Revoluție tăcută

Termenul „textil” este, în general, strâns legat de industria confecțiilor. Fibrele textile sunt folosite în construcții de zeci de ani. Prin cercetări intensive, ar putea fi inițiate dezvoltări pentru a completa materialele de construcție „grele” din beton, oțel și ceramică cu materiale „ușoare”, cu scopul de a îndeplini mai bine cerințele fizice, statice și energetice ale clădirilor. Componentele întărite cu fibre textile tehnice lasă, de asemenea, spațiu pentru modele elegante de construcții datorită greutății lor mai mici.

Astăzi, fibrele textile tehnice nu sunt prelucrate numai în cochilii de beton subțiri și ușoare, ci și ca armare de protecție în folii (securitate, protecție la umiditate, izolare fonică, acoperiș/fațadă etc.), tencuială și ferestre din plastic, sticlă securizată, materiale izolante, panouri solare și în nenumărate alte produse din Constructia unei cladiri.

Căutarea de economii de resurse și combinații durabile de materiale de construcții a dus la aplicații neimaginate anterior. S-au efectuat cercetări intensive asupra acestor structuri în Germania începând cu anii 1950 - mai ales cu privire la materialele compozite care pot fi utilizate economic în construcțiile de clădiri. Rezultat: materialele compozite din fibre sunt folosite astăzi în ingineria civilă ca geotextil și în construcții de clădiri pentru construcții de fațade de înaltă calitate, cochilii sau plafoane din beton subțire, precum și pentru construcții de acoperișuri sau amenajări interioare.

Proprietăți structurale

În dezbaterea de arhitectură publică din anii 1950 și 1960, compozitele din fibre au fost legate de imaginea negativă a „materialelor plastice”, astfel încât, în ciuda avantajelor lor tehnice, au dispărut aproape complet din construcție până la sfârșitul anilor 1970. Din dezvoltarea de la acea vreme s-a aflat că introducerea de noi materiale poate avea succes pe termen lung numai dacă se limitează la aplicații în care poate aduce avantaje față de materialele de construcție tradiționale. Următoarele proprietăți ale materialelor compozite din fibre prezintă un interes deosebit pentru industria construcțiilor:

- rezistență mecanică ridicată cu greutate redusă,

- Rezistență la coroziune, influențe de mediu și oboseală,

- conductivitate termică scăzută a matricei plastice polimerice,

- Construirea securității fizice și rezistenței la umiditate,

- diverse opțiuni de proiectare arhitecturală în ceea ce privește transparența, forma și culoarea și diverse opțiuni de combinație pentru componentele materiale individuale.

Exemplu de construcție din beton

Datorită frecvenței actuale a deteriorării componentelor armate din oțel, cum ar fi podurile sau piesele prefabricate din clădiri, cererea din partea arhitecților și inginerilor civili de a înlocui armătura din oțel cu compozite armate cu fibre cu o durată lungă de viață devine din ce în ce mai urgentă. Provocările legate de producție pentru cercetare și industrie se aplică mai puțin cazurilor individuale specifice aplicației pentru un anumit obiect decât structurilor de clădire standardizate care pot fi utilizate în practica construcțiilor. Acestea nu numai că trebuie să îndeplinească cerințele statice, ci și să îndeplinească cerințele ridicate în ceea ce privește durabilitatea, eficiența energetică, construcția ușoară și libertatea de proiectare arhitecturală.

Un alt domeniu de aplicare este ca o membrană de cofraj. Aceasta permite realizarea fără probleme a suprafețelor netede sau a componentelor modelate, de ex. Suprafețe de perete formate, coloane rotunde, suporturi unghiulare, suprafețe netede etc. În plus, spre deosebire de cofrajele din lemn sau metal, nu este necesar ulei de cofraj, ceea ce îmbunătățește protecția mediului.

