Duitslands eerste koolstofvezel-versterkte betonbouw vormt zich op TU Dresden

Technische Universiteit Dresden in Duitsland kondigt de aanvang van de bouw aan van het C³ tech demo huis CUBE, lokaal bekend als Carbonhaus. TU Dresden claimt dat het 220 m², twee-verdiepingen gebouw de werelds eerste bouw is volledig gemaakt van koolstofvezel-versterkt beton.

Projectdetails

• Financiering: Duits Bundesministerium für Bildung und Forschung, €5 miljoen
• Start: 2017, voltooiing voorjaar 2021
• Funderingen: gegoten maart 2020, verdere bouw hervat na coronavertraging
• Ontwerp: München-gebaseerd architectenbureau HENN – toont lichtgewicht en vormbaarheid via 'twist' element en 24 m naadloze betonnen muur
• Structuur: 'Twist' uit twee schelpachtige elementen (muur/dak) + split-level prefab box – beide in koolstofvezel-versterkt beton
• Afmetingen na voltooiing: ~40 m lang, 7,2 m breed, 6,9 m max hoogte

C³ - Carbon Concrete Composite: grootste Duits bouwonderzoek

Het C³-project is momenteel het grootste onderzoeksproject in de Duitse bouwsector. Sinds 2006 wordt koolstofbeton onderzocht, ontwikkeld en toegebracht met een consortium van >150 partners en >300 individuele projecten.

Betons impact en koolstofbeton potentiël

Beton is na water het meest gebruikte materiaal ter wereld. Alleen cementproductie is verantwoordelijk voor 6,5% van totale CO₂-uitstoot – ongeveer driemaal de uitstoot van wereldwijde luchtvaart.

€12 miljoen over 4 jaar financieren 26 onderzoekers. Ze streven niet alleen naar vervanging van staalversterkt beton, maar ook nieuwe ontwerpstrategieën afgestemd op eigenschappen van koolstofvezel-versterkt beton.

Projectleider: Dr. Manfred Curbach (langjarige TU Dresden onderzoeker koolstofvezel/textiel-versterkt beton). Titel: "Construction for the future: CRC/TR 280 Design strategies for carbon concrete structures using a minimal of material – Fundamentals for a new way of constructing."

Partners: RWTH Aachen en Leibniz Instituut voor Polymeronderzoek (IPF, Dresden).

Kernuitspraken uit projectsynopsis

"Nieuwe materialen maken nieuwe ontwerpen en bouwmethodes mogelijk. In bouwkunde duren innovatieprocessen lang door hoge eisen aan veiligheid, duurzaamheid, complex standaardisatie en goedkeuring. Dit geldt nog meer voor high-performance combinaties als textiel-versterkt beton en koolstofbeton, die een paradigma-shift of revolutie in betonbouw kunnen teweegbrengen."

"Koolstofbeton kan zowel enorme resourceverbruik als CO₂-uitstoot van de bouwsector significant reduceren, terwijl het toegang geeft tot additionele functies. Eerst projecten tonen aan dat ondanks nieuwe mogelijkheden... conventionele materialen gewoon vervangen worden. Het volle potentieel wordt pas gerealiseerd als gecombineerd met intelligente ontwerpstrategieën."

"Diepgaand fundamenteel onderzoek en holistische benadering zijn voorwaarden voor geschikte methodes voor ontwerpen, modelleren en projecteren met nieuwe bouwmaterialen. Voor koolstofbeton impliceert dit lichtbouwprincipes aangepast aan het materiaal. Ontwikkeling van nieuwe structuren is nauw verbonden met fabricagebaarheid, met product-gerelateerde duurzaamheidsbeoordeling en adequate verfijning van het composiet."

"Effectieve bouwstrategieden zullen volledig verschillende vormen toestaan. Nieuwe ontwerpstrategieën en materiaalcombinaties reduceren resource- en energieverbruik door onbekende lichtbouwprincipes, met hoge geschiktheid, veiligheid en duurzaamheid. Bovendien weerspiegelen ze ambitieuze esthetiek, die kan uitgroeien tot een nieuwe 'kunst van bouwen'."

Koolstofvezel voor betonversterking in grote volumes

Het nieuws "Betonversterking van koolstof in grote volumes" werd gepubliceerd januari 2020 door Breton en maart door BFT International. Hitexbau (Augsburg, Duitsland) heeft een hooggeautomatiseerde productielijn voor koolstofvezel versterkingen ontwikkeld, die grote afmetingen en volumes mogelijk maakt. Triliingroosters beschikbaar als rollen of bladen, maken beton met korreldiameter tot 16 mm mogelijk.

In combinatie met speciale coatings van textiel versterkingsstructuren en verschillende betonformuleringen, claimt Hitexbau dat deze versterkingen beton met piek druksterkte van 3.300 N/mm² mogelijk maken.

Sinds 2015 werkt Hitexbau nauw samen met TU Dresden en RWTH Aachen voor koolstofvezel textiel versterkingen voor bouw. Naast levering bieden ze productontwikkeling en labtesting.

Editor's note: Altus Group (Greenville, SC, VS) is een alliantie van prefab betonfabrikanten die innovatieve technologieën naar de markt brengt. Per 2017 hadden leden >1.400 projecten met CFRP-versterkte CarbonCast technologie voltooid, totaal 3,7 miljoen m². Zie 2017 artikel: "Higher performance in precast concrete with CFRP".