5 inovatívnych stavebných materiálov budúcnosti

Inovatívne stavebné materiály môžu významne prispieť k efektívnosti využívania zdrojov. V nasledujúcom ukážeme niekoľko vybraných príkladov z výskumnej a stavebnej praxe, ktoré majú veľký budúci potenciál.

Inovatívne podlahové dosky so znížením hmotnosti o 70 percent

Vedci z oddelenia architektúry na ETH Zürich vyvinuli betónové podlahové prvky, ktoré nevyžadujú oceľové vystuženie a sú o 70 percent ľahšie ako bežné betónové podlahy. Tajomstvo redukcie hmotnosti spočíva v klenutých a geometricky tvarovaných paneloch, ktoré vychádzajú zo starých stavebných techník klenieb v katedrálnych chrámoch.

Nosná doska podlahových prvkov je hrubá iba dva centimetre a vďaka svojmu tvaru nevyžaduje na vystuženie žiadnu výstužnú oceľ. Aby sa znížili náklady na výrobu prvkov, namiesto obvyklých odlievacích foriem sa použila 3D tlač. Prvky však neboli vyrobené z betónu, ale z piesku v kombinácii so špeciálnym spojivom. Philippe Block z ETH Zürich vysvetľuje inovatívny systém nasledovne:

"Je to len piesok, ktorý drží pohromade jednoduché spojivo." Materiál je skutočne mäkký, tento malý kúsok by sa dal ľahko odlomiť rukou. Ale ak ho vytvarujete tak, aby absorboval sily - ktoré sme objavili pomocou algoritmu, ktorý sme vyvinuli sami -, môžete kráčať po tomto mäkkom materiáli. A máte bezpečnú štruktúru, ktorá je o 70 percent ľahšia ako bežné stropy. ““

Nové podlahové dosky sa teraz testujú na streche výskumnej budovy NEST, kde má byť postavený dvojpodlažný ľahký strešný apartmán pre hostí. Za týmto účelom sú podlahové prvky 5 x 5 metrov modulárne prefabrikované a následne inštalované na mieste. V dutinách medzi betónovými rebrami je možné položiť káble na vetranie, chladenie a vykurovanie, čo tiež šetrí miesto.

Podrobné informácie o tom nájdete v prednáške Phillippe Block:

Neviditeľný akustický povlak na okrúhle povrchy

Mnoho akustických riešení plní svoj účel, často však nedokáže splniť estetické požiadavky architektúry. Vysoko inovatívny a udržateľne vyrobený systém BASWA rieši tento problém diskrétnym a neviditeľným akustickým riešením. Inovatívny stavebný materiál vytvára úplne hladký strop, ktorý je akusticky vysoko aktívny a filtruje akýkoľvek dozvuk. Aj guľaté alebo zakrivené povrchy je možné bez problémov pokryť zvukovou pohltivosťou. V porovnaní s konvenčnými riešeniami ponúka systém ďalšiu významnú výhodu, pretože je možné ho kombinovať s chladiacim stropom.

Foto: Trockenbau Weissmann GmbH, projekt: Bellis Bar v Kodani

Uhlíkový betón: vysoká nosnosť, ľahký a udržateľný

Nový kompozitný materiál - uhlíkový betón (textilný betón) má potenciál spôsobiť revolúciu v celej architektúre. Vysokovýkonný materiál je kombináciou betónu a uhlíkových vlákien. Má väčšiu pevnosť, odolnosť a ľahkosť ako klasický betón. Najvýznamnejšie výhody materiálu sú:

Uhlík nehrdzavie. Na rozdiel od železobetónu nie sú na ochranu uhlíka potrebné žiadne hrubé vrstvy betónu. Spotreba piesku a emisie CO2 spojené s výrobou železobetónu sa dajú výrazne znížiť.
Stavebný materiál môže byť vyrobený z akejkoľvek látky, ktorá obsahuje uhlík. Vedci napríklad v súčasnosti používajú ligníny, odpadový produkt, ktorý sa produkuje pri výrobe dreva.
Nosnosť s uhlíkom je päť až šesťkrát vyššia ako u železobetónu.
Karbónová verzia je štyrikrát ľahšia a životnosť je podstatne dlhšia.

