Un proyecto de investigación de TU Dresden y TU Aachen logró colocar la primera piedra del primer cubo de carbón del mundo en Dresde. Se pretende demostrar que el hormigón al carbono es el material compuesto del futuro. En qué medida ahorra material, recursos y CO 2 , dónde se utiliza y qué posibilidades ofrece para la construcción de viviendas, puede averiguarlo aquí.
Hormigón de carbono como proyecto de investigación
El primer edificio hecho de hormigón al carbono Cube, que se está construyendo actualmente en Fritz-Förster-Platz en Dresde, no solo fue diseñado como una casa en la que las personas trabajan e interactúan, sino también como un lugar de representación para la construcción de hormigón al carbono orientada al futuro. Un método constructivo que abre numerosas posibilidades, tanto de diseño como de construcción sostenible. Con el inicio de la construcción de la primera casa de hormigón al carbono del mundo, que consta en su totalidad de refuerzo no metálico, podemos mirar hacia atrás en una historia larga y al mismo tiempo emocionante.
El cubo también quiere ser un escaparate para la construcción de hormigón al carbono orientada al futuro.
Cómo empezó todo
Ya a principios de la década de 1990, científicos de la Universidad Técnica de Dresde (TU Dresden) y la Rheinisch-Westfälische Technische Universität Aachen (RWTH Aachen) tuvieron la idea de insertar fibras textiles en forma de una estera en forma de rejilla en el hormigón. En ese momento la idea era tan absurda que incluso los patrocinadores expresaron su preocupación y pidieron que la industria de la construcción se convenciera ante todo de ello. Afortunadamente, las grandes empresas constructoras han reconocido el enorme potencial del hormigón armado textil y, con su firma, han permitido financiar el proyecto de investigación. Desde 2014, el Ministerio Federal de Educación e Investigación también ha estado promoviendo el desarrollo y la implementación de la construcción de hormigón al carbono en el mercado en el proyecto de investigación de edificios más grande de Alemania, C3 - Carbon Concrete Composite.Más de 160 socios de empresas e instituciones científicas trabajaron en 300 subproyectos en temas como procesos de fabricación y procesamiento, normas y aprobaciones, seguridad laboral, demolición, desmantelamiento y reciclaje.
Hormigón textil vs hormigón al carbono: ¿cuál es la diferencia?
Se entiende por hormigón armado textil (TRC) un material compuesto de hormigón y un refuerzo textil en forma de esterilla. Mientras que al comienzo del proyecto de investigación se utilizaban principalmente fibras de vidrio de alto rendimiento resistentes a los álcalis para la producción del refuerzo, hoy en día las fibras de carbono, es decir, el carbono, están demostrando ser el material de partida adecuado para el refuerzo en forma de esterilla y ahora en forma de varilla. La combinación de hormigón y ambos tipos de armaduras se conoce hoy como hormigón de carbono.
En la fabricación de hormigón al carbono, el carbono se utiliza como material de partida para el refuerzo, que a menudo tiene la forma de una estera.
La combinación de carbono y hormigón ahorra recursos
El hormigón tiene la propiedad de poder absorber grandes fuerzas de compresión, pero casi ninguna fuerza de tracción. Por lo tanto, el refuerzo en forma de estera o varilla de carbono forma un componente interno que es capaz de asumir estas fuerzas de tracción. Una interacción perfecta que tiene muchas ventajas, por ejemplo, ahorros de material de hasta un 80 por ciento, según el área de aplicación. El primer componente hecho de hormigón al carbono, que recibió la aprobación general de construcción (abZ) del Instituto Alemán de Tecnología de la Construcción, fue un panel de fachada con un grosor de solo dos centímetros. Para un panel de fachada comparable hecho de hormigón armado, son necesarios de ocho a diez centímetros. Debido al pequeño volumen de hormigón y al refuerzo de carbono significativamente más ligero, fue posible reducir las emisiones de CO2 en más de una cuarta parte.Sin embargo, el ahorro de material no solo conduce a una reducción en las emisiones de dióxido de carbono y el consumo de energía relacionados con la producción, sino que también ahorra recursos valiosos como arena y agua.