Exemplu de fațadă

Complexul general al ROC Leiden de RAU Architecten (Amsterdam) prezintă un design de fațadă extraordinar din punct de vedere arhitectural. Zonele cu ferestre mari asigură faptul că lumina zilei poate pătrunde adânc în clădire. Întreaga suprafață a fațadei, de aproape 10.000 m², este încadrată de elemente de perdea fabricate individual, parțial rotunjite, realizate din beton armat cu materiale textile, care sunt atașate la un aluminiu sau parțial la o structură din oțel inoxidabil. Utilizarea construcției mai stabile din oțel inoxidabil pe unele părți ale fațadei a fost necesară datorită încărcărilor mari ale vântului rezultate din geometria clădirii. Pentru a determina dimensionarea corectă a fixării, au fost efectuate în prealabil teste intensive de model în tunelul de vânt.

În plus față de libertatea arhitecturală de proiectare, greutatea redusă a fost principalul argument în favoarea utilizării betonului textil pe fațada ROC din Leiden. Elementele armate cu textile permit acoperiri de beton relativ mici ale armăturii, deoarece textilele utilizate, cum ar fi țesăturile din fibră de sticlă și carbon, nu sunt sensibile la coroziune. Elementele de 1.780 x 624 mm (Hering betoShell ® BIG) ar putea fi produse cu o grosime de numai 30 mm. Grosimea redusă a construcției și reducerea greutății rezultate au făcut posibilă simplificarea procesului de fabricație și asamblare. În ceea ce privește culoarea și designul suprafeței, betonul textil a reușit să creeze aspectul dorit de client și RAU Architects. A fost selectat un beton de înaltă performanță de culoare verde, al cărui agregat lucios de piatră naturală este demonstrat de o acidificare suplimentară a suprafeței plăcii.

Alte fabrici de beton oferă, de asemenea, arhitecților posibilitatea de a fabrica elemente din beton prefabricat armat cu fibre textile în conformitate cu proiectele arhitecturale individuale. Până acum, firmele internaționale de arhitectură, în special, au folosit această tehnologie. Cu așa-numita tehnologie de fațadă 3D, de exemplu, sunt create clădiri spectaculoase. Aceste fațade în formă pot fi proiectate numai cu piese din beton armat cu materiale textile.

Exemple de baldachin

De exemplu, protecția termică a structurilor de membrană a fost îmbunătățită prin noi acoperiri și învelișuri de membrană multistrat pentru a îndeplini cerințele sporite ale EnEV 2014. Utilizarea energiei solare - o cerință parțială a EnEV 2014 - poate fi realizată în astfel de clădiri prin integrarea modulelor fotovoltaice pe bază de siliciu sau a celulelor solare organice imprimate pe fațadă sau pe acoperiș. Sunt, de asemenea, un produs de dezvoltare cu fibre textile tehnice și sunt la fel cu construcțiile comune de acoperiș și fațadă cu materiale izolante. În incinta Institutului de Inginerie Textilă și de Proces din Denkendorf (ITV), se desfășoară cercetări ca parte a proiectului „Eisbärhaus” cu privire la modul în care structurile de membrană pot fi utilizate intens în termeni de construcție și proiectare. ITV a primit Techtextil Innovation Award 2013 pentru acest proiect.

Exemplu fizica clădirilor

Pentru a îndeplini cerințele EnEV 2014 și DIN 4108 în ceea ce privește protecția împotriva umidității și etanșeitatea la aer în clădiri, folii speciale realizate din materiale compozite din fibre au fost folosite de zeci de ani. Foliile de etanșare realizate din fibre textile sau fibre tehnice anorganice sunt disponibile sub formă de fibre filate cu un singur strat sau cu fibre multistrat. În funcție de specificații, acestea sunt utilizate în sensul fizicii clădirilor ca barieră de vapori, protecție împotriva umidității și pentru a asigura etanșeitatea aerului în construcția clădirilor. În plus, astfel de filme tehnice nu sunt conductoare electric - cu excepția cazului în care sunt echipate corespunzător. Astfel de filme speciale cu conductivitate electrică sunt utilizate, de exemplu, pentru protecția împotriva efracției, protecția împotriva incendiilor sau pentru marcarea căilor de evacuare.

