The Cube – първата сграда от карбонов бетон в света

В началото на месец Февруари, по концептуален проект на немското архитектурно студио Henn в партньорство с Техническия университет в Дрезден, се откри първата в света сграда, конструирана изцяло от бетон с армировка от карбонови влакна, която се нарича The Cube.

The Cube

Сградата е с експериментален статут и е разположена на площад “Фриц-Фьорстер”, в сърцето на университетския кампус в Дрезден. По  този начин тя може да бъде постоянно наблюдавана от студентите като пример за архитектурна и конструктивна иновация. 

Иновации в материалите в Германия

Успешното изграждане на The Cube в Германия, не е случайно тъй като страната е пионер в разработката на иновации в материалите чрез редица различни проучвания в техническите университети из страната.

Интересното е, че историята на иновативния материал – карбонов бетон (или текстил бетон), започва точно в град Дрезден през 1999 г. Двадесет години по-късно в същия град, позитивните качества на карбоновия бетон, се излагат на обследване под формата на реално изградена и функционираща сграда. Площта и е от 243 кв.м, в които се помещават лаборатория и две аули за събития, които могат да се използват за образователни цели. 

Наименованието на проекта The Cube произлиза от името на изследователската програма за иновативни строителни материали – C³, по чиято идея възниква и изграждането на демонстрационния модел. The Cube произхожда от името C³ – Carbon Concrete Composite, или C повдигнато на трета степен. С други думи, куб.  

Какво представлява карбоновият бетон и какви са неговите предимства пред стоманобетона?

Стоманобетонът е най-използваният строителен материал в света, но производството му изисква реализацията на едни от най-вредните за околната среда процеси.  В резултат на това, употребата му поставя строителния сектор на първо място в света по въглероден отпечатък върху природата. Карбоновият бетон е изработен от въглеродни, стъклени или базалтови влакна и може да бъде до четири пъти по-лек и четири пъти по-здрав от обикновения бетон. 

Сравнение между структурата на стандартния бетон и карбоновия бетон

Въглеродните влакна сами по себе си имат висок въглероден отпечатък – те са около осем пъти по-въглеродно интензивни от стоманата за единица тегло. Но благодарение на здравината си, за строежа са необходими по-малко количество материали, което допринася за спестяването на ресурси в строителните процеси.

По този начин употребата на карбонов бетон намалява въглеродните емисии от строителството с до 50%.

Това редуцира и потреблението на други ценни ресурси, като вода и пясък, които са в недостиг в световен мащаб. Дизайнът на The Cube илюстрира идеално гъвкавата, текстилна природа на въглеродните влакна, които позволяват на покрива и стените се слеят безпроблемно в една цялостна форма. Архитектите въплъщават в проекта си визията за бъдещето в съвременния дизайн. 

The Cube – интериор

Стената и таванът вече не са отделни компоненти, а функционално и обемно се сливат един с друг като органичен континуум. Покривни прозорци преминават по диагонал през целия обем като подчертават симетричността на сградата и създават неповторима атмосфера и семпла рисуваща светлина във всички пространства. 

Според ръководителя на отдела за устойчиво развитие на Henn – Джовани Бети – тънката линия на покрива на The Cube е станала възможна благодарение на използването на армировка от въглеродни влакна. При стандартна армировка се налага покриването и от голямо количество бетон, за да се предотврати образуването на ръжда. В случая това не е е проблем, тъй като карбоновите нишки са устойчиви на ръжда и позволяват създаването на изключително тънък слой от бетон в тази част от сградата.

Изолация

Кубът се възползва и от друго свойство на въглеродните влакна – тяхната проводимост.

Бетонните стени на сградата са оборудвани с изолационни подложки, нагревателни елементи и интерактивни сензорни повърхности. “Въглеродните влакна са проводими и протичането на ток през тях може да генерира топлина”, казва Бети. “Това може да се използва дори за наблюдение на структурната цялост на сградата.”

Съчетавайки екологичната отговорност с новооткритата формална свобода, студио Henn и Техническият университет в Дрезден оформят устойчив минималистичен дизайн на сградата, благодарение на изключително тънката и лека фасада на The Cube. По този начин екипът на C³ и Henn Architects загатват радикалното преосмисляне на основните принципи в структурата и естетиката на архитектурата в бъдеще.

Карбоновите влакна в структурата на иновативния бетон

Стената и таванът вече не са отделни компоненти. Това доближава света на архитектурата до висшата структура на природата като стратегия за устойчив дизайн.

Преди хиляди години римляните построяват първата сграда от бетон – материалът, който им е позволил да се превърнат в една от най-развитите и мащабни цивилизации в света. Тогава едва ли са предполагали обаче, че през 21-ви век бетонът ще продължава да е най-употребяваният строителен материал. Реалността днес обаче е, че производството му днес е главен замърсител на околната среда, а също е и ограничено в бъдещето, заради изчерпаемите чакъл, пясък и вода.

С построяването на The Cube, екипът на проекта е напълно възможно да дава началото на нещо също толкова мащабно, както римляните са дали за своята епоха, което да позволи напълно да променим начина, по който строим и създаваме структури в бъдеще. Дали конструкцията ще удържи на времето и ще се превърне в устойчив заместител на стоманобетона, времето и технологичното развитие ще покажат. 

Голямата изследователска програма за иновативни строителни материали “C3 – Carbon Concrete Composite” е финансирана от Германското федерално министерство на образованието и научните изследвания.