Czy beton może być zrównoważony?

Fascynacja budownictwem: od dzieciństwa

Nasz obecny gość , Simone Stürwald, pracuje na Uniwersytecie Nauk Stosowanych we wschodniej Szwajcarii, gdzie jest profesorem zrównoważonego betonu i zrównoważonych konstrukcji. Z budownictwem betonowym związana jest od około 20 lat.

• " Chciałbym przyczynić się do tego, aby ten sektor stał się bardziej zrównoważony. "

Jej rodzice regularnie przeprowadzali remonty w miejscu zamieszkania, co fascynowało ją już jako dziecko. Ponieważ jest bardziej typem matematyka, postanowiła studiować inżynierię lądową zamiast architektury. Szczególnie lubi pracować nad rozwiązywaniem pojawiających się problemów.

Obecnie wykłada technologię betonu i klasyczne konstrukcje bryłowe oraz modelowanie, m.in. metodą ES. Ponadto kieruje ośrodkiem badań materiałowych , który przeprowadza testy jakości kruszyw i produktów betonowych w celu wsparcia regionalnego przemysłu budowlanego. Oprócz tych zadań jest również zaangażowana w badania i rozwój na swojej uczelni. Jak nam się wydaje, sporo do zrobienia!

01 Pompa do betonu na budowie

Czy beton może być zrównoważony?

Przejdźmy teraz do głównego tematu tego odcinka: Wzmianka o konkretności i trwałości w jednym zdaniu wydaje się dziś przemijać. Simone uważa, że sam termin „ zrównoważenie ” jest trudny do zdefiniowania. Ale jest pewna jednego: W każdym razie jest bardziej zrównoważony niż obecnie.

Wyjaśnia nam, że 90% emisji CO₂ z betonu można przypisać produkcji cementu , chociaż cement stanowi tylko około 12% gotowego betonu. W szczególności cement ma duży wpływ na trwałość betonu. Transport nie jest tak ważny. Beton z pewnością nie będzie tak zrównoważony jak drewno, ale w wielu obszarach zastosowanie betonu jest po prostu konieczne.

02 Zrównoważony rozwój to ważna kwestia

Na poziomie europejskim do 2050 r. cement powinien stać się neutralny dla klimatu. Przed nami jeszcze długa droga, ale istnieją już strategie, które mogą pomóc w osiągnięciu tego celu.

Oszczędność CO₂ podczas produkcji betonu

Jak powszechnie wiadomo, cement jest podgrzewany do temperatury około 1500 °C, czyli ulega spaleniu. Problemem są oczywiście stosowane paliwa. Kolejnym problemem jest wypalanie wapienia. Ponieważ podczas tego procesu uwalniane jest bardzo dużo CO₂, zwanego również geogenicznym lub kamiennym CO₂. CO₂ musi ulatniać się z kamienia, aby cement był reaktywny i mógł być później użyty. 60% CO₂ pochodzi z kamienia, 40% z paliw.

Simone wyjaśnia, że można oczywiście zoptymalizować paliwa. Na przykład przy użyciu materiałów, które i tak zostałyby spalone gdzie indziej, takich jak stare opony. Niestety, na 60% ze skały nie można wpływać bezpośrednio.

Inną opcją byłoby zminimalizowanie ilości cementu w betonie. Podczas produkcji betonu ważne jest, aby znaleźć idealną krzywą nachylenia. Przestrzenie pomiędzy poszczególnymi kruszywami wypełnione są mieszanką wodno-cementową jako spoiwem. Dzięki idealnej krzywej stopniowania szczeliny te są możliwie jak najmniejsze, dzięki czemu konieczne jest użycie jak najmniejszej ilości cementu. Dzięki temu można zaoszczędzić dobre 40% cementu, nie martwiąc się o zmniejszenie wytrzymałości na ściskanie.

03 Układanie betonu na placu budowy

Rozwiązaniem może być również alternatywne spoiwo. W końcu ten skład mineralny występuje również w innych materiałach. Można zastosować na przykład popiół lotny lub mikrokrzemionkę. W Afryce i Azji realizowane są już projekty, w których odpady rolnicze, takie jak łuski ryżowe, przekształcane są w popiół lotny. Przynajmniej w części wymiana cementowni tutaj.

• „ Jeśli połączymy to wszystko w pewnym stopniu, można znacznie obniżyć poziom CO₂ . "

Ale dlaczego nie jest już stosowany w budownictwie? Jak to często bywa, problemem są tutaj normy. Dozwolone są tylko cementy o określonym składzie i obowiązują minimalne ilości cementu na konstrukcję. Nadal istnieją przeszkody do pokonania w trakcie wdrażania. Badania te jednak zajmują się tą tematyką od dłuższego czasu.

Nowe ścieżki dla budownictwa

Temat zmiany klimatu i zrównoważonego rozwoju znalazł w międzyczasie również akceptację w branży budowlanej. Na przykład w dziedzinie konstrukcji drewnianych prowadzone są intensywne prace nad znalezieniem jak największej liczby możliwych zastosowań. Jednak drewno jako materiał budowlany ma swoje ograniczenia. Nie jest on trwały w każdym elemencie lub może wytrzymać wymagane ciśnienie. Chociaż istnieją już rozwiązania dla wielu rzeczy w budownictwie drewnianym, drewno nie jest idealnym materiałem dla niektórych konstrukcji.

04 Beton jako materiał budowlany do piwnic

Na przykład drewno i mur mogą być wykorzystywane pod ziemią tylko w ograniczonym zakresie, przynajmniej jako powłoka zewnętrzna. Wilgotność gruntu utrudnia wdrożenie rozwiązań alternatywnych dla betonu. Dotyczy to również fundamentów, których prawdopodobnie nie będzie można uniknąć w przyszłości. Podobnie jest w przypadku mostów, zwłaszcza, gdy muszą one wytrzymać duże obciążenia , np. mosty autostradowe. Wymogi w zakresie izolacji akustycznej i ochrony przeciwpożarowej można również łatwiej spełnić, na przykład, w przypadku betonu.

