国际新研发:德国快速发展碳纤维增强混凝土

德国德累斯顿工业大学宣布,其C技术演示房CUBE(当地称为Carbonhaus)开始建造。德累斯顿工业大学声称这栋220平方米的两层建筑将是上座完全由碳纤维增强混凝土制成的建筑。

 

该项目由德国联邦教育和研究部资助,耗资500万欧元,于2017年启动,并将于2021年春季在一栋包括教室、实验室和演示空间的大学建筑内完成。虽然地基是在2020年3月浇筑的,但由于冠状病毒引起的延误,直到现在才恢复了进一步的建设。

 

由慕尼黑建筑公司HENN改进的设计通过“扭曲”元素展示了碳纤维增强混凝土的轻质和可成型性,据John Caulfield在Building Design+Construction中报道,它是24米长的无缝混凝土墙。。

碳纤维混凝土研究中心

 

正如6月6日宣布的那样,德累斯顿工业大学将通过德国研究基金会(DFG,Bonn)资助的合作研究中心,继续开展碳纤维增强混凝土的研究。

 

C-碳纤维混凝土复合材料项目目前是德国建筑行业大的研究项目。自2006年以来,在150多个合作伙伴和300多个独立项目的帮助下,对复合材料碳素混凝土进行了研究开发和越来越多的实践应用。

 

混凝土是上除水以外使用广泛的材料,一直导致原材料的高消耗。仅水泥生产就占二氧化碳排放总量的6.5%,约为航空业二氧化碳排放量的三倍。

 

致力于探索使用碳纤维增强混凝土的新建筑策略,四年内共计1200万欧元将资助26位研究人员。他们不仅将寻求替代以前的钢筋混凝土,还将开发针对碳纤维钢筋混凝土性能的新设计策略。

 

该项目由德累斯顿工业大学碳纤维和纺织品增强混凝土的长期研究人员Manfred Curbach博士领导,标题为“面向未来的建筑:CRC/TR 280对使用小材料的碳混凝土结构的设计策略 -一种新的构建方式的基础。”

 

合作伙伴包括亚琛工业大学(德国亚琛)和莱布尼兹聚合物研究所(IPF,德累斯顿)。项目概要的一段摘录对此作了解释

 

“新颖的材料允许新的设计和新的构造方法。听起来很简单,但通常还有很长的路要走。在建筑工程中,由于对安全性和耐用性的高要求以及复杂的标准化和批准程序,创新过程会花费特别长的时间。对于高性能建筑材料组合(例如,纺织增强混凝土和碳纤维混凝土)而言,更是如此,这将带来范式转变。

 

“使用碳纤维混凝土可以显着减少建筑行业的大量资源消耗和二氧化碳排放量,同时还可以提供其他功能。但是,个建筑项目证明,尽管存在新颖的可能性,...常规材料已被简单地替代。只有将其与智能设计策略相结合,创新碳纤维复合材料的全部潜力才能在未来实现。

 

 C-碳纤维混凝土复合材料获得了2015年德国可持续发展奖。C?团队成员VDZ(杜塞尔多夫)为消除市场障碍而进行的研究提供了明确的法规基础(基于DIN DIN Technical Report 100),以建立碳纤维增强混凝土。

 

“深刻的基础研究以及整体方法是找到合适的方法来进行新颖建筑材料的设计,建模和投影。对于碳纤维混凝土复合材料,这意味着要适应该材料的轻量化构造原理。…新型结构的开发与可制造性问题密切相关,同时要考虑与产品相关的可持续性评估以及复合材料本身的适当改进。

 

“将证明有效的构造策略将允许使用完全不同的形状。由于先前未知的轻质构造原理,新的设计策略和材料组合将减少资源和能源消耗,同时又具有很高的适用性,结构安全性和耐用性。此外,这些新的策略和组合体现在雄心勃勃的美学中,这些美学可能会发展成为一种新的“建筑艺术”。”

 

大量用于混凝土增强的碳纤维

 

Breton于2020年1月发表了新闻报道“大量用碳制成的混凝土增强材料”,3月下旬由BFT International出版,BFT International是混凝土和预制混凝土产品制造商公认的杂志。Hitexbau(德国奥格斯堡)已开发出高度自动化的碳纤维增强生产线,可实现大尺寸和大批量生产。格子网格可以卷状或片状形式提供,据报道,它可以使用粒径大为16毫米的混凝土。Hitexbau声称这些增强材料与特殊涂料结合使用不同的混凝土配合比设计,可使混凝土的峰值抗压强度达到每平方米3,300牛顿。

 

自2015年以来,Hitexbau与德累斯顿工业大学和亚琛工业大学紧密合作,共同开发用于建筑业的碳纤维纺织增强材料。除了提供增强材料外,它还提供产品开发和实验室测试。