Beton bertulang serat karbon mengalami percepatan di Jerman

Technical University Dresden di Jerman mengumumkan dimulainya konstruksi untuk rumah demo teknologi C³ CUBE, yang secara lokal dikenal sebagai Carbonhaus. TU Dresden mengklaim bangunan dua lantai seluas 220 meter persegi itu akan menjadi bangunan pertama di dunia yang seluruhnya terbuat dari beton bertulang serat karbon.

Dibiayai oleh Kementerian Pendidikan dan Penelitian Federal Jerman, proyek senilai €5 juta ini dimulai pada 2017 dan akan mencapai puncaknya pada musim semi 2021 di gedung universitas yang terdiri dari ruang kelas, lab, dan ruang presentasi. Meskipun fondasi dituangkan pada Maret 2020, konstruksi lebih lanjut baru sekarang dilanjutkan setelah penundaan yang disebabkan oleh virus corona.

Desainnya, disempurnakan oleh firma arsitektur HENN yang berbasis di Munich, menampilkan beton bertulang serat karbon yang ringan dan dapat dibentuk melalui elemen "twist" dan, seperti yang dilaporkan oleh John Caulfield dalam Desain Bangunan + Konstruksi , dinding beton mulus sepanjang 24 meter.

Twist itu terbentuk dari dua elemen mirip cangkang yang berfungsi sebagai dinding dan atap. Elemen utama lainnya adalah kotak pracetak tingkat terpisah. Beton bertulang serat karbon digunakan untuk kedua bagian. Setelah selesai, bangunan tersebut akan memiliki panjang sekitar 40 meter, lebar 7,2 meter, dan tinggi maksimum 6,9 meter.

Proyek C³ - Carbon Concrete Composite saat ini merupakan proyek penelitian terbesar di industri konstruksi Jerman. Bahan komposit beton karbon telah diteliti, dikembangkan, dan semakin diterapkan dalam praktik (sejak 2006) dengan bantuan konsorsium yang terdiri lebih dari 150 mitra dan lebih dari 300 proyek individu.

Bahan yang paling banyak digunakan di dunia setelah air - beton - selalu menyebabkan konsumsi bahan baku yang tinggi. Produksi semen saja bertanggung jawab atas 6,5% dari total emisi karbon dioksida, sekitar tiga kali lipat CO₂ dipancarkan oleh penerbangan global.

Didedikasikan untuk mengeksplorasi strategi konstruksi baru menggunakan serat karbon yang diperkuat
beton, €12 juta selama 4 tahun akan mendanai 26 peneliti. Mereka akan mengejar tidak hanya mengganti beton bertulang baja sebelumnya tetapi juga mengembangkan strategi desain baru yang disesuaikan dengan sifat beton bertulang serat karbon.

Proyek ini dipimpin oleh peneliti lama TU Dresden serat karbon dan beton bertulang tekstil, Dr. Manfred Curbach, dan berjudul, “Konstruksi untuk masa depan:CRC/TR 280 Strategi desain untuk struktur beton karbon menggunakan bahan minimal – Dasar-dasar untuk cara baru dalam membangun.”

Mitra termasuk RWTH Aachen University (Aachen, Jerman) dan Institut Penelitian Polimer Leibniz (IPF, Dresden). Kutipan dari sinopsis proyek menjelaskan:

“Material baru memungkinkan desain baru dan metode konstruksi baru. Kedengarannya cukup sederhana, tetapi seringkali ada jalan panjang yang harus dilalui. Dalam rekayasa arsitektur, proses inovasi membutuhkan waktu yang sangat lama karena tuntutan keamanan dan ketahanan yang tinggi serta prosedur standarisasi dan persetujuan yang rumit. Hal ini berlaku terlebih lagi untuk kombinasi bahan bangunan berperforma tinggi seperti beton bertulang tekstil dan beton karbon, yang akan membawa perubahan paradigma jika bukan revolusi dalam bangunan dengan beton, bahan bangunan terpenting di seluruh dunia dalam hal volume.

“Menggunakan beton karbon dapat secara signifikan mengurangi konsumsi sumber daya yang sangat besar dan CO₂ emisi industri konstruksi, pada saat yang sama memberikan akses ke fungsi tambahan. Namun, proyek konstruksi pertama telah menunjukkan bahwa meskipun ada kemungkinan baru, ... bahan konvensional hanya diganti. Potensi penuh dari material komposit beton karbon yang inovatif hanya akan terwujud di masa depan jika dikombinasikan dengan strategi desain yang cerdas.

“Penelitian fundamental yang mendalam serta pendekatan holistik adalah prasyarat untuk menemukan metode yang cocok untuk merancang, membuat model, dan memproyeksikan dengan bahan konstruksi baru. Untuk komposit beton karbon, ini menyiratkan prinsip konstruksi ringan yang disesuaikan dengan material. … Pengembangan struktur baru terkait erat dengan masalah kemampuan manufaktur, dengan mempertimbangkan penilaian keberlanjutan terkait produk yang menyertainya dan penyempurnaan yang memadai dari komposit itu sendiri.

“Strategi konstruksi yang terbukti efektif akan memungkinkan bentuk yang sama sekali berbeda. Strategi desain baru dan kombinasi material akan mengurangi konsumsi sumber daya dan energi karena prinsip konstruksi ringan yang sebelumnya tidak diketahui, sementara pada saat yang sama menawarkan kesesuaian yang tinggi untuk penggunaan, keamanan struktural, dan daya tahan. Selain itu, strategi dan komposisi baru ini tercermin dalam estetika ambisius, yang dapat berkembang menjadi 'seni konstruksi' baru”

Serat karbon untuk tulangan beton dalam volume besar

Berita “Penguatan beton yang terbuat dari karbon dalam volume besar” diterbitkan pada Januari 2020 oleh Breton dan kemudian pada bulan Maret oleh BFT International , jurnal perdagangan yang diakui untuk produsen beton dan produk beton pracetak. Hitexbau (Augsburg, Jerman) telah mengembangkan jalur produksi yang sangat otomatis untuk penguatan serat karbon, memungkinkan dimensi besar serta volume besar. Kisi kisi tersedia dalam bentuk gulungan atau lembaran dan kabarnya memungkinkan untuk menggunakan beton dengan diameter butir besar hingga 16 milimeter.

Dalam kombinasi dengan lapisan khusus dari struktur tulangan tekstil dan dengan formulasi beton yang berbeda, Hitexbau mengklaim bahwa tulangan ini memungkinkan beton dengan kekuatan tekan puncak 3.300 newton per meter persegi.

Sejak 2015, Hitexbau telah bekerja sama erat dengan TU Dresden dan RWTH Aachen untuk mengembangkan penguatan tekstil serat karbon untuk industri bangunan dan konstruksi. Selain memasok bala bantuan, ia menawarkan pengembangan produk dan pengujian laboratorium.

Catatan editor: Altus Group (Greenville, SC, AS) adalah aliansi produsen beton pracetak yang menghadirkan teknologi inovatif ke pasar konstruksi. Pada tahun 2017, anggotanya telah menyelesaikan lebih dari 1.400 proyek menggunakan teknologi CarbonCast yang diperkuat CFRP, dengan total keseluruhan 40 juta kaki ² (3,7 juta m ² ). Harap baca tentang teknologi CarbonCast, yang dikembangkan bersama Chomarat Amerika Utara (Williamston, SC, AS) menggunakan produk C-GRID dalam artikel 2017:“Kinerja yang lebih tinggi dalam beton pracetak dengan CFRP”.