Raziskovalnemu projektu TU Dresden in TU Aachen je uspelo postaviti temelje za prvo kocko ogljikove hiše na svetu v Dresdnu. Namenjen je dokazovanju, da je ogljikov beton sestavljeni material prihodnosti. V kolikšni meri prihrani material, vire in CO 2 , kje se uporablja in kakšne možnosti ponuja za gradnjo hiš, lahko izveste tukaj.
Ogljikov beton kot raziskovalni projekt
Prva stavba iz ogljikovega betona Cube, ki jo trenutno gradijo na Fritz-Förster-Platz v Dresdnu, ni bila zasnovana le kot hiša, v kateri ljudje delajo in komunicirajo, temveč tudi kot mesto zastopanja za v prihodnost usmerjeno gradnjo iz betona. Način gradnje, ki odpira številne možnosti, tako v smislu oblikovanja kot trajnostne gradnje. Z začetkom gradnje prve hiše iz ogljikovega betona na svetu, ki je v celoti sestavljena iz nekovinske armature, se lahko ozremo nazaj v dolgo in razburljivo zgodovino.
Cube želi biti tudi izložba za v prihodnost usmerjeno gradnjo iz ogljikovega betona.
Kako se je vse začelo
Že v začetku devetdesetih let so znanstveniki s Tehnične univerze v Dresdnu (TU Dresden) in Rheinisch-Westfälische Technische Universität Aachen (RWTH Aachen) prišli na idejo, da bi v beton vstavili tekstilna vlakna v obliki mrežaste preproge. Takrat je bila ideja tako absurdna, da so celo sponzorji izrazili zaskrbljenost in prosili, naj se o njej prepriča predvsem gradbena industrija. Na srečo so velika gradbena podjetja prepoznala izjemen potencial tekstilnega armiranega betona in s svojim podpisom omogočila financiranje raziskovalnega projekta. Zvezno ministrstvo za izobraževanje in raziskave že od leta 2014 v največjem nemškem projektu raziskav zgradb C3 - Carbon Concrete Composite spodbuja razvoj in izvajanje gradnje iz ogljikovega betona na trgu.Več kot 160 partnerjev iz podjetij in znanstvenih ustanov se je v 300 podprojektih ukvarjalo s temami, kot so proizvodni in predelovalni procesi, standardi in odobritve, varnost pri delu, rušenje, razstavljanje in recikliranje.
Tekstilni beton proti ogljikovemu betonu: Kakšna je razlika?
Pod tekstilno armiranim betonom (TRC) se razume, da je sestavljen material iz betona in tekstilna armatura, podobna preprogi. Medtem ko so bili na začetku raziskovalnega projekta za izdelavo ojačitve uporabljena predvsem visoko zmogljiva steklena vlakna, odporna na alkalije, se danes ogljikova vlakna, tj. Kombinacija betona in obeh vrst armatur je danes znana kot ogljikov beton.
Pri izdelavi ogljikovega betona se ogljik uporablja kot izhodni material za ojačitev, ki je pogosto v obliki preproge.
Kombinacija ogljika in betona prihrani vire
Beton ima lastnost, da lahko absorbira velike tlačne sile, skoraj pa brez nateznih sil. Preproga ali palicasta ojačitev iz ogljika torej tvori notranjo komponento, ki je sposobna prevzeti te natezne sile. Popolna interakcija, ki ima številne prednosti - na primer prihranek materiala do 80 odstotkov, odvisno od aplikacije. Prva komponenta iz ogljikovega betona, ki jo je nemški inštitut za gradbeno tehnologijo prejel splošno odobritev stavbe (abZ), je bila fasadna plošča debeline le dva centimetra. Za primerljivo fasadno ploščo iz armiranega betona je potrebnih osem do deset centimetrov. Zaradi majhne količine betona in bistveno lažje ogljikove ojačitve bi lahko emisije CO2 zmanjšali za več kot četrtino.Vendar prihranek materiala ne vodi le do zmanjšanja emisij ogljikovega dioksida in porabe energije, povezane s proizvodnjo, temveč tudi prihrani dragocene vire, kot sta pesek in voda.
