny do wydajności w zakresie trwałości i trwałości jest oczywiście znacznie lepszy. Zadajemy sobie pytanie: Dlaczego więc'nie więcej osób buduje z betonu węglowego?
- " W Niemczech istnieje przeszkoda,'ponieważ nie mamy'jeszcze standardu. "
Prawie tak myśleliśmy. Bez normy lub wytycznych wprowadzanie nowych materiałów budowlanych na rynek w Niemczech jest niestety bardzo trudne. W każdym przypadku należy uzyskać zgodę. Typowe również dla niemieckiego budownictwa: Architekci i projektanci budynków rzadko mają odwagę próbować nowych rzeczy, zwłaszcza jeśli nie ma jeszcze standardu. Jak wszystko w niemieckiej branży budowlanej, może to zająć trochę czasu.
Alexander podkreśla, że nawet w bardzo konserwatywnej branży , takiej jak budownictwo, należy zawsze szukać nowych sposobów na dalsze ulepszenie tego, co już istnieje. Chciałby również doradzić przyszłym inżynierom, aby odważyli się pracować z nowymi materiałami i metodami konstrukcyjnymi, po prostu je wypróbować. Oczywiście możemy to tylko poprzeć. Inżynieria w Niemczech musi stać się bardziej otwarta na nowe pomysły.
Alexander, jaki jest twój ulubiony budynek?
Nie ma bezpośredniej ulubionej struktury. Ale daje nam do zrozumienia, że w szczególności konstrukcje powłokowe wciąż robią na nim duże wrażenie. Fascynuje go możliwość łączenia dużych powierzchni bez słupów.
Możemy to całkowicie zrozumieć. Eleganckie budynki są naprawdę piękne. Dziękujemy za odwiedzenie nas!
.png?mw=512&hash=ea9bf0ab53a4fb0da5c4ed81d32d53360ab2820c)
.jpg?mw=350&hash=8f312d6c75a747d88bf9d0f5b1038595900b96c1)
