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迈向未来:全球首座碳纤维混凝土建筑动工

据国外媒体报道,来自德国德累斯顿工业大学与德国海茵建筑公司的研究人员和专家正在建造全球第一座碳纤维混凝土建筑。


该项目的研发团队将使用一种全新方法,使用碳纤维而非钢筋加固建筑混凝土,该项目由德国联邦教育及研究部资助,目的旨在开发名为“碳纤维混凝土复合材料(C³)”的建筑创新方案。


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减少二氧化碳排放近50%


这座被称为“立方体”的建筑物目前正在德累斯顿工业大学校园内进行建造。海茵建筑公司方面表示,与传统混凝土相比,碳纤维混凝土材料的强度是传统混凝土的四倍,但由于结构剖面减少,重量只有普通混凝土的四分之一。


新开发的碳纤维混凝土能在保持同等结构强度的要求下,使用更少的混凝土。海茵建筑公司表示,“使用这种新型建筑材料,碳纤维所具有的轻量化高强度的性能,使得建筑能节省更多资源。这种创新材料的转化可以减少建筑过程中50%的二氧化碳排放。”此前,英国第二大高铁公司的建筑开发商也宣布,他们将采用3D打印施工方法,用石墨烯而非钢筋加固混凝土,这种方式也能减少建筑过程中二氧化碳排放近50%。


对建筑的“颠覆性反思


具体来说,建造“立方体”所使用的混凝土将采用碳纤维纱作为增强物。碳纤维纱是通过热分解工艺提取几乎纯的碳晶体制成。然后将碳纤维纱编织成网,在凝固之前将混凝土浇筑在碳纤维网上。而且与钢筋不同,这些碳纤维网是防锈的,这也意味着碳纤维混凝土会比一般的钢筋混凝土使用寿命更长。此外,由于钢筋混凝土厚度大的主要原因是为了防止水渗透导致钢筋氧化生锈,因此具有防锈特性的碳纤维建筑结构会更轻薄。


此外,该建筑还可将墙体折叠变成屋顶,这个独有的设计都要归功于碳纤维的轻质和柔韧特性。海茵建筑公司表示:“‘立方体’的设计实现了屋顶和墙体的无缝融合,这种合二为一的形式重新诠释了碳纤维的流畅线条和编织特性,这也预示着未来的建筑不仅重视环保与自由形式的设计结合,同时还会在最基本的建筑元素中渗透着对建筑形式的颠覆性反思。”


碳纤维资深科学家埃里克·弗兰克表示:“使用碳纤维混凝土的好处是,可以让混凝土变得更轻薄,同时承重性能更好。所以你可以设计出截然不同的形状。有不少关于超薄混凝土建筑构件、长凳等加固物的研究实例,目的就是摆脱目前在建筑过程中使用大量混凝土的情况。”


参与该计划的德累斯顿工业大学教授表示,他们已经将碳纤维应用于不少老旧建筑的改建上,让建筑物可以保存得更久。根据计算,采用碳纤维混凝土的建筑至少可以使用200年以上,比钢筋混凝土的120 年使用年限还多80 年。更重要的是,碳纤维还可以重复回收再利用,更加落实可持续发展的愿景。


截至目前为止,碳纤维已经被应用在许多老旧建筑的结构加强上,“立方体”计划100%采用碳纤维混凝土,就是迈向未来建筑的重要一步。


本文由中国复合材料工业协会编译,文章不用于商业目的,仅供行业人士交流。转载请注明来自中国复合材料工业协会。


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