Za sprawą innowacyjnej technologii łączenia, opracowanej przez badaczy w ramach wspólnego projektu z udziałem Fraunhofer WKI, wysokowydajne elementy kompozytowe drewniano-betonowe mogą być produkowane szybciej i łatwiej. Dzięki temu elementy kompozytowe stają się bardziej konkurencyjne w porównaniu z elementami z czystego betonu i może to zwiększyć wykorzystanie odnawialnego surowca drzewnego w budownictwie.
Elementy kompozytowe drewniano-betonowe (TCC) mogą być stosowane w budownictwie wielokondygnacyjnym, np. jako stropowe. W porównaniu z konstrukcjami betonową i drewnianą oferują wiele zalet.
– Drewno i beton idealnie łączy specyficzna wytrzymałość na ściskanie i rozciąganie. Dalsze zalety ich stosowania to izolacja akustyczna i konstrukcyjna ochrona przeciwpożarowa – wyjaśnia Malte Mérono, kierownik projektu w Fraunhofer WKI.
Do elementów TCC można użyć drewno świerkowe lub bukowe, które jest ogólnie dostępne. Surowiec gromadzi CO2 w belce przez długi czas i zmniejsza samą wagę elementu, umożliwiając w ten sposób zrównoważone, lekkie rozwiązania konstrukcyjne.
Do tej pory elementy te były ze sobą łączone za pomocą np. śrub lub poprzez wylewanie świeżego betonu na elementy drewniane. Obie metody mają wady – stosowanie wkrętów w elementach TCC jest bardzo czasochłonne, natomiast zastosowanie świeżego betonu skutkuje niepożądanym zwiększeniem wnikania wilgoci i wydłużeniem czasu budowy. W porównaniu z metodą konstrukcji z czystego betonu, ww. elementy nie są więc konkurencyjne w wielu lokalizacjach. Aby to zmienić, naukowcy z Fraunhofer WKI, we współpracy z Instytutem Łączenia i Spawalnictwa TU Braunschweig oraz specjalistyczną jednostką „Rehabilitacji budynków i konstrukcji drewnianych” na Uniwersytecie w Kassel, opracowali nowy system szybkiego wiązania. Jest to szybka i prosta technologia łączenia do montażu elementów TCC na placu budowy oraz do prefabrykacji w zakładzie.
Naukowcy odkryli, że nie tylko dwuskładnikowe epoksydy (2C-EP), ale także utwardzane na gorąco jednoskładnikowe poliuretany (1C-PU) nadają się do klejenia na gładkich powierzchniach betonowych. Wcześniej zakładano, że do klejenia nadają się wyłącznie piaskowane powierzchnie betonowe. W trakcie projektu można było obalić to założenie. Doświadczenia wykazały, że gładkie powierzchnie betonowe mogą być stosowane do klejenia elementów TCC, jeśli świeżo nałożony klej zostanie osadzony pomiędzy drewnem a strukturą betonu. Pierwotny plan w ramach projektu zakładał wstępne powlekanie siatek klejem topliwym do nagrzewania spoin, a tym samym wyprodukowanie półproduktu do produkcji elementów TCC.
– Spoiwa na bazie kleju topliwego okazały się jednak nieodpowiednie. Ze względu na wysoką przewodność cieplną betonu doszło do niewystarczającego zwilżenia powierzchni betonu przez klej – wyjaśnia Mérono.
„Gładkie powierzchnie betonowe można łączyć z drewnem świerkowym i bukowym, jeśli podczas procesu produkcji betonu unika się stosowania środków antyadhezyjnych. Dzięki tej procedurze produkcja elementów TCC staje się prostsza, a przez to bardziej atrakcyjna ekonomicznie.”
Gładkie powierzchnie betonowe można łączyć z drewnem świerkowym i bukowym, jeśli podczas procesu produkcji betonu unika się stosowania środków antyadhezyjnych. Dzięki tej procedurze produkcja elementów TCC staje się prostsza, a przez to bardziej atrakcyjna ekonomicznie.
We współpracy z Międzynarodowym Stowarzyszeniem do Spraw Technicznych Związanych z Drewnem (iVTH), odpowiednie ekspertyzy i etapy produkcji z zastosowaniem technologii spajania na gorąco elementów TCC podsumowano w zwartym dokumencie i udostępniono już branży.
Projekt badawczy IGF nr 19417 N sfinansowano za pośrednictwem AiF e. V. w ramach programu promocji wspólnych badań przemysłowych (IGF), przez niemieckie Federalne Ministerstwo Gospodarki i Energii (BMWi) na podstawie uchwały niemieckiego Bundestagu. Projekt był nadzorowany przez International Association for Technical Issues Related to Wood (iVTH) we współpracy z Deutscher Verband für Schweißen und verwandte Verfahren e.V. (Niemieckie Stowarzyszenie ds. Spawania i Procesów Pokrewnych, DVS).
