Đức: Tòa nhà đầu tiên trên thế giới làm bằng bê tông cốt sợi carbon bắt đầu được xây dựng
Ngày tạo: 09/09/2020 4:53:52 CHHai tháng trước, công ty đã đổ móng cho tòa nhà CUBE hai tầng rộng 2.200 foot vuông tại Đại học University Dresden ở Đức, được cho là tòa nhà đầu tiên trên thế giới hoàn toàn bằng bê tông cốt sợi carbon xây dựng.
Dự án trị giá 5 triệu euro (5,33 triệu đô la) đã bị hoãn lại do sự bùng phát của virus Corona và hiện đang được lên kế hoạch hoàn thành vào mùa xuân năm sau. Tòa nhà bao gồm hai phần: một "hộp" đúc sẵn; còn lại là phần "xoắn" với một mái cong kép, được làm bằng vật liệu composite nhẹ hơn và có thể uốn cong. Tòa nhà đại học, bao gồm các phòng học, phòng thí nghiệm, không gian giảng đường, và một nhà bếp nhỏ, sẽ được biết đến với bê tông liền khối dài 24 mét.
Bộ Giáo dục và Nghiên cứu Liên bang Đức đã tài trợ cho dự án lần nay, còn được gọi là Carbonhaus tại địa phương. (CUBE là viết tắt của từ composite bê tông cacbon C3.) Kiến trúc sư thiết kế là Gunter Henn, chủ tịch công ty xây dựng HENN ở Munich. Architeckten Ingenieure Batzen (AIB) là kỹ sư, Assmann Consulting + Plan đang cung cấp dịch vụ lập kế hoạch kết cấu, Bendl HTS là CE, và Betonwerk Oschatz đang xây dựng Box. Trường Institute of Concrete Construction at the University of Applied Sciences, Economics, and Culture in Leipzig; và trường the Institute of Concrete Structures at Technical University Dresden cũng tham gia vào dự án này,
 |
Carbonhaus sẽ bao gồm không gian cho các lớp học, sự kiện và phòng thí nghiệm.
Bê tông cốt sợi carbon là gì?
Bê tông cốt sợi carbon là sản phẩm tổng hợp bao gồm các sợi carbon (cung cấp độ bền và độ cứng) và polyme (giữ các sợi trong một ma trận). Sợi nhỏ hoặc sợi macro có thể là sợi tổng hợp hoặc sợi tự nhiên. Sự đồng thuận trong ngành là sự cải tiến này có thể làm tăng đáng kể tuổi thọ của các cấu trúc sử dụng vật liệu composite.
Sợi carbon được triển khai cho CUBE được làm bằng polyacrylonitrile hoặc PAN gốc dầu mỏ. Nó cũng có thể được làm từ lignin, là một polyme hữu cơ có nguồn gốc từ chất thải từ quá trình sản xuất giấy. Đại học Kỹ thuật Munich đã tìm cách sản xuất sợi carbon từ dầu tảo.
Manfred Curbach, giám đốc Viện Xây dựng Bê tông tại TU Dresden, nơi ông là giáo sư, đã ủng hộ việc sử dụng nhiều hơn các vật liệu gia cường nhẹ hơn và mỏng hơn trong hơn hai thập kỷ, bắt đầu với hàng dệt và thủy tinh — kể từ đó 2003 — sợi carbon. Tuy nhiên, cho đến nay, ngành xây dựng vẫn còn chậm chạp trong việc tiếp nhận các vật liệu này cho các cấu kiện bê tông, đặc biệt là trong xây dựng mới cơ sở hạ tầng và các tòa nhà. Curbach đổ lỗi cho các quy định khiến việc giới thiệu các tài liệu này khó đạt được hơn.
Sau đó là tính trì trệ của ngành. Barzin Mobasher, giáo sư tại Trường School of Sustainable Engineering thuộc Đại học Bang Arizona cho biết: “Ngành công nghiệp đã sử dụng các phương pháp gia cố tương tự trong 40 năm qua. Kể từ đó, ông đã nghiên cứu và tìm hiểu các phương pháp gia cố kết cấu khác nhau kể từ năm 1991.”