Căutați soluții practicabile

Fibre pentru aplicații de inginerie structurală

În domeniul tehnic, fibrele sunt considerate a fi o structură realizată din material fibros cu un raport lungime/diametru de 3: 1 la 1.000: 1 pentru fibrele textile. Nu pot absorbi forțele de compresie în direcția longitudinală, ci doar forțele de tracțiune. Fibrele sunt împărțite în fibre naturale și artificiale. Fibrele filate sunt cele cu lungime limitată, iar filamentele sunt cele cu lungime nelimitată.

Termenul „fibre naturale” înseamnă toate fibrele textile și materialele fibroase care sunt obținute din materii prime vegetale și animale fără modificări chimice. În contrast, „fibrele sintetice” - adesea denumite fibre sintetice - sunt produse sintetic. Fibrele naturale pot fi organice (vegetale, animale) sau anorganice (minerale).

Diferite grupuri de fibre sunt utilizate pentru utilizare în construcții. Un domeniu de cercetare care se ocupă cu utilizarea efectelor naturale pentru proiectarea componentelor este bionica construcției. De exemplu, structurile de acoperiș autoportante cu combinații de produse realizate din fibre tehnice se bazează pe principiul naturii.

Fibrele naturale

Fibrele vegetale sunt utilizate pentru a descrie toate fibrele al căror material de bază este de origine vegetală. În sectorul construcțiilor, acestea sunt utilizate în principal pentru izolarea termică și fonică. În construirea pământului, de exemplu, se folosesc paie și iarbă, care se adaugă la masa pământului. Așa-zisul. Materialele de izolare identice cu natura folosesc fibre de bumbac, kapok, cânepă, in sau fibre de cocos, care sunt de obicei prelucrate sub formă de plăci de izolare.

La animale, foliculii de păr formează fibre care pot fi utilizate în textile. În special, lâna de oaie (lână nouă) este utilizată pentru fabricarea materialelor termoizolante. Noua lână este comprimată (împâslită) tehnic până când formează un corp solid de lână. Aceasta este impregnată cu substanțe chimice. Acest lucru este necesar pentru a îndeplini cerințele de protecție împotriva incendiilor și a umezelii și pentru a ține departe prădătorii (de exemplu molii).

Textile tehnice fabricate din fibre naturale sunt utilizate ca geotextil în ingineria hidraulică, ca lână și covorase pentru acoperișuri verzi sau în așa-numita „construcție identică naturii” ca rogojini și folii pentru acoperișuri și pereți și ca izolație termică sau fonică.

Fibre artificiale

Fibrele anorganice produse industrial care sunt utilizate în construcția clădirilor includ fibre de sticlă, sunt ușor elastice și fragile. În textilele tehnice, acestea sunt utilizate pentru consolidarea materialelor plastice sau ca protecție împotriva căldurii și a zgomotului și ca material de izolare termică. Un alt domeniu de aplicare este utilizarea fibrelor de sticlă ca ghiduri de undă optice pentru transmisia optică de date în rețelele telefonice, TV și EDP (cuvânt cheie: cabluri din fibră de sticlă). Fibrele de sticlă și bazalt, care au proprietăți similare, sunt utilizate în principal ca izolație termică și acustică și pentru protecția împotriva incendiilor. Sunt furnizate sub formă de fibre izolante libere sau plăci izolatoare.

Fibrele de carbon formează un grup interesant de fibre textile anorganice pentru construcții. Sunt foarte ușoare, au o rezistență ridicată și, prin urmare, sunt potrivite ca înlocuitor pentru armarea în construcția de beton. Utilizarea lor în construcția de aeronave și automobile pentru întărirea componentelor din plastic este obișnuită astăzi și apar, de asemenea, ca armare textilă în ceramica compozită. Ca pâslă de fibre, s-au dovedit a fi izolate termic de cuptoare cu gaz de protecție la temperaturi ridicate sau cuptoare de vid. Pentru aplicația în construcții generale de clădiri, cercetarea și aplicația structurală sunt încă la început. Datorită prețurilor încă ridicate ale acestor fibre textile tehnice, acestea au fost utilizate până acum doar ezitant în construcții.

