Le persone hanno sempre sentito il bisogno di svilupparsi. Questo vale anche per le costruzioni. Il cemento, e in seguito anche il calcestruzzo, sono i nostri materiali da costruzione da molto tempo. Questo metodo di costruzione è stato ulteriormente sviluppato quando è stata aggiunta l'armatura in acciaio per aumentare la resistenza a trazione del calcestruzzo. Sfortunatamente, nonostante il rivestimento in calcestruzzo, l'acciaio ad un certo punto si arrugginisce e sarà necessario un rinnovamento. Ma'non c'è un altro modo? Un'alternativa al cemento armato classico è il cemento al carbonio.
Dalla Bundeswehr al settore edile
Alexander è uno dei due amministratori delegati di CarboCon GmbH con sede a Dresda. La stessa CarboCon è uno spin-off della TU Dresden al fine di portare il calcestruzzo al carbonio dalla ricerca al mercato come materiale da costruzione alternativo al cemento armato.
Dopo essersi diplomato al liceo, è andato alle forze armate per un anno. Lì incontrò un ufficiale che stava svolgendo un lavoro pionieristico come ingegnere civile e decise di osare studiare ingegneria. È diventato assistente di ricerca presso la TU Dresden, dove ha lavorato sul calcestruzzo al carbonio fino a quando non è passato direttamente a CarboCon nel 2018.
In CarboCon, funge da direttore tecnico e si occupa della pianificazione di progetti di costruzione con materiali da costruzione sostenibili, in particolare il calcestruzzo di carbonio, ovviamente. Ciò che gli piace di più del suo lavoro è la possibilità di preservare le strutture grazie a una ristrutturazione con calcestruzzo al carbonio.
Perché abbiamo bisogno di un'alternativa al cemento armato?
Il cemento armato è oggi uno dei materiali da costruzione più utilizzati al mondo. Armatura in acciaio, protetta da uno spesso strato di calcestruzzo per proteggerla dalla ruggine. I ponti, in particolare, sono stati costruiti quasi interamente in cemento armato per decenni. La protezione dalla ruggine non funziona sempre con diversi centimetri di calcestruzzo. I ponti, in particolare, spesso devono essere ampiamente ristrutturati o addirittura rinnovati. Naturalmente, questo costa ogni volta molte materie prime ed energia , il che a sua volta crea molta CO2.
Ma cosa succede se, invece dell'acciaio, che arrugginisce, usiamo un materiale come armatura che non arrugginisce? Questa idea ha più di 30 anni e molte ricerche sono state fatte in questa direzione. Il carbonio è perfetto come materiale: durevole e antiruggine. Quindi il sistema del cemento armato è stato adottato e sviluppato ulteriormente.
Il calcestruzzo al carbonio come materiale da costruzione sostenibile
Di cosa è fatto il calcestruzzo al carbonio? Come per il cemento armato, qui abbiamo i nostri due componenti: Carbonio e calcestruzzo. Il calcestruzzo assorbe le forze di compressione, mentre l' armatura in carbonio è responsabile delle forze di trazione. Ci sono barre di carbonio o griglie di carbonio che vengono inserite come armatura. Stiamo sostituendo, per così dire, l'armatura in acciaio con un'armatura antiruggine in carbonio.
Il carbonio è costituito da petrolio o da fibre di poliacrilonitrile (PAN) e trasformato in fibre ad alte prestazioni mediante un'impregnazione. Migliaia di fibre sottilissime sono legate per formare un filo che viene infine formato in barre e assemblato come un reticolo fine. Di conseguenza, il carbonio raggiunge un livello di prestazioni molto elevato , in numeri circa sei o sette volte quello dell'acciaio.
Naturalmente, il carbonio non è necessariamente sostenibile di per sé. Tuttavia, poiché è più efficiente dell'acciaio e non arrugginisce, non ha bisogno di uno strato di calcestruzzo così spesso. Infatti, fino all'80% del calcestruzzo può essere risparmiato con il calcestruzzo al carbonio rispetto al cemento armato. Non solo abbiamo bisogno di meno calcestruzzo durante la costruzione, la struttura dura anche molto più a lungo perché non arrugginisce. Questi due punti rendono la costruzione con calcestruzzo al carbonio così sostenibile e una vera alternativa!
Non solo: Esistono già molti approcci diversi per rendere la produzione e la lavorazione delle fibre di carbonio più sostenibili in futuro.