Campos de aplicación del hormigón al carbono: rehabilitación y obra nueva
Con una construcción de paredes más delgadas con hormigón al carbono, se puede ganar más espacio utilizable en el área del nuevo edificio. La conductividad eléctrica de la fibra de carbono también permite la integración de funciones adicionales, como el calentamiento de paredes y la carga inductiva. La vida útil significativamente más larga, que se prevé en 200 (en lugar de 60 a 80) años, juega un papel importante en la construcción de puentes. El refuerzo de carbono químicamente inerte evita los trabajos de reparación.
El hormigón al carbono no solo está demostrando ser una alternativa adecuada al hormigón armado en edificios nuevos, el material compuesto también se utiliza en la renovación de viviendas o en la renovación de edificios antiguos. Al eliminar la cubierta de hormigón adicional necesaria para proteger el acero oxidado, se pueden reparar las estructuras con una capa delgada de medio centímetro a un centímetro de hormigón al carbono. Debido a la ligereza del carbono, el refuerzo se puede colocar mucho más rápido al renovar silos o techos de edificios. No es necesario fijar el refuerzo con tacos de pared. El peso de los techos de los edificios existentes solo aumenta ligeramente por la delgada capa de hormigón de carbono, de modo que el refuerzo de los componentes de carga adyacentes, como las columnas,Se puede prescindir en gran medida de paredes y cimientos y casi se conserva la altura útil de la habitación.
Izquierda: Un silo de doble cámara en Uelzen fue renovado utilizando hormigón al carbono.
Derecha: Un puente ferroviario renovado con hormigón al carbono se encuentra en Naila.
Comparación de costos: carbono versus acero
Si nos fijamos en los costes, a primera vista el hormigón al carbono parece ser la variante significativamente más cara: un kilogramo de acero cuesta actualmente 1 euro y 1 kilogramo de carbono alrededor de 16 euros. Sin embargo, el carbono es cuatro veces más ligero y hasta seis veces más estable que el acero y, por tanto, alcanza un rendimiento 24 veces superior. Numerosos proyectos que ya se han implementado dejan en claro que el uso de hormigón de carbono no necesariamente tiene que estar asociado con altos costos. En un concurso público para el mantenimiento de un puente ferroviario en Naila, el hormigón al carbono se impuso al hormigón armado. El factor decisivo fue la tecnología rentable y eficiente para la reparación. Al renovar las plataformas de Deutsche Bahn, la velocidad fue fundamental. En este caso, los costes de material no fueron decisivos,pero los costes de los tiempos de bloqueo de la vía férrea, porque la ligereza de las piezas prefabricadas de hormigón al carbono ahorró un tiempo valioso durante la instalación.
El carbono (abajo) es más caro, pero también más ligero y resistente que el acero. El uso de hormigón al carbono no está necesariamente asociado con mayores costos.
Hormigón al carbono: un ciclo de material cerrado
Según el estado actual de la investigación, los edificios hechos de hormigón al carbono se pueden reciclar fácilmente. Una vez demolido un edificio, los componentes de carbono y hormigón pueden separarse con una pureza del 98 por ciento. Para ello se utilizan procesos establecidos que ya se conocen en las industrias de la aviación, la automoción y los artículos deportivos. Además, los dispositivos y máquinas disponibles comercialmente son adecuados tanto para la demolición como para la trituración del hormigón al carbono. Los componentes se clasifican mediante sistemas controlados por sensores y basados en cámaras. Las fibras de carbono procesadas se pueden utilizar para la producción de nuevos refuerzos en forma de alfombrilla y varilla o como material para la producción de carrocerías de automóviles o cuadros de bicicletas. La investigación actual es prometedora y muestraque hasta ahora no se han encontrado fragmentos de fibra respirable en el rango de tamaño de la definición de la OMS. En consecuencia, no son necesarias medidas más allá de la seguridad laboral habitual.
