ドイツでは炭素繊維補強コンクリートが加速

ドイツのドレスデン工科大学は、地元ではカーボンハウスとして知られているC³テックデモハウスCUBEの建設の開始を発表しました。ドレスデン工科大学は、220平方メートルの2階建ての建物が、完全に炭素繊維強化コンクリートで作られた世界初の建物になると主張しています。

ドイツ連邦教育研究省の資金提供を受けた500万ユーロのプロジェクトは、2017年に開始され、2021年春に教室、研究室、プレゼンテーションスペースで構成される大学の建物で最高潮に達します。 2020年3月に基礎が注ぎ込まれましたが、コロナウイルスによる遅延が発生した後、さらなる建設が再開されました。

ミュンヘンを拠点とする建築事務所HENNによって洗練されたデザインは、「ツイスト」要素を介して炭素繊維補強コンクリートの軽量で成形性を示し、ジョン・コールフィールドが Building Design + Construction で報告したように、 、長さ24メートルのシームレスなコンクリート壁。

「ツイスト」は、壁と屋根として機能する2つのシェルのような要素から形成されます。もう1つの主要な要素は、スプリットレベルのプレキャストボックスです。両方のセクションに炭素繊維補強コンクリートが使用されています。完成すると、建物の長さは約40メートル、幅は7.2メートル、最大高さは6.9メートルになります。

C³-カーボンコンクリート複合プロジェクトは、現在、ドイツの建設業界で最大の研究プロジェクトです。複合材料のカーボンコンクリートは、150を超えるパートナーと300を超える個別のプロジェクトのコンソーシアムの助けを借りて、研究、開発され、実際に（2006年以降）ますます適用されています。

水に次いで世界で最も広く使用されている材料であるコンクリートは、常に原材料の大量消費につながっています。セメントの生産だけで、総二酸化炭素排出量の6.5％を占め、CO ₂ の約3倍になります。 世界の航空から放出されます。

炭素繊維強化を使用した新しい建設戦略の調査に専念
具体的には、4年間で1200万ユーロが26人の研究者に資金を提供します。彼らは、以前の鉄筋コンクリートを置き換えるだけでなく、炭素繊維補強コンクリートの特性に合わせた新しい設計戦略を開発します。

このプロジェクトは、ドレスデン工科大学の長年の炭素繊維および繊維強化コンクリート研究者であるマンフレッドカーバッハ博士が主導し、「将来の建設：CRC / TR280最小限の材料を使用した炭素コンクリート構造の設計戦略」と題されています。 –新しい構築方法の基礎。」

パートナーには、RWTHアーヘン大学（アーヘン、ドイツ）およびライプニッツポリマー研究所（IPF、ドレスデン）が含まれます。プロジェクトの概要からの抜粋は次のように説明しています。

「新しい素材は、新しいデザインと新しい工法を可能にします。非常に単純に聞こえますが、多くの場合、長い道のりがあります。建築工学では、安全性と耐久性に対する高い要求と複雑な標準化および承認手順のために、イノベーションプロセスに特に長い時間がかかります。これは、繊維強化コンクリートとカーボンコンクリートなどの高性能建築材料の組み合わせにも当てはまります。これは、量の点で世界で最も重要な建築材料であるコンクリートを使用した建築の革命ではないにしても、パラダイムシフトをもたらします。

「カーボンコンクリートを使用すると、膨大なリソースの消費とCO ₂ の両方を大幅に削減できます。 建設業界の排出量、同時に追加機能へのアクセスを提供します。しかし、最初の建設プロジェクトは、新しい可能性にもかかわらず、…従来の材料が単に置き換えられていることを示しました。革新的なカーボンコンクリート複合材料の可能性を最大限に発揮できるのは、インテリジェントデザイン戦略と組み合わせた場合のみです。

「深遠な基礎研究と全体論的アプローチは、新しい建築材料を使用した設計、モデリング、および投影に適した方法を見つけるための前提条件です。カーボンコンクリート複合材料の場合、これは材料に適合した軽量構造の原則を意味します。 …新しい構造の開発は、付随する製品関連の持続可能性評価と複合材料自体の適切な改良の両方を考慮に入れて、製造可能性の問題と密接に関連しています。

「効果的であることが証明される建設戦略は、完全に異なる形状を可能にします。新しい設計戦略と材料の組み合わせは、これまで知られていなかった軽量構造の原則による資源とエネルギーの消費を削減すると同時に、使用への高い適合性、構造上の安全性、耐久性を提供します。さらに、これらの新しい戦略と複合材料は、野心的な美学に反映されており、新しい「建設の芸術」に発展する可能性があります。」

大量のコンクリート補強用の炭素繊維

ニュース記事「大量の炭素で作られたコンクリート補強材」は、2020年1月にBretonによって発行され、3月に BFT International によって発行されました。 、コンクリートおよびプレキャストコンクリート製品のメーカー向けの業界誌として認められています。 Hitexbau（ドイツ、アウグスブルク）は、炭素繊維強化材の高度に自動化された生産ラインを開発し、大規模な寸法と大量生産を可能にしました。ラティスグリッドはロールまたはシートとして利用可能であり、最大16ミリメートルの大きな粒子径のコンクリートを使用できるようになると報告されています。

繊維補強構造の特殊コーティングとさまざまなコンクリート配合を組み合わせることで、Hitexbauは、これらの補強により、1平方メートルあたり3,300ニュートンのピーク圧縮強度を持つコンクリートが可能になると主張しています。

2015年以来、Hitexbauは、ドレスデン工科大学とアーヘン工科大学の両方と緊密に協力して、建築および建設業界向けの炭素繊維繊維強化材を開発してきました。補強材の供給に加えて、製品開発と実験室試験を提供します。

編集者のメモ： Altus Group（米国サウスカロライナ州グリーンビル）は、建設市場に革新的な技術をもたらすプレキャストコンクリートメーカーの同盟です。 2017年の時点で、そのメンバーはCFRP強化CarbonCastテクノロジーを使用して1,400以上のプロジェクトを完了し、合計で4,000万フィート ² （370万m ² ）。 2017年の記事「CFRPを使用したプレキャストコンクリートの高性能」で、Chomarat North America（Williamston、SC、US）がC-GRID製品を使用して開発したCarbonCastテクノロジーについてお読みください。