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Hanf

Hanf kann verwendet werden, um Bewehrungsstäbe so stark wie Stahl zu machen

Hanffaser

Diese neue Bewehrung könnte dazu führen, dass Gebäude länger halten und die Umwelt weniger verschmutzen

Als im vergangenen Juni in Surfside, Florida, plötzlich ein 12-stöckiges Wohnhaus einstürzte, war einer der Gründe tief in der Struktur verborgen. Innerhalb der Betonfundamente, Wände und Böden befand sich ein wesentlicher, aber gefährdeter Baustoff: Stahlbewehrung. Nach dem Einsturz stellten die Ermittler fest, dass dieses Material eine erhebliche Korrosion aufwies, die ausreichte, um das massive Gebäude zum Einsturz zu bringen.

Stahlbewehrung oder Zugstangen sind eine Schlüsselkomponente beim Bau von Gebäuden wie diesem Eigentumswohnungsturm und für ihre strukturelle Integrität von entscheidender Bedeutung. Bewehrungsstahl ist jedoch auch anfällig für Feuchtigkeit, die in den Beton eindringen kann und eine weitgehend unsichtