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!