Področja uporabe ogljikovega betona: prenova in nova gradnja
S tanjšo steno z ogljikovim betonom lahko v novi stavbi pridobimo več uporabnega prostora. Električna prevodnost ogljikovih vlaken omogoča tudi integracijo dodatnih funkcij, kot sta ogrevanje sten in induktivno polnjenje. Bistveno daljša življenjska doba, ki je predvidena v 200 (namesto v 60 do 80) letih, igra pomembno vlogo pri gradnji mostu. Kemično inertna ojačitev z ogljikom preprečuje popravila.
Ogljikov beton se ni izkazal le kot primerna alternativa armiranemu betonu v novih stavbah, kompozitni material se uporablja tudi pri obnovi hiš ali starih zgradb. Z odstranitvijo dodatnega betonskega pokrova, ki je potreben za zaščito rjavečega jekla, je mogoče popraviti konstrukcije s tanko plastjo od pol centimetra do enega centimetra ogljikovega betona. Zaradi lahkotnosti ogljika lahko ojačitev položimo veliko hitreje pri obnovi silosov ali gradnji stropov. Armature ni treba pritrditi s stenskimi sidri. Teža obstoječih zgornjih meja stavb se le nekoliko poveča s tanko plastjo ogljikovega betona, tako da se ojačitev sosednjih nosilnih delov, kot so stebri,Stene in temelje lahko v veliki meri oprostite in uporabna višina prostora je skoraj ohranjena.
Levo: Dvokomorni silos v Uelzenu je bil obnovljen z uporabo ogljikovega betona.
Desno: V Naili je železniški most, obnovljen z ogljikovim betonom.
Primerjava stroškov: ogljik proti jeklu
Če pogledate stroške, se na prvi pogled zdi ogljikov beton bistveno dražja varianta: en kilogram jekla trenutno stane 1 evro, kilogram ogljika pa okoli 16 evrov. Vendar je ogljik štirikrat lažji in do šestkrat stabilnejši od jekla in tako doseže 24-krat večjo zmogljivost. Številni že izvedeni projekti jasno kažejo, da uporaba ogljikovega betona ni nujno povezana z visokimi stroški. Na javnem razpisu za vzdrževanje železniškega mostu v Naili je ogljikov beton prevladoval nad armiranim betonom. Odločilna je bila stroškovno učinkovita in racionalna tehnologija popravila. Pri prenovi peronov Deutsche Bahn je bila bistvenega pomena hitrost. V tem primeru materialni stroški niso bili odločilni,ampak stroški zapore železniške proge, ker so lahkotnost montažnih delov iz ogljikovega betona prihranila dragocen čas med vgradnjo.
Ogljik (spodaj) je dražji, a tudi lažji in močnejši od jekla. Uporaba ogljikovega betona ni nujno povezana z višjimi stroški.
Ogljikov beton: zaprt cikel materialov
Glede na trenutno stanje raziskav je mogoče zgradbe iz ogljikovega betona enostavno reciklirati. Po porušeni zgradbi lahko sestavni deli ogljik in beton ločimo s čistočo 98 odstotkov. Za to se uporabljajo uveljavljeni procesi, ki so že znani iz letalske, avtomobilske in športne industrije. Poleg tega so komercialno dostopne naprave in stroji primerni tako za rušenje kot tudi za drobljenje ogljikovega betona. Komponente so razvrščene s pomočjo senzorjev in sistemov, ki temeljijo na kamerah. Predelana ogljikova vlakna se nato lahko uporabijo za izdelavo novih ojačitev v obliki preproge in palice ali kot material za izdelavo karoserij ali okvirjev koles. Trenutne raziskave so obetavne in kažejoda do zdaj niso našli nobenih vdihljivih fragmentov vlaken v obsegu velikosti po definiciji SZO. V skladu s tem niso potrebni nobeni ukrepi, ki presegajo običajno varnost pri delu.
