El hormigón reforzado con fibra de carbono se acelera en Alemania

La Universidad Técnica de Dresde en Alemania anunció el inicio de la construcción de su casa de demostración de tecnología C³ CUBE, conocida localmente como Carbonhaus. TU Dresden afirma que el edificio de dos pisos y 220 metros cuadrados será el primer edificio del mundo hecho completamente de hormigón reforzado con fibra de carbono.

Financiado por el Ministerio Federal de Educación e Investigación de Alemania, el proyecto de 5 millones de euros comenzó en 2017 y culminará en la primavera de 2021 en un edificio universitario que incluye aulas, laboratorios y espacios para presentaciones. Aunque los cimientos se echaron en marzo de 2020, la construcción adicional solo ahora se reanudó luego de un retraso causado por el coronavirus.

El diseño, refinado por el estudio de arquitectura con sede en Múnich HENN, muestra la ligereza y la conformabilidad del hormigón reforzado con fibra de carbono a través de su elemento de "torsión" y, como informó John Caulfield en Building Design + Construction , un muro de hormigón sin costuras de 24 metros de largo.

El "giro" está formado por dos elementos en forma de concha que sirven como pared y techo. El otro elemento principal es una caja prefabricada de dos niveles. Se utiliza hormigón reforzado con fibra de carbono para ambas secciones. Una vez terminado, el edificio tendrá unos 40 metros de largo, 7,2 metros de ancho y 6,9 metros de altura máxima.

El proyecto C³ - Carbon Concrete Composite es actualmente el mayor proyecto de investigación de la industria de la construcción alemana. El hormigón de carbono de material compuesto se ha investigado, desarrollado y aplicado cada vez más en la práctica (desde 2006) con la ayuda de un consorcio de más de 150 socios y más de 300 proyectos individuales.

El material más utilizado en el mundo después del agua, el hormigón, siempre ha dado lugar a un elevado consumo de materias primas. La producción de cemento por sí sola es responsable del 6,5% de las emisiones totales de dióxido de carbono, aproximadamente tres veces el CO ₂ emitida por la aviación mundial.

Dedicado a explorar nuevas estrategias de construcción utilizando fibra de carbono reforzada.
En concreto, 12 millones de euros durante 4 años financiarán 26 investigadores. No solo buscarán reemplazar el hormigón armado con acero anterior, sino que también desarrollarán nuevas estrategias de diseño adaptadas a las propiedades del hormigón armado con fibra de carbono.

El proyecto está dirigido por el investigador de hormigón reforzado con fibra de carbono y textiles de TU Dresden, Dr. Manfred Curbach, y se titula “Construcción para el futuro:CRC / TR 280 Estrategias de diseño para estructuras de hormigón al carbono utilizando un mínimo de material - Fundamentos para una nueva forma de construir ”.

Los socios incluyen la Universidad RWTH Aachen (Aachen, Alemania) y el Instituto Leibniz de Investigación de Polímeros (IPF, Dresden). Un extracto de la sinopsis del proyecto explica:

“Los materiales novedosos permiten nuevos diseños y nuevos métodos de construcción. Suena bastante simple, pero a menudo queda un largo camino por recorrer. En la ingeniería arquitectónica, los procesos de innovación toman mucho tiempo debido a las altas exigencias de seguridad y durabilidad, así como a los complejos procedimientos de estandarización y aprobación. Esto es aún más cierto para las combinaciones de materiales de construcción de alto rendimiento, como el hormigón armado con textiles y el hormigón al carbono, que supondrá un cambio de paradigma, si no una revolución, en la construcción con hormigón, el material de construcción más importante a nivel mundial en términos de volumen.

“El uso de hormigón de carbono puede reducir significativamente tanto el enorme consumo de recursos como el CO ₂ emisiones de la industria de la construcción, al mismo tiempo que da acceso a funciones adicionales. Sin embargo, los primeros proyectos de construcción han demostrado que, a pesar de las posibilidades novedosas,… los materiales convencionales simplemente están siendo sustituidos. Todo el potencial del innovador material compuesto de hormigón al carbono solo se hará realidad en el futuro si se combina con estrategias de diseño inteligente.

“Investigación fundamental profunda y enfoque holístico son los requisitos previos para encontrar métodos adecuados para el diseño, modelado y proyección con materiales de construcción novedosos. Para el compuesto de hormigón al carbono, esto implica principios de construcción ligera adaptados al material. … El desarrollo de estructuras novedosas está estrechamente relacionado con cuestiones de fabricabilidad, teniendo en cuenta tanto una evaluación de sostenibilidad relacionada con el producto como un refinamiento adecuado del propio material compuesto.

“Las estrategias de construcción que demostrarán ser efectivas permitirán formas completamente diferentes. Las nuevas estrategias de diseño y combinaciones de materiales reducirán el consumo de recursos y energía debido a principios de construcción ligera previamente desconocidos, mientras que al mismo tiempo ofrecerán una alta idoneidad para el uso, seguridad estructural y durabilidad. Además, estas nuevas estrategias y combinaciones se reflejan en una estética ambiciosa, que puede convertirse en un nuevo 'arte de construir' ”.

Fibra de carbono para refuerzo de hormigón en grandes volúmenes

Breton publicó la noticia "Refuerzo de hormigón de carbono en grandes volúmenes" en enero de 2020 y, posteriormente, en marzo BFT International , una revista comercial reconocida para los fabricantes de hormigón y productos prefabricados de hormigón. Hitexbau (Augsburg, Alemania) ha desarrollado una línea de producción altamente automatizada para refuerzos de fibra de carbono, que permite grandes dimensiones y grandes volúmenes. Las rejillas de celosía están disponibles en rollos o láminas y, según se informa, hacen posible el uso de hormigones con un gran diámetro de grano de hasta 16 milímetros.

En combinación con revestimientos especiales de las estructuras de refuerzo textil y con diferentes formulaciones de hormigón, Hitexbau afirma que estos refuerzos permiten obtener hormigón con una resistencia máxima a la compresión de 3300 newtons por metro cuadrado.

Desde 2015, Hitexbau ha trabajado en estrecha colaboración con TU Dresden y RWTH Aachen para desarrollar refuerzos textiles de fibra de carbono para la industria de la construcción. Además de suministrar refuerzos, ofrece desarrollo de productos y pruebas de laboratorio.

Nota del editor: Altus Group (Greenville, SC, EE. UU.) Es una alianza de fabricantes de hormigón prefabricado que aporta tecnologías innovadoras al mercado de la construcción. En 2017, sus miembros habían completado más de 1400 proyectos utilizando tecnología CarbonCast reforzada con CFRP, por un total de 40 millones de pies ² (3,7 millones de m ² ). Lea sobre la tecnología CarbonCast, desarrollada con Chomarat North America (Williamston, SC, EE. UU.) Utilizando su producto C-GRID en el artículo de 2017:"Mayor rendimiento en hormigón prefabricado con CFRP".