新型拱形混凝土地板為減少碳排放提供了途徑
Universities of Bath, Cambridge and Dundee(巴斯大學、劍橋大學和鄧迪大學)的研究人員發(fā)明了一種地板,比目前的標準少用了75%的混凝土。他們表示,這可能會對建筑行業(yè)的碳足跡產(chǎn)生“重大影響”。
來自ACORN項目的英國研究團隊(該團隊稱他們的項目為“自動化混凝土施工”,簡稱“ACORN”)并不是開發(fā)新的混凝土替代品,而是通過結(jié)構(gòu)分析,設計出一種與平常地板相比,僅使用四分之一混凝土的地板。
任何厚的平面地板在人們走過時都會彎曲,而混凝土的抗彎強度不是很高,需要鋼筋加固。相反,混凝土具有良好的抗壓能力,拱形結(jié)構(gòu)充分利用了這一點。當人們走過拱形地板時,重量就會沿著拱形結(jié)構(gòu)向下流動,擠壓混凝土,而混凝土可以在沒有加固的情況下承受荷載。
ACORN團隊使用自動化的適應性模具和機器人混凝土噴涂系統(tǒng),將混凝土分層噴涂到模具中,然后將混凝土放置在對擠壓影響最大的位置,讓它就像一個薄而彎曲的地板。拱形地板在工廠預制,然后運輸?shù)浆F(xiàn)場進行組裝。地板與定制軟件相結(jié)合,可優(yōu)化地板設計并控制制造。
在ACORN的項目演示中,工作室將地板分成9塊,還設計了可逆的接縫,以便地板在建筑物使用壽命結(jié)束時,可以拆卸并在其他地方重復使用,從而促進建筑行業(yè)的循環(huán)經(jīng)濟。
根據(jù)ACORN的計算,除了使用的混凝土比等效的平板少75%之外,該原型已經(jīng)可以生產(chǎn)出比傳統(tǒng)平板含碳量少40%的地板。團隊還表示,隨著工藝逐步優(yōu)化,未來的研究可能會帶來更多的節(jié)約。
ACORN模型中共有9個部件,每一個需要30分鐘的時間來制作,而地板則需要一周的時間來組裝。但一旦專業(yè)制造設施建成,速度應該會大大加快。這個4.5平方米的示范樓層,目前位于劍橋大學土木工程系NRFIS實驗室內(nèi)。
該原型是由一個由結(jié)構(gòu)工程師、數(shù)學家和制造專家組成的跨學科團隊開發(fā)的,合作伙伴包括工程和建筑公司Laing O’rourke。
混凝土在世界上是僅次于水的最廣泛使用的材料,其產(chǎn)量約占全球二氧化碳排放量的8%左右。因此,建筑行業(yè)節(jié)約碳排放的最簡單方法之一就是減少混凝土的使用,而ACORN項目提供了一種新思路。一旦系統(tǒng)擴大規(guī)模,它還可以為建筑行業(yè)節(jié)省大量成本。
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