Cena uhlíkového betónu sa zdá byť veľmi vysoká a pohybuje sa okolo dvadsiatich eur v porovnaní so železobetónom, ktorý predstavuje jedno euro za kilogram. Ak však započítate úsporu materiálu okolo 75 percent, ako aj trvanlivosť, pevnosť a odolnosť materiálu proti korózii, náklady sa navzájom vyrovnajú.

Prvý uhlíkový dom má vyrásť v areáli Technickej univerzity v Drážďanoch v roku 2019. Konzorcium vedené TU „C³ - Carbon Concrete Composite“ odhadlo stavebné náklady na dvojpodlažnú referenčnú nehnuteľnosť na približne 5 miliónov eur.

„C-Cube by mal ilustrovať vlastnosti uhlíkového betónu a mal by byť ukážkovým príkladom filigránovej, ľahkej a štíhlej konštrukcie,“ zdôrazňuje predseda predstavenstva C Prof Prof. Manfred Curbach, ktorý vedie Inštitút pre masívne stavby TU Drážďany.

Viac o výrobnom procese si môžete pozrieť tu:

Nosný drevobetón pre obytné a kancelárske budovy

Vedci zo švajčiarskeho výskumného programu „Resource Wood“ (NRP 66) nedávno predstavili ďalšiu inováciu v oblasti výroby betónu s novým, stabilným stavebným materiálom „wood concrete“. Obsah štrku a piesku je nahradený jemne mletým drevom, to znamená, že do cementu sú namiesto malých kameňov primiešané piliny. V niektorých zmesiach má stavebný materiál objemový podiel viac ako 50 percent dreva. Vďaka tomu je výrazne ľahší ako klasický betón.

Osem metrov dlhý drevený a drevocementový kompozitný panel sa v súčasnosti testuje na Vysokej škole technickej a architektúry vo Freiburgu. Hoci tento nový typ kompozitného materiálu váži iba tretinu rovnako odolnej, normálnej betónovej dosky, v zásade by sa mohol použiť v obytných a kancelárskych budovách.

Foto: Daia Zwicky, Inštitút pre stavebné a environmentálne technológie iTEC, Univerzita technológie a architektúry HES-SO Fribourg

"Vážia nie viac ako polovicu bežného betónu - najľahší plavák. Pravdepodobne uplynie niekoľko rokov, kým dôjde k prvým budovám, v ktorých drevený ľahký betón doslova hrá hlavnú rolu. Znalosti pre praktické použitie vo veľkom meradle tu stále sú." príliš nízka, “vysvetľuje Daia Zwicky, vedúca Ústavu pre stavebné a environmentálne technológie na Vysokej škole technickej a architektúry vo Fribourgu.

Prvé záťažové skúšky v mierke 1: 1 preukázali, že inovatívny drevobetón sa môže použiť aj v stropných a stenových prvkoch a môže v konštrukcii prevziať nosnú funkciu. Vedci v súčasnosti testujú, ktoré zmesi sú pre danú aplikáciu najvhodnejšie. Tím tiež pracuje na efektívnych výrobných procesoch.

Super materiál: ultraľahký a desaťkrát tvrdší ako oceľ

Inovatívny stavebný materiál vyvinuli vedci z Massachusetts Institute of Technology (MIT). Materiál je ľahší ako plast a pozostáva z vrstvy voštinových atómov uhlíka.

„Náš nový super materiál pozostáva z grafénových vločiek, ktoré sú stlačené a stlačené k sebe, aby vytvorili veľkú sieť pokrytú pavučinami. Materiál má nadýchanú štruktúru, ktorá trochu pripomína psychedelického morského tvora. Koralová štruktúra je takmer úplne dutá a má hustotu iba päť percent bežných grafov, “vysvetľuje zodpovedný projektový manažér MIT Markus J. Buehler .

High-tech materiál môže v budúcnosti napríklad vytvárať mosty, ktoré sú mimoriadne tvrdé, ľahké a mimoriadne odolné voči teplu.

Záver: inovatívne stavebné materiály budúcnosti

Stavebný priemysel potrebuje inovatívne stavebné materiály a udržateľné riešenia, aby zvládol zložité ekologické a ekonomické požiadavky 21. storočia. Žiadaný je vysokovýkonný a odolný stavebný materiál, ktorý šetrí zdroje a súčasne zvyšuje produktivitu. Okrem high-tech stavebných materiálov a inteligentných stavebných materiálov sem patria aj inovatívne fasádne materiály a nové typy stavebných techník, ako je 3D tlač domov .