Aree di applicazione del calcestruzzo al carbonio
Naturalmente, vogliamo sapere in quali aree viene utilizzato il calcestruzzo al carbonio e perché questa è una buona idea. Alexander spiega che ci sono due aree principali di applicazione per il calcestruzzo al carbonio:
- Nuova costruzione con calcestruzzo al carbonio
- Costruire in strutture esistenti con calcestruzzo al carbonio
Una vasta area è ovviamente la nuova costruzione con cemento al carbonio anziché cemento armato. Grazie alle proprietà delle fibre di carbonio, le strutture edilizie possono essere costruite più strette e ancora più stabili. Ciò consente di risparmiare circa il 50% del calcestruzzo. Inoltre, c'è la longevità , poiché il carbonio non arrugginisce.
- " Se dicessimo di estendere la durata di servizio di un fattore due a quella che abbiamo ora, avremmo molto valore aggiunto. "
Alexander vede i parcheggi come un problema negli edifici di oggi. Il cemento armato deve essere costantemente rinnovato o rivestito di nuovo. Con il rinforzo in fibra di carbonio, non avremmo più questi problemi e i parcheggi potrebbero durare 100 o addirittura 200 anni.
Un'altra area sta lavorando con il calcestruzzo al carbonio esistente. Sfortunatamente, in Germania vengono demolite troppe cose, non esattamente un vantaggio per la sostenibilità. Il calcestruzzo al carbonio può essere utilizzato per proteggere la struttura esistente.
Se un soffitto convenzionale è armato , dovrebbero essere applicati da 7 a 10 cm di calcestruzzo proiettato. Una coperta normale non può far fronte a un tale peso. Quindi è'più semplice demolire l'edificio e ricostruirlo,'non è vero? Alexander riporta un metodo di gran lunga migliore.
Un sottile strato di calcestruzzo al carbonio viene applicato alla struttura esistente; di solito è sufficiente uno spessore di circa 1 cm. Qui la superficie del soffitto è leggermente irruvidita. Quindi viene spruzzato uno speciale calcestruzzo fine - circa 3-4 mm di spessore. Quindi viene posizionata la rete di carbonio e viene aggiunto un altro strato di calcestruzzo fine in modo che l'armatura non superi 1 cm all'estremità.
Questo strato aggiuntivo di solito non è un problema, anche per i monumenti, ma consente di ottenere un enorme rinforzo del soffitto della capacità portante del 200-300%. Gli edifici esistenti possono quindi essere preservati con calcestruzzo al carbonio: questa è la forma di costruzione più sostenibile.
Il calcestruzzo al carbonio e il futuro delle costruzioni
I primi parcheggi e ponti pedonali sono già stati realizzati con calcestruzzo al carbonio. Anche i ponti con carichi pesanti si stanno avvicinando lentamente. Anche le case possono essere costruite con questo materiale da costruzione innovativo. Nel frattempo, la differenza di prezzo rispetto all'edificio in cemento armato non è più eccessiva: il rapporto qualità-prezzo in termini di durata e sostenibilità è ovviamente molto migliore. Ci chiediamo: Allora perché'più persone non costruiscono con calcestruzzo al carbonio?
- " C'è un ostacolo in Germania ed è'perché non'abbiamo ancora uno standard. "
Quasi ci pensavamo. Senza una norma o linee guida, purtroppo è molto difficile immettere sul mercato tedesco nuovi materiali da costruzione. L'approvazione deve essere ottenuta per ogni singolo caso. Tipico anche dell'industria edile tedesca: Architetti e progettisti di edifici raramente osano provare cose nuove, soprattutto se non esiste ancora uno standard per questo. E come tutto nel settore edile tedesco, questo può richiedere tempo.
Alexander sottolinea che, anche in un settore molto conservativo come quello delle costruzioni, dovresti sempre cercare di trovare nuovi modi per migliorare ulteriormente ciò che è già presente. Vorrebbe anche consigliare ai potenziali ingegneri di osare lavorare con nuovi materiali da costruzione e metodi di costruzione, per provarli semplicemente. Naturalmente, possiamo solo supportarlo. L'ingegneria in Germania deve diventare più aperta a nuove idee.
Alexander, qual è il tuo edificio preferito?
Non ha una struttura preferita diretta. Ma ci fa sapere che le strutture a conchiglia in particolare lo impressionano ancora molto. È molto affascinato dalla possibilità di coprire grandi aree senza colonne.
Possiamo assolutamente capirlo. Gli edifici eleganti sono davvero belli da vedere. Grazie per averci visitato!