Hiša iz ogljikovega betona Cube: Mejnik v zgodovini stavb
Od začetka leta 2020 je že pridobljeno znanje o gradnji iz ogljikovega betona vključeno v projekt svetilnika Cube. Prva stavba iz ogljikovega betona na svetu je rezultat intenzivnega sodelovanja med gospodarstvom in znanostjo. Kocko sestavljata dve dvojno ukrivljeni zasukani lupini in dvonadstropna kocka iz montažnih delov iz ogljikovega betona - tako imenovana škatla. Stavbo so zasnovali Henn Architects. Za splošno načrtovanje je odgovoren Aib Bautzen GmbH. Stavba je po eni strani namenjena predstavitvi zmogljivosti materiala, po drugi pa impresivno predstavlja široko paleto možnosti v arhitekturi, tehnologiji in gospodarstvu.Kocko s skupno površino 220 kvadratnih metrov gradijo na parceli na vogalu Einsteinstrasse in Zellescher Weg v Dresdnu. Po dokončanju bo stavba predmet obsežnega nadzora med dejansko uporabo. Po eni strani služi kot laboratorij, po drugi strani pa kot prizorišče za univerzitetno delovanje TU Dresden. Tu se ne ocenjujejo samo stroški obratovanja in življenjskega cikla, temveč tudi dolgoročna primernost glede strukturnih, strukturnih in fizičnih vidikov stavbe.Tu se ne ocenjujejo samo stroški obratovanja in življenjskega cikla, temveč tudi dolgoročna primernost glede strukturnih, strukturnih in fizičnih vidikov stavbe.Tu se ne ocenjujejo samo stroški obratovanja in življenjskega cikla, temveč tudi dolgoročna primernost glede strukturnih, strukturnih in fizičnih vidikov stavbe.
Your-Best-Home.net iz ogljikovega betona ima skupno površino 220 kvadratnih metrov in naj bi služil tudi kot prizorišče za univerzo.
Zaključek: Ogljikov beton bo imel pomembno vlogo v gradbenem svetu
Z nastankom futuristične kocke, ogljikove hiše, zgrajene v celoti iz nekovinske ojačitve, se pokaže fascinantna interakcija med dinamičnim dizajnom in kubističnimi vplivi, ekonomska učinkovitost materiala pa je prikazana v skladu z vsemi zahtevami gradbene zakonodaje. V prihodnosti so podjetniki in znanstveniki prepričani, da je uporaba te inovativne tehnologije že nepovratna in vedno bolj osvaja trg. Pomemben korak k uspešni izvedbi je zagotovitev smernice za ogljikov beton do konca leta 2021. Gradnja prve stavbe iz ogljikovega betona in smernica ustvarjajo pomembne predpogoje zada bi lahko v naslednjih petih letih ta način gradnje uspešno zasidrali v gradbenem svetu.
avtorji
Prof. Dr. -Inž. Dr.-Ing. Eh Manfred Curbach
Prof. Dr. Inž. Dr.-Ing. Eh Manfred Curbach je med letoma 1977 in 1982 študiral gradbeništvo na univerzi v Dortmundu, nato pa raziskoval kot asistent za raziskave do doktorata leta 1987 na katedrah za betonske in armiranobetonske konstrukcije, najprej na univerzi v Dortmundu in kasneje na univerzi v Karlsruheju. Po nekaj letih praktičnih izkušenj v podjetju Köhler + Seitz je leta 1994 prevzel stol za trdno gradnjo v TU Dresden. Leta 2016 je za raziskave ogljikovega betona prejel nemško nagrado zveznega predsednika za prihodnost.
avtorji
Sandra Kranich
Sandra Kranich je najprej študirala nemščino kot tuji jezik na poklicni univerzi v Racibórzu na Poljskem. Leta 2007 se je preselila v Nemčijo in leta 2010 diplomirala iz raziskav medijev / medijske prakse na Inštitutu za komunikacijske študije na TU Dresden. Leta 2013 je magistrirala iz uporabnih raziskav medijev. Prve poklicne izkušnje je pridobila v TU Bergakademie Freiberg na področju odnosov z javnostmi. Od leta 2015 je odgovorna za tisk in stike z javnostmi v največjem nemškem raziskovalnem projektu zgradb C³ - Carbon Concrete Composite e. V. odgovoren.