Czy alternatywy dla tradycyjnego betonu będą droższe? Oczywiście nie możemy pominąć tego pytania, a Simone potwierdza nasze przypuszczenie. Wyjaśnia nam, że te dodatkowe koszty są jednocyfrowe. Ponadto prototyp lub produkt, który jest nadal w fazie rozwoju, jest automatycznie nieco droższy niż w przypadku wprowadzenia na rynek masowy.

Łatwiejsze w budowie

W tym kontekście Simone mówi o trendzie w kierunku prostszej konstrukcji. W odpowiedzi na naszą prośbę, mówi nam, że ważne jest, aby ponownie użyć jednego materiału na przykład na ściany. Zamiast więc nadal upierać się przy mieszaniu materiałów budowlanych, zwraca uwagę na glinę, mur lub inne innowacyjne materiały budowlane. Ze względu na zastosowany jeden materiał budowlany, konstrukcja może być ostatecznie lepiej poddana recyklingowi niż w przypadku posiadania przed sobą mieszanego materiału budowlanego.

Prosta konstrukcja charakteryzuje się mniejszą złożonością dzięki mniejszej liczbie warstw użytych w konstrukcji. Prostsze rzuty kondygnacji i mniejsza liczba rozpiętości sprawiają, że budowa jest znacznie łatwiejsza.

Recykling betonu

Zadaliśmy sobie pytanie, czy również beton można poddać recyklingowi. W końcu ułatwiłoby to wiele rzeczy. Co zaskakujące, Simone wyjaśnia nam, że recykling betonu jest dość powszechny w jej regionie. Beton, który w dużym stopniu zawiera materiały pochodzące z recyklingu, jest często stosowany jako beton chudy lub wypełniający. Beton z recyklingu jest również często stosowany do produkcji ścian i sufitów. Ten specjalny beton nadający się do recyklingu ma obecnie nadal dość zmienny skład. Prowadzone są jednak prace nad ciągłą poprawą jego właściwości.

05 Rozbiórka mostu żelbetowego

W Szwajcarii beton od lat jest poddawany recyklingowi według rodzaju, gdy budynek jest wyburzany. W tej chwili często jest to przedmiotem dyskusji w Niemczech.

Przyszłość budownictwa

Simone informuje nas, że bardzo lubi systemy wsporcze, takie jak BIM , do projektowania konstrukcji. Podkreśla, że za pomocą modelu można z góry określić, który wariant konstrukcji można zaplanować przy użyciu określonych materiałów w najbardziej zrównoważony i opłacalny sposób. Dzięki temu można szybko i skutecznie osiągnąć najlepsze rezultaty.

Z jednej strony można oczywiście zoptymalizować użyte materiały budowlane pod kątem bardziej zrównoważonego rozwoju, ponieważ beton jest już przedmiotem badań. Z drugiej strony istnieje oczywiście również rosnące zainteresowanie wydajnymi konstrukcjami.

W tym przypadku dobrym pomysłem byłoby przeanalizowanie różnych opcji, w jaki sposób najlepiej wykorzystać ściany i słupy w konstrukcji, aby uzyskać żądaną powierzchnię użytkową o żądanych właściwościach. Simone uważa również, że wykorzystanie sztucznej inteligencji do optymalizacji jest doskonałą okazją do zwiększenia efektywności w budownictwie.

06 Istniejący budynek w trakcie remontu

Wskazuje również, że w ciągu ostatnich 25 lat wiele zbudowaliśmy. Ich zdaniem jest mało prawdopodobne, aby trend ten utrzymał się w ten sposób. Obecny rynek pieniężny i systemy motywacyjne na rzecz zrównoważonego rozwoju są bardziej zorientowane na zachowanie i pracę z inwentarzem.

Ponadto uważa, że struktury hybrydowe wyznaczają trendy. Ważniejsze jest, aby optymalnie wykorzystać każdy materiał budowlany, a nie skupiać się tylko na jednym z nich ze względu na koszty lub łatwość obróbki. Ważniejsze jest, aby materiał budowlany był zrównoważony i aby działał technicznie w tym momencie. W szczególności uważa, że cyfrowa zautomatyzowana prefabrykacja lub drukowanie elementów jest dobrym sposobem na jak najbardziej efektywne wykorzystanie materiału.

Simone chciałaby, aby podczas budowy bardziej koncentrować się na zrównoważonym rozwoju. Aby to osiągnąć, potrzebowalibyśmy również lepszego szkolenia dla naszych inżynierów w tym kierunku. Wyraźnie się z nią zgadzamy.

Podsumowujemy: Zatem beton niekoniecznie jest zabójcą dla klimatu. Istnieją już sposoby na uczynienie konstrukcji betonowych bardziej wydajnymi i zrównoważonymi ; badania potrzebują po prostu trochę więcej czasu.

Simone, jaki jest twój ulubiony budynek?

Zadajemy również Simone ostatnie pytanie dotyczące jej ulubionego budynku. Nie nazywa nas budynkiem, ale budowniczym: Santiago Calatrava. Jego budynki są znane na całym świecie i naprawdę piękne. Dlatego możemy całkowicie zrozumieć ich wybór.

07 L'Hemisfèric w Walencji, Hiszpania

Dziękujemy za odwiedzenie naszego podcastu! Nie możemy się doczekać naszego następnego odcinka. Ty też? Następnie przeczytaj lub posłuchaj jeszcze raz, gdy mówi: Cyfrowe i innowacyjne rzeczy z inżynierii lądowej!