Fibrele ceramice constau dintr-o structură ceramică fibroasă. Acestea apar sub formă de fibre oxidice (oxid de aluminiu, mullită) și non-oxidice (SiC, SiCN, SiBCN). Ca material tehnic, vata de silicat de aluminiu este cunoscută și sub denumirea de izolație termică la temperaturi ridicate.

Cele mai cunoscute fibre textile tehnice sunt cele realizate din polimeri sintetici. Acestea sunt împărțite în 3 grupe:

Fibre de policondensare

Aceasta include poliesterul, cunoscut mai ales sub denumirea de polietilen tereftalat (PET) pentru producția de materiale de înaltă calitate, cum ar fi dioli, Trevira etc. Fibrele de poliester sunt foarte rezistente la rupere și abraziune și absoarbe cu greu umezeala. Fibrele de poliamidă (PA) sunt foarte elastice și pot fi deformate permanent de căldură. Pentru utilizare în textile tehnice, Polimid (PI) este utilizat, de exemplu, în mediile filtrante, deoarece este o fibră sintetică la temperaturi ridicate. Polifenilen sulfura (PPS) este chimică și rezistentă la temperatură și este, de asemenea, utilizată în mediul filtrant.

Fibrele de polimerizare

Fibrele de polimerizare includ poliacrilonitril (PAN) cu o bună rezistență la lumină și chimică. Este un material de bază important pentru fabricarea fibrelor de carbon. Polipropilena (PP), pe de altă parte, este considerată cea mai ușoară fibră textilă. Practic nu absoarbe umezeala, este elastic și rezistent la abraziune. Se folosește în geotextil, învelitori de podea și în sectorul auto. Clorura de polivinil (PVC) vă menține cald. În construcții este utilizat în special în acoperirea pardoselii.

Fibre de poliadiție

Poliuretanul din fibre de poliadiție (EL) este prelucrat ca un elastomer datorită alungirii sale elastice ridicate în legătură cu alte fibre din industria confecțiilor. În construcții, poliuretanul este cunoscut în principal ca material izolat termic cu spumă.

Planificare și aplicare

După cum se arată, există nu numai o gamă largă de fibre ca material de bază, ci și o gamă largă de utilizări structurale. Nu numai din acest motiv, este recomandabil ca planificatorul să clarifice cu un inginer specialist într-un stadiu incipient dacă și în ce mod este adecvată utilizarea fibrelor textile tehnice. De asemenea, merită să consultați unul dintre institute sau universități corespunzătoare pe această temă, unde inginerii specialiști conduc aplicații practice de construcții - adesea împreună cu industria - la maturitatea producției.

Este important ca toate produsele depuse la licitație să aibă marcajul CE, să respecte standardele europene și să aibă o aprobare valabilă în Germania pentru domeniul de aplicare. Planificatorii și producătorii primesc aceste dovezi de la producătorul produsului respectiv. Majoritatea producătorilor ajută cu documente de specialitate tehnice, în general obligatorii, astfel încât documentația tehnică să fie și în LV pentru domenii speciale de aplicare.

Concluzie

Gama de produse a textilelor tehnice este largă. Acest scurt fragment arată că pentru toți profesioniștii implicați în construcții - planificatori, ingineri specialiști, procesoare - formarea continuă este esențială pentru a putea ține pasul cu evoluțiile tehnice rapide. Târgul Techtextil oferă o imagine de ansamblu asupra aplicării soluțiilor textile pentru construcții de clădiri. Aici arhitecții și inginerii, precum și experții din cercetare și dezvoltare au ocazia să găsească soluții la întrebări constructive în așteptare.