世界上第一座碳纤维增强混凝土建筑

德国德累斯顿工业大学校园内正在建造一座名为Carbonhaus的两层建筑，这将是世界上第一座完全用碳增强混凝土建造的建筑。该建筑占地2200平方英尺，将以500万欧元(563万美元)的预算完成。

该建筑由两个主要部分组成:预制的“盒子”;还有“扭曲”，一个由重量更轻且可弯曲的双曲面屋顶钢筋混凝土。这座大学建筑将容纳教室、实验室、演示空间和一个小厨房。它最大的吸引力和工程奇迹将是其弯曲的屋顶和24米长的无缝混凝土。Carbonhaus的设计建筑师是Gunter Henn，他是慕尼黑建筑公司Henn的董事长。该项目由Architeckten Ingenieure Batzen (AIB)设计，而Assmann Advice + Plan则提供结构规划服务。

德累斯顿工业大学(TU Dresden)混凝土建筑研究所(Institute of Concrete Construction)主任、教授曼弗雷德·库尔巴赫(Manfred Curbach)说:“当时，当我们开始发表关于碳增强混凝土的首批成果时，我们受到了嘲笑。这是无稽之谈。这个话题将在三年内消失。”那是在1998年。22年后的今天，尽管目前形势艰难，世界上第一座完全由碳增强混凝土制成的建筑正在德累斯顿工业大学校园内建造。他补充说:“这是土木工程史上的一次巨大飞跃。”

这种钢筋混凝土被称为碳混凝土复合材料，被称为C3或Cube。

什么是碳纤维增强混凝土?

碳纤维增强混凝土是一种复合产品，由碳纤维和聚合物组成，碳纤维提供强度和刚度，聚合物将纤维固定在一种基质中。微纤维和大纤维可以是合成的，也可以是天然的。行业内的共识是，这种增强可以显着增加使用复合材料的结构的寿命。

用于CUBE的碳纤维是由石油基聚丙烯腈(PAN)生产的。它也可以由木质素制成，木质素是一种从造纸废料中提取的有机聚合物。慕尼黑工业大学一直在探索从藻类油中生产碳纤维。

碳纤维增强混凝土的重要性及应用

它比标准的建筑材料组合更耐用，更环保。与传统的钢铁和混凝土建筑构件相比，碳增强材料具有更强的抗开裂和抗侵蚀能力。然而，使用这种新的替代能源仍面临一些监管和经济障碍。

至少有一半是典型的混凝土建筑组件用于保护钢筋不受腐蚀。因此，多达60%的混凝土结构是混凝土和钢筋必须支撑的结构自重，增加了结构的成本。

专家们说，由于钢铁和混凝土“是一起工作的，而不是一起工作的”，由此产生的构件仍然很容易开裂和侵蚀，以至于建筑物和基础设施的寿命远远达不到应有的水平。“它们的设计是为了强度，而不是耐用性，而且在使用10年后，没有人负责。”

另一方面，碳增强材料的重量约为钢的四分之一，具有相同的抗拉强度。复合材料更耐用，可减少高达70%的温室气体排放。虽然它可能需要20年才能成为主流，并且需要监管，但一旦生效，它将有助于加速CO的下降₂。

然而，碳混凝土不仅可以用于建筑物的加固或翻新桥梁或结构。它为建筑行业开发一种全新的建筑和生活方式铺平了道路。碳混凝土使建筑物的内墙仅由几厘米厚的面板组成，从而提供了以细长、轻盈和美学原则为特征的新设计可能性。因此，潜在的应用范围扩展到整个建筑工程-无论是翻新还是新建。