Lidé vždy cítili potřebu se dál rozvíjet. Je tomu tak i ve stavebnictví. Cement a později i beton nás již dlouho doprovázejí jako stavební materiál. Tato stavební metoda se dále vyvíjela přidáním ocelové výztuže, aby se zvýšila pevnost betonu v tahu. Bohužel i přes betonové krytí ocel po čase zreziví a je nutná sanace. Ale nejde to i jinak? Alternativou ke klasickému železobetonu je uhlíkový beton.
Od armády ke stavebnictví
Alexander je jedním ze dvou jednatelů společnosti CarboCon GmbH se sídlem v Drážďanech. CarboCon je vlastně odnoží TU Drážďany, jejímž cílem je přenést z výzkumu na trh uhlíkový beton jako alternativní stavební materiál vedle železobetonu.
Po maturitě vstoupil na jeden rok do armády. Tam potkal důstojníka, který dělal jako stavební inženýr průkopnickou práci, a rozhodl se, že zkusí inženýrské studium. Stal se odborným asistentem na TU Drážďany, kde se zabýval uhlíkovým betonem, dokud v roce 2018 nepřešel přímo do společnosti CarboCon.
Ve společnosti CarboCon působí jako technický ředitel a stará se o plánování stavebních projektů s využitím udržitelných stavebních materiálů, samozřejmě především uhlíkového betonu. Právě možnost zachovat konstrukce díky sanaci uhlíkovým betonem má na své práci nejraději.
Proč potřebujeme alternativu k železobetonu?
Železobeton je v současnosti jedním z nejpoužívanějších stavebních materiálů na světě. S ocelovou výztuží chráněnou silnou vrstvou betonu před korozí. Zejména mosty se již po desetiletí staví téměř výhradně ze železobetonu. Ani několik centimetrů betonu jako antikorozní ochrana ovšem vždy nefunguje. Zvlášť mosty vyžadují často nákladnou sanaci nebo dokonce obnovu. To si samozřejmě pokaždé vyžádá mnoho surovin a energie, čímž opět vzniká velké množství CO2.
Co když ale místo oceli, která rezaví, použijeme jako výztuž materiál, který nerezaví? Tato myšlenka je nyní stará více než 30 let a v tomto směru byla provedena řada výzkumů. Uhlík je jako materiál perfektní: má dlouhou životnost a nerezaví. Převzal se tedy systém železobetonu a dále se rozvinul.
Uhlíkový beton jako udržitelný stavební materiál
Z čeho se vyrábí uhlíkový beton? Stejně jako u železobetonu máme i zde dvě složky: uhlík a beton. Beton přenáší tlakové síly, zatímco uhlíková výztuž má na starosti tahové síly. Jako výztuž se vkládají uhlíkové pruty nebo uhlíkové mřížky. Ocelovou výztuž takříkajíc nahrazujeme nerezovou výztuží z uhlíku.
Uhlík se vyrábí z ropy nebo z polyakrylonitrilových (PAN) vláken a pomocí impregnace se zpracovává na vysoce výkonná vlákna. Tisíce tenkých vláken jsou spojeny do příze, která se nakonec formuje do tyčí a skládá se do jemné mřížky. Výsledkem je, že uhlík dosahuje velmi vysoké úrovně vlastností , v počtu asi šest až sedmkrát vyšší než u oceli.
Uhlík samozřejmě nemusí být sám o sobě udržitelný. Protože je však účinnější než ocel a nerezaví, nepotřebuje tak silnou vrstvu betonu. Ve skutečnosti lze uhlíkovým betonem ušetřit až 80 % betonu ve srovnání se železobetonem. Nejen, že při stavbě potřebujeme méně betonu, ale konstrukce také mnohem déle vydrží, protože nerezaví. Díky těmto dvěma bodům jsou stavby z uhlíkového betonu tak udržitelné a skutečnou alternativou!
Nejen to: Již nyní existuje mnoho různých přístupů k tomu, aby byla výroba a zpracování uhlíkových vláken v budoucnu udržitelnější.
