독일의 탄소 섬유 강화 콘크리트 가속

독일 드레스덴 공과대학(Technical University Dresden)은 현지에서 Carbonhaus로 알려진 C³ 기술 데모 하우스 CUBE의 건설을 시작했다고 발표했습니다. TU Dresden은 220제곱미터의 2층 건물이 탄소 섬유 강화 콘크리트로 완전히 지어진 세계 최초의 건물이 될 것이라고 주장합니다.

독일 연방 교육 연구부가 자금을 지원하는 이 500만 유로 프로젝트는 2017년에 시작되어 2021년 봄에 강의실, 연구실 및 프레젠테이션 공간으로 구성된 대학 건물에서 절정에 달할 것입니다. 기초는 2020년 3월에 부어졌지만 코로나바이러스로 인한 지연으로 인해 이제서야 추가 공사가 재개되었습니다.

뮌헨에 기반을 둔 건축 회사 HENN이 개선한 이 디자인은 "비틀림" 요소를 통해 탄소 섬유 강화 콘크리트의 경량성과 성형성을 보여주며 John Caulfield가 Building Design + Construction에서 보고한 바와 같습니다. , 24미터 길이의 이음매 없는 콘크리트 벽

"트위스트"는 벽과 지붕 역할을 하는 두 개의 껍질과 같은 요소로 형성됩니다. 다른 주요 요소는 분할 수준의 프리캐스트 상자입니다. 탄소 섬유 강화 콘크리트는 두 섹션 모두에 사용됩니다. 완공되면 건물의 길이는 약 40미터, 너비는 7.2미터, 최대 높이는 6.9미터가 됩니다.

C³ - Carbon Concrete Composite 프로젝트는 현재 독일 건설 업계에서 가장 큰 연구 프로젝트입니다. 복합 재료 탄소 콘크리트는 150개 이상의 파트너와 300개 이상의 개별 프로젝트로 구성된 컨소시엄의 도움을 받아 2006년부터 연구, 개발 및 실제로 점점 더 많이 적용되었습니다.

물 다음으로 세계에서 가장 널리 사용되는 재료인 콘크리트는 항상 높은 원료 소비로 이어졌습니다. 시멘트 생산만으로도 전체 이산화탄소 배출량의 6.5%를 차지하며 이는 CO₂의 약 3배입니다. 전 세계 항공에서 방출합니다.

탄소 섬유 강화를 사용한 새로운 건설 전략 탐구에 전념
구체적으로 4년 동안 1,200만 유로가 26명의 연구원에게 지원됩니다. 그들은 기존의 철근콘크리트를 대체할 뿐만 아니라 탄소섬유 철근콘크리트의 특성에 맞는 새로운 설계 전략을 개발할 것입니다.

이 프로젝트는 장기간 TU Dresden 탄소 섬유 및 섬유 강화 콘크리트 연구원인 Manfred Curbach 박사가 주도하며 "미래를 위한 건설:CRC/TR 280 최소한의 재료를 사용하는 탄소 콘크리트 구조물을 위한 설계 전략"이라는 제목으로 진행되었습니다. – 새로운 구성 방식을 위한 기본 사항입니다.”

파트너로는 RWTH Aachen University(독일 Aachen)와 Leibniz Institute of Polymer Research(IPF, Dresden)가 있습니다. 프로젝트 개요에서 발췌한 내용은 다음과 같습니다.

“새로운 재료는 새로운 디자인과 건설 방법을 가능하게 합니다. 아주 간단해 보이지만 갈 길이 먼 경우가 많습니다. 건축 공학에서 혁신 프로세스는 복잡한 표준화 및 승인 절차뿐만 아니라 안전성과 내구성에 대한 높은 요구로 인해 특히 오랜 시간이 걸립니다. 이는 섬유 강화 콘크리트 및 탄소 콘크리트와 같은 고성능 건축 자재 조합의 경우 더욱 그렇습니다. 이는 부피 측면에서 전 세계적으로 가장 중요한 건축 자재인 콘크리트를 사용한 건축의 혁명은 아니더라도 패러다임 전환을 가져올 것입니다.

“탄소 콘크리트를 사용하면 막대한 자원 소비와 CO₂를 모두 크게 줄일 수 있습니다. 추가 기능에 대한 액세스를 제공하는 동시에 건설 산업의 배출. 그러나 첫 번째 건설 프로젝트는 새로운 가능성에도 불구하고 기존 재료가 단순히 대체되고 있음을 보여주었습니다. 혁신적인 탄소 콘크리트 복합 재료의 잠재력은 지능형 설계 전략과 결합될 경우에만 미래에 실현될 것입니다.

“심각한 기초 연구 및 전체론적 접근 새로운 건축 자재를 사용한 설계, 모델링 및 투영에 적합한 방법을 찾기 위한 전제 조건입니다. 탄소 콘크리트 복합 재료의 경우 이는 재료에 적합한 경량 구조 원칙을 의미합니다. … 새로운 구조의 개발은 수반되는 제품 관련 지속 가능성 평가와 복합재 자체의 적절한 개선을 모두 고려하여 제조 가능성 문제와 밀접하게 연결되어 있습니다.

“효과적으로 입증될 건설 전략은 완전히 다른 형태를 허용할 것입니다. 새로운 설계 전략과 재료 조합은 이전에 알려지지 않은 경량 구조 원리로 인해 자원과 에너지 소비를 줄이는 동시에 사용 적합성, 구조적 안전성 및 내구성에 대한 높은 적합성을 제공합니다. 또한 이러한 새로운 전략과 합성물은 야심찬 미학에 반영되어 새로운 '건축 기술'로 발전할 수 있습니다.”

대량 콘크리트 보강용 탄소 섬유

2020년 1월 Breton에서 "탄소로 만든 콘크리트 보강재"라는 뉴스 기사가 3월에 BFT International에서 출판되었습니다. , 콘크리트 및 프리캐스트 콘크리트 제품 ​​제조업체를 위한 저명한 무역 저널. Hitexbau(독일 아우크스부르크)는 탄소 섬유 강화재를 위한 고도로 자동화된 생산 라인을 개발하여 큰 치수와 대량 생산이 가능합니다. 격자 격자는 롤 또는 시트로 제공되며 보고에 따르면 최대 16밀리미터의 큰 입자 직경을 가진 콘크리트를 사용할 수 있습니다.

Hitexbau는 섬유 보강 구조의 특수 코팅 및 다양한 콘크리트 배합과 함께 이러한 보강재가 평방 미터당 3,300뉴턴의 최대 압축 강도를 갖는 콘크리트를 가능하게 한다고 주장합니다.

2015년부터 Hitexbau는 TU Dresden 및 RWTH Aachen과 긴밀한 협력을 통해 건축 및 건설 산업을 위한 탄소 섬유 섬유 강화재를 개발했습니다. 강화제를 공급하는 것 외에도 제품 개발 및 실험실 테스트를 제공합니다.

편집자 주: Altus Group(미국 사우스캐롤라이나주 그린빌)은 건설 시장에 혁신적인 기술을 제공하는 프리캐스트 콘크리트 제조업체 연합입니다. 2017년 기준으로 회원들은 CFRP 강화 CarbonCast 기술을 사용하여 총 4천만 피트에 달하는 1,400개 이상의 프로젝트를 완료했습니다. ² (370만 m ² ). C-GRID 제품을 사용하여 Chomarat North America(미국 사우스캐롤라이나주 윌리엄스톤)와 함께 개발한 CarbonCast 기술에 대한 내용은 2017년 기사 "CFRP를 사용한 프리캐스트 콘크리트의 더 높은 성능"에서 읽어보십시오.