碳纤维混凝土建筑 - 建筑的未来？

人们总觉得需要发展。 在建筑领域也是如此。 长期以来，水泥和混凝土一直是我们的建筑材料。 当增加钢筋以增加混凝土的抗拉强度时，这种施工方法得到了进一步发展。 不幸的是，尽管有混凝土涂层，但钢筋在某些时候会生锈，因此需要进行翻新。 但是'没有其他方法吗？ 传统钢筋混凝土的替代方案是碳纤维混凝土。

从德国联邦国防军到建筑行业

Alexander 是位于德累斯顿的 CarboCon GmbH 的两名董事总经理之一。 CarboCon本身是德累斯顿工业大学的附属机构，目的是将碳混凝土从研究推向市场，作为钢筋混凝土的替代建筑材料。

01 有钢筋的建筑工地

高中毕业后，他去军队服役了一年。 在那里，他遇到了一位正在开创先河的土木工程师，并决定敢于学工科。 他成为了德累斯顿工业大学的研究助理，在那里他从事碳混凝土的研究，直到 2018 年直接转到 CarboCon。

在 CarboCon，他担任技术总监，负责规划使用可持续建筑材料的建筑项目，当然尤其是碳混凝土。 他最喜欢的工作是使用碳混凝土进行翻新，从而能够保护结构。

为什么我们需要钢筋混凝土的替代品？

钢筋混凝土是当今世界上应用最广泛的建筑材料之一。 钢筋由钢制成，由厚厚的混凝土保护，以防止生锈。 尤其是桥梁，几十年来几乎完全由钢筋混凝土建造。 防锈保护并不总是适用于几厘米厚的混凝土。 尤其是桥梁经常需要进行大范围的翻新甚至更新。 当然，这每次都会消耗大量的原材料和能源，进而产生大量的CO₂ 。

02 尽管有混凝土层，但钢筋很容易生锈

但是，如果我们不是使用会生锈的钢材，而是使用一种不会生锈的材料作为加固材料，那会怎样呢？ 这个想法已经有 30 多年的历史了，并且已经朝着这个方向进行了大量的研究。 碳是理想的材料： 耐用,防锈. 因此，钢筋混凝土体系得到了采用和发展。

碳混凝土作为一种可持续建筑材料

碳素混凝土是由什么材料制成的？ 与钢筋混凝土一样，这里有两个组件： 碳纤维和混凝土。 混凝土承受压力，而碳纤维钢筋负责承受拉力。 插入的碳棒或碳栅格作为钢筋。 可以说，我们正在用一种由碳制成的不生锈的钢筋代替钢筋。

碳由石油或聚丙烯腈（PAN）纤维制成，并通过浸渍加工成高性能纤维。 数千根极细的纤维被粘合在一起，形成一根纱线，最终形成棒状，并形成一个细小的格子。 因此，碳具有非常高的性能水平，其数量约为钢的六到七倍。

03 钢筋制造

当然，碳本身并不一定是可持续的。 然而，由于它比钢更有效并且不会生锈，所以不需要这么厚的混凝土层。 事实上，与钢筋混凝土相比，使用碳素混凝土可以节省多达 80% 的混凝土。 我们不仅在施工过程中需要的混凝土更少，而且结构的使用寿命也更长，因为它不会生锈。 这两点使碳混凝土建筑变得如此可持续和真正的替代方案！

不仅如此： 为了让碳纤维的生产和加工在未来更具可持续性，已经有许多不同的方法。

碳素混凝土的应用领域

我们当然想知道在哪些领域使用了碳纤维混凝土，以及为什么这样做是个好主意。 Alexander 解释说，碳纤维混凝土有两个主要应用领域：

• 碳混凝土新建建筑
• 在现有结构中使用碳素混凝土建造

大面积的新建建筑当然是用碳素混凝土代替了钢筋混凝土。 由于碳纤维的特性，建筑结构可以建造得更窄，更稳定。 这样可以节省大约 50% 的混凝土。 此外，碳不生锈，使用寿命长。

• "如果我们只是将使用寿命延长到现在的两倍，那么我们将获得很多附加值。 "

Alexander 认为停车库是当今建筑中的一个问题。' 钢筋混凝土结构必须经常翻新或重新涂装。 使用碳纤维加固后，停车库的使用寿命将达到100 年甚至 200 年。

04 钢筋混凝土桥梁的拆除

另一个领域是使用现有的碳混凝土。 不幸的是，在德国被拆除的建筑太多了——这对可持续性发展并不完全有利。 碳混凝土可用于保护现有结构。

如果对传统的天花板进行加固，则必须使用 7 到 10 cm 的喷射混凝土。 普通的毯子无法承受这样的重量。 所以'拆除建筑物然后重新建造会更容易，不是吗？' Alexander 报告了一种更好的方法。

现有结构上涂了一层薄薄的碳素混凝土。通常厚度为 1 cm 左右就足够了。 在这里，天花板的表面略微粗糙。 然后喷涂特殊的精细混凝土 - 厚度约为 3-4 毫米。 然后放置碳纤维网，并在末端添加另一层细混凝土，使配筋末端不超过 1 cm。

这个附加层通常不是问题，即使对于纪念碑也是如此，但它可以将天花板的承重能力提高到 200-300%。 因此，碳混凝土可以保护现有建筑，这是最可持续的建筑形式。

05 在施工现场的混凝土泵浦

碳素混凝土与建筑的未来

第一个停车场和人行天桥已经使用碳混凝土建造。 承载重物的桥梁也在慢慢靠近。 使用这种创新的建筑材料甚至可以建造房屋。 同时，与钢筋混凝土建筑的价格差异也不再太大 - 在使用寿命和可持续性方面的性价比当然要好得多。 我们问自己： 那么为什么没有更多的人使用碳纤维混凝土进行建筑呢？

• "德国有一个障碍，'因为我们还没有一个标准。 "

我们几乎是这么认为的。 遗憾的是，在没有标准或指南的情况下，很难将新的建筑材料推向德国市场。 每种情况都必须获得批准。 德国建筑业的典型代表： 建筑师和建筑规划师很少敢于尝试新事物，尤其是在还没有标准的情况下。 就像德国建筑行业的一切一样，这可能需要时间。

06 未来派混凝土建筑 - 沃尔夫斯堡的“phaeno”

Alexander 强调，即使是在建筑等非常保守的行业中，也应该不断地寻找新的方法来进一步改进现有的技术。 他也建议未来的工程师要敢于尝试新的建筑材料和施工方法。 当然，我们也只能支持。 德国的工程技术部门必须对新思想更加开放。

亚历山大，你最喜欢的建筑是什么？

他没有直接喜欢的结构。 但他告诉我们，尤其是壳结构，他仍然给我们留下了深刻的印象。 他对在没有柱子的情况下跨越大面积的可能性非常着迷。

07 Binz（波罗的海）第 1 座救援塔 - 钢筋混凝土模板

我们完全可以理解。 优雅的建筑非常漂亮。 感谢您访问我们！