Ví dụ, ít nhất một nửa bê tông trong cấu kiện xây dựng điển hình được sử dụng để bảo vệ cốt thép khỏi bị ăn mòn. Mobasher cho biết thêm rằng có tới 60% cấu trúc bê tông là trọng lượng chết không được tính vào thiết kế. Mobasher giải thích thêm rằng vì thép và bê tông "hoạt động song song, nhưng không cùng nhau", thành phần dễ bị nứt và xói mòn, đến mức các tòa nhà và cơ sở hạ tầng không tồn tại được lâu như mong muốn. "Chúng được thiết kế cho sức mạnh chứ không phải độ bền và không ai phải chịu trách nhiệm sau 10 năm phục vụ."
Mặt khác, trọng lượng của vật liệu gia cố carbon bằng khoảng 1/4 so với thép, với cùng độ bền kéo. Curbach giải thích, thành phần composite bền hơn và tiết kiệm tới 70% lượng khí thải nhà kính. Và chi phí không phải là trở ngại khi một trong những yếu tố về lao động, thiết bị, sản xuất và vận chuyển. (Chi phí sản xuất bê tông cốt thép bằng carbon từ 13-15 đô la một kg, tương đương với thép.)
Curbach chỉ vào mái nhà xoắn của Carbonhaus như bằng chứng về cách vật liệu có thể uốn cong và đúc thành mọi loại hình dạng, mang lại cho các nhà thiết kế và kỹ sư sự linh hoạt hơn.
VIỆC SỬA CHỮA CƠ SỞ HẠ TẦNG NÓI RA MỘT SỐ LỜI KHUYÊN ĐỐI VỚI BÊ TÔNG TÁI TẠO SỢI CACBON
Để thúc đẩy việc sử dụng bê tông cốt sợi carbon, Curbach đã thành lập Curbach Bösche Ingenieurpartner Dresden, một công ty tư vấn, vào năm 2005. Chín năm sau, ông bắt đầu CarbonCon, một tổ chức phổ biến thông tin về vật liệu.
Dù chưa có liên hệ trực tiếp với các công ty AEC ở Bắc Mỹ, Curbach cho biết các công ty ở Trung Quốc và Israel đã thể hiện sự quan tâm nhất định. Curbach vẫn tin rằng bê tông cốt thép carbon sẽ được sử dụng rộng rãi hơn, nhưng có thể mất 20 năm và sẽ yêu cầu các quy định "giúp đẩy nhanh sự suy giảm CO2."
 |
Một mái cong và một bức tường bằng bê tông liền mạch dài 24 mét là hai đặc điểm của Carbonhaus.
Mobasher chỉ ra rằng thép nhẹ ốn không được sử dụng nhiều cho xây dựng cách đây 25 năm, giờ đây đã trở nên phổ biến để làm khung thương mại. Ông không thấy có lý do gì để nói rằng vật liệu gia cố bằng carbon không thể có quỹ đạo giống nhau, mặc dù ông thừa nhận rằng vẫn quá đắt để sử dụng những vật liệu này cho cơ sở hạ tầng giao thông ở Hoa Kỳ.
Ông nhận thấy một số mối quan tâm trong nước, hy vọng sử dụng vật liệu gia cố bằng sợi carbon để sửa chữa nhanh hơn, trong đó một lớp vật liệu composite sẽ được tích hợp vào cơ sở hạ tầng bị hư hỏng.
Trên thực tế, Đại học Augsburg ở Đức đã phát triển vật liệu gia cường làm từ sợi carbon ngắn, đã được chứng minh là có hiệu quả giảm căng thẳng và nứt gãy trong bê tông. Tuy nhiên, việc thay thế hoàn toàn các thanh thép trong các phần tử kết cấu đòi hỏi mặt cắt lớn hơn của các sợi carbon liên tục được định hướng theo hướng ứng suất. Điều này không thể thực hiện được với các sợi ngắn phân bố mịn.
Nguồn: Bdcnetwork
Data Design Việt Nam
Tags: datadesignvietnam ddv datadesign sợi carbon là gì sợi carbon fiber carbon fiber vietnam sợi carbon SMC sợi carbon markforged price 3d markforged markforged carbon 3d printer markforged metal carbon fiber kevlar markforged máy in 3d máy in kim loại máy in markforged
.jpg)
.jpg)