混合结构,将木材与混凝土和/或钢铁结合起来,已经成为可持续建筑的一个有前途的机会。

建筑领域的创新和可持续混合结构

西卡支持可持续研究
图片:西卡科技、EMPA和苏黎世联邦理工学院联合项目团队。从左至右:Martin Arnold (EMPA), Urs Burckhardt, Steffen Kelch, Tim Mamie (Sika Technology AG), Ingo Burgert教授(ETH/ EMPA), Sandro Stucki (EMPA), Andrea Frangi教授,Philippe Grönquist (ETH Zürich),失踪Stefan Vögtli (Fagus Suisse SA)

2020年2月20日,瑞士联邦理工学院(ETH)、瑞士联邦材料科学与技术实验室(EMPA)和合作伙伴Fagus Suisse SA在Innosuisse项目框架内启动了一项新的合作。由于西卡的研究活动与当前的全球趋势密切相关,如可再生材料和可持续建筑,合作的目标是对粘合剂粘结木材-混凝土复合材料进行研究。

为什么要探索新的复合材料?

由于建筑中使用的传统材料是混凝土和钢材,建筑行业是环境污染的主要源头。混凝土和钢铁在生产过程中会产生高排放,排放的主要是二氧化碳(CO)2)进入大气层1美国每年排放的温室气体占全球总量的10%。因此,研究的主要目标是开发新的建筑材料,降低整体CO2排放。木材-混凝土复合材料,特别是当与山毛榉木结合时,可能是一种可持续的解决方案,因为它们利用混凝土的组合能力来应对压应力,而木材则可以应对拉应力。山毛榉木是可再生的,在生产过程中能耗低,而且与钢和混凝土不同,山毛榉是CO2存储。


作为全球变暖的直接后果,它在瑞士森林中的高度丰度将会增加。山毛榉和橡树等硬木更能适应未来的气候要求(冬天温暖,夏天干燥)。为了使山毛榉成为由软木制成的传统木材的可能替代品,如云杉,合作伙伴FAGUS SA将开始用山毛榉进行工程木材材料的创新生产2

目前木质混凝土地板的缺点是使用机械钢紧固件来连接两种不同的材料。因此,木材-混凝土复合材料的竞争力降低,在生命周期结束时回收既难以实现,又成本高昂。

进一步发展和市场价值

由于最初的研究主要集中在诸如粘合剂的选择和整个“湿中湿”工艺的可行性等参数上,因此在减少混凝土用量和引入西卡开发的聚合物基水泥以及使整个制造过程更易于现场应用方面仍有改进空间。

木材-混凝土混合材料和山毛榉木CLT已经实现,即ETH校园的自然资源之家,木材被用作饰面材料,如内部/外部表面或结构脚手架。这个“实验房屋”不仅是一个很好的展示,而且它还开创了一种利用国内硬木作为高端可持续建筑材料的新方式,将山毛榉木复合材料定位为建筑领域潜在的游戏规则改变者。

1比尔·盖茨的博客(2/24/2020)

2http://www.nfp70.ch/de/projekte/gebaeude-und-siedlungen/projekt-habert
(2/11/2020)

3.https://honr.ethz.ch/

混凝土木结构

hybrid是一种混合起源的东西,例如不同材料的融合。常规钢结构产品可与木质材料或无机材料相结合,以达到更好的性能。重点是在以下类别生产合适的产品:
-材料,例如工程木制品(EWP)。
-构件,例如木材和混凝土的复合地板结构。
-系统,例如多层木制框架,带有钢或混凝土的稳定元素