Oblasti použití uhlíkových betonů
Samozřejmě nás zajímá, v jakých oblastech se uhlíkový beton používá a proč je to tak dobrý nápad. Alexander vysvětluje, že uhlíkový beton má dvě hlavní oblasti použití :
- Novostavba z uhlíkového betonu
- Zabudování do stávajících konstrukcí z uhlíkového betonu
Velkou oblastí je samozřejmě nová konstrukce s uhlíkovým betonem místo železobetonu. Díky vlastnostem uhlíkových vláken mohou být stavební konstrukce užší a ještě stabilnější. Tím se ušetří asi 50 % betonu. Kromě toho je zde také dlouhá životnost , protože karbon nerezaví.
- " Pokud bychom řekli, že jen dvojnásobně prodloužíme životnost oproti současnému stavu, měli bychom velkou přidanou hodnotu. "
Parkovací domy považuje Alexander za problém'dnešních budov. Železobeton je třeba neustále sanovat nebo natírat. S výztuží z uhlíkových vláken bychom tyto problémy již neměli a parkovací domy by mohly vydržet 100 nebo dokonce 200 let.
Další oblastí je práce se stávajícím uhlíkovým betonem. V Německu se bohužel příliš mnoho bourá - což není zrovna plus pro udržitelnost. Pro ochranu stávající konstrukce lze použít uhlíkový beton.
Pokud se vyztuží běžný strop , bylo by třeba nanést dobrých 7 až 10 cm stříkaného betonu. Běžná deka se s takovou tíhou nevyrovná. Je tedy'snazší budovu zbourat a postavit ji znovu, že? Alexander uvádí mnohem lepší metodu.
Na stávající konstrukci se nanese tenká vrstva uhlíkového betonu ; obvykle postačuje tloušťka okolo 1 cm. Zde je povrch stropu mírně zdrsněn. Poté se nastříká speciální jemný beton o tloušťce asi 3-4 mm. Poté se umístí uhlíková síť a přidá se další vrstva jemného betonu tak, aby výztuž na konci nepřesáhla 1 cm.
Tato přídavná vrstva většinou nepředstavuje problém ani pro památky, ale dosahuje enormního vyztužení stropu o 200-300% únosnosti. Stávající budovy tak mohou být konzervovány uhlíkovým betonem - to je nejudržitelnější forma výstavby.
Uhlíkový beton a budoucnost stavebnictví
První parkovací domy a lávky pro pěší jsou již realizovány z uhlíkového betonu. Pomalu se odvažují najíždět i mosty s těžkou dopravou. S tímto inovativním stavebním materiálem lze postavit i domy. Mezitím již není cenový rozdíl oproti stavbám ze železobetonu příliš velký - poměr ceny a výkonu z hlediska životnosti a udržitelnosti je samozřejmě mnohem lepší. Ptáme se sami sebe: Proč tedy více lidí nestaví z uhlíkového betonu?
- " V Německu je překážka,'protože'ještě nemáme žádnou normu. "
Skoro jsme si to mysleli. Bez normy nebo směrnic je bohužel v Německu velmi obtížné uvést na trh nové stavební materiály. Pro každý jednotlivý případ je třeba získat schválení. Také typické pro německé stavebnictví: Architekti a projektanti se jen málokdy odváží zkoušet nové věci, zvláště pokud pro to ještě neexistuje žádná norma. A jako všechno v německém stavebnictví to může nějakou dobu trvat.
Alexander zdůrazňuje, že i ve velmi konzervativním odvětví , jako je stavebnictví, je třeba stále hledat nové způsoby, jak dále zlepšit to, co již existuje. Potenciálním inženýrům by také rád poradil, aby se odvážili pracovat s novými stavebními materiály a konstrukčními metodami a jednoduše je vyzkoušeli. To můžeme samozřejmě jen podpořit. Strojírenství v Německu se musí více otevřít novým myšlenkám.
Alexandro, jaká je tvoje oblíbená budova?
Nejoblíbenější stavbu přímo nemá. Dává nám ale najevo, že zejména skořepinové konstrukce na něj stále působí velmi kladně. Velmi ho fascinuje možnost překlenout velké plochy bez sloupů.
To dokážeme naprosto pochopit. Elegantní budovy jsou opravdu krásné na pohled. Děkujeme, že jsi nás navštívil!
.jpg?mw=350&hash=8f312d6c75a747d88bf9d0f5b1038595900b96c1)
