اولین ساختمان بتنی تقویت شده با فیبر کربن در جهان

در پردیس دانشگاه فنی درسدن آلمان، ساختمانی دو طبقه با نام محلی Carbonhaus در حال ساخت است که اولین ساختمان در جهان خواهد بود که تماماً از بتن مسلح شده با کربن ساخته می شود. این ساختمان دارای مساحت سرپوشیده ۲۲۰۰ فوت مربع است و با بودجه ۵ میلیون یورویی (۵.۶۳ میلیون دلار آمریکا) تکمیل خواهد شد.

این ساختمان از دو بخش اصلی تشکیل شده است: یک “جعبه” پیش ساخته. و “Twist” یک سقف منحنی دوتایی ساخته شده از بتن مسلح سبک و انعطاف پذیر. این ساختمان دانشگاه دارای یک کلاس درس، آزمایشگاه، فضای ارائه و یک آشپزخانه کوچک خواهد بود. بزرگترین جاذبه در کنار شگفتی مهندسی سقف منحنی و طول ۲۴ متری بتن بدون درز خواهد بود. طراح خانه کربن گونتر هن، رئیس شرکت معماری HENN مستقر در مونیخ است. این پروژه توسط Architecten Ingenieur Batzen (AIB) در حال توسعه است و Assmann Advice + Plan خدمات برنامه ریزی ساختاری را ارائه می دهد.

مانفرد کورباخ، مدیر مؤسسه ساخت و ساز بتن در TU Dresden که در آنجا استاد است، گفت: «زمانی که شروع به انتشار اولین نتایج در مورد بتن مسلح شده با کربن کردیم، لبخند زدیم. آن را به مدت سه سال از روی میز بردارید.” این در سال ۱۹۹۸ بود. اکنون، ۲۲ سال بعد، علیرغم بحران کنونی، اولین ساختمان جهان که تماماً از بتن مسلح شده با کربن ساخته شده است، در پردیس TU Dresden در حال ساخت است. “این یک ساختمان است. او افزود: جهش کوانتومی در تاریخ مهندسی عمران.
بتن مسلح را کامپوزیت بتن کربنی می نامند و C3 یا مکعب نامیده می شود.

بتن فولاد کربنی چیست؟

بتن مسلح با الیاف کربن یک محصول کامپوزیتی متشکل از الیاف کربن – که استحکام و سفتی را ایجاد می کند، و پلیمرهایی که الیاف را در یک ماتریس در کنار هم نگه می دارند. الیاف میکرو یا ماکرو مصنوعی یا طبیعی هستند. اتفاق نظر در صنعت این است که چنین تقویت‌کننده‌ای می‌تواند عمر مفید سازه‌ای را که در آن کامپوزیت استفاده می‌شود، به میزان قابل توجهی افزایش دهد.
فیبر کربن مستقر شده برای CUBE از پلی اکریلونیتریل مبتنی بر روغن یا PAN تولید می شود. همچنین می توان از لیگنین، یک پلیمر آلی که از مواد زائد در تولید کاغذ به دست می آید، ساخته شود. TU Munich در حال تحقیق بر روی تولید فیبر کربن از روغن جلبک است.

اهمیت و کاربرد بتن مسلح با الیاف کربن

دوام بیشتری نسبت به ترکیب استاندارد مصالح ساختمانی دارد و برای محیط زیست بهتر است. مواد تقویت شده با کربن نسبت به اجزای ساختمانی معمولی فولاد و بتنی در برابر ترک خوردگی و فرسایش مقاومت بیشتری دارند. با این حال، استفاده از جایگزین های جدید همچنان با موانع نظارتی و اقتصادی متعددی مواجه است.
این به این دلیل است که حداقل نیمی از بتن در یک ساختمان معمولی برای محافظت از فولاد در برابر خوردگی استفاده می شود. بنابراین ۶۰ درصد سازه بتنی را وزن مرده سازه تشکیل می دهد که باید توسط بتن و آرماتور نگه داشته شود و هزینه سازه را افزایش دهد.
کارشناسان می گویند از آنجایی که فولاد و بتن «با هم کار می کنند اما با هم کار نمی کنند»، اجزای حاصل در معرض ترک خوردگی و فرسایش مداوم است و ساختمان ها و زیرساخت ها آنقدر که باید دوام نمی آورند. آنها برای استحکام طراحی شده اند، نه دوام، و هیچ کس پس از ۱۰ سال خدمت مسئول نیست.

از طرف دیگر، آرماتور کربن با همان استحکام یک چهارم فولاد وزن دارد. قطعه کامپوزیت بسیار بادوام است و تا ۷۰ درصد در انتشار گازهای گلخانه ای صرفه جویی می کند. اگرچه ممکن است ۲۰ سال طول بکشد تا زمینه های مشترک پیدا شود و نیاز به مقررات داشته باشد، پس از اجرای آنها به کاهش CO2 کمک می کند.
بتن کربنی را نمی توان استفاده کرد، اما فقط می توان از آن برای تقویت یا تعمیر پل ها یا ساختمان ها استفاده کرد. این صنعت ساخت و ساز را به روی روش جدیدی از ساخت و ساز و زندگی باز می کند. بتن کربنی اجازه می دهد تا دیوارهای داخلی ساختمان ها به ضخامت چند سانتی متر کاشی کاری شوند و در نتیجه امکانات جدیدی برای معماری نازک، سبک و باکیفیت ایجاد شود. بنابراین، ارزش برنامه همه انواع مهندسی ساخت و ساز – اعم از نوسازی یا ساخت و ساز جدید را پوشش می دهد.

منبع: aboutcivil