Casa cubo de hormigón al carbono: un hito en la historia de la construcción
Desde principios de 2020, todo el conocimiento ya adquirido sobre la construcción de hormigón al carbono se ha incorporado al proyecto del faro Cube. El primer edificio del mundo hecho de hormigón al carbono es el resultado de una intensa colaboración entre las empresas y la ciencia. El cubo está formado por dos carcasas de torsión de doble curva y un cubo de dos pisos de hormigón prefabricado de carbono, la llamada caja. El edificio fue diseñado por Henn Architects. Aib Bautzen GmbH es responsable de la planificación general. Por un lado, el edificio está destinado a demostrar el rendimiento del material y, por otro lado, a presentar de manera impresionante la amplia gama de posibilidades en arquitectura, tecnología y economía.El cubo con una superficie total de 220 metros cuadrados se está construyendo en la parcela en la esquina de Einsteinstrasse y Zellescher Weg en Dresde. Una vez finalizado, el edificio será sometido a un seguimiento exhaustivo durante su uso real. Sirve, por un lado, como laboratorio y, por otro, como lugar de eventos para las operaciones universitarias de la TU Dresden. Aquí no solo se evalúan los costos operativos y del ciclo de vida, sino también la idoneidad a largo plazo con respecto a los aspectos estructurales, estructurales y físicos del edificio.Aquí no solo se evalúan los costos operativos y del ciclo de vida, sino también la idoneidad a largo plazo con respecto a los aspectos estructurales, estructurales y físicos del edificio.Aquí, no solo se evalúan los costos operativos y del ciclo de vida, sino también la idoneidad a largo plazo con respecto a los aspectos estructurales, estructurales y físicos.
Your-Best-Home.net hecho de hormigón de carbono tiene un área total de 220 metros cuadrados y también está destinado a servir como un lugar de eventos para la universidad.
Conclusión: el hormigón al carbono jugará un papel importante en el mundo de la construcción
Con el surgimiento del futurista Cube, una casa de carbono construida enteramente con refuerzo no metálico, se demuestra una interacción fascinante entre el diseño dinámico y las influencias cubistas y la eficiencia económica del material se ejemplifica de acuerdo con todos los requisitos de la ley de construcción. De cara al futuro, empresarios y científicos están seguros de que el uso de esta tecnología innovadora ya es irreversible y está conquistando cada vez más el mercado. Un paso importante hacia una implementación exitosa es la provisión de una directriz para el hormigón al carbono para fines de 2021. La construcción del primer edificio de hormigón al carbono y la directriz crean importantes requisitos previos paracon el fin de anclar con éxito este método de construcción en el mundo de la construcción durante los próximos cinco años.
los autores
Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. Eh Manfred Curbach
Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. Eh Manfred Curbach estudió ingeniería civil en la Universidad de Dortmund de 1977 a 1982 y luego realizó investigaciones como asistente de investigación hasta su doctorado en 1987 en las cátedras de construcción de hormigón y hormigón armado, primero en la Universidad de Dortmund y más tarde en la Universidad de Karlsruhe. Después de varios años de experiencia práctica en Köhler + Seitz, asumió la cátedra de construcción sólida en la TU Dresden en 1994. En 2016 recibió el Premio del Futuro Alemán del Presidente Federal por su investigación sobre el hormigón al carbono.
los autores
Sandra Kranich
Sandra Kranich estudió alemán como lengua extranjera por primera vez en la Universidad Vocacional de Racibórz, Polonia. En 2007 se mudó a Alemania y en 2010 completó su licenciatura en investigación de medios / práctica de medios en el Instituto de Estudios de Comunicación en TU Dresden. En 2013 obtuvo su maestría en investigación aplicada en medios. Obtuvo su primera experiencia profesional en la TU Bergakademie Freiberg en el campo de las relaciones públicas. Desde 2015 ha sido responsable del trabajo de prensa y relaciones públicas en el proyecto de investigación de construcción más grande de Alemania C³ - Carbon Concrete Composite e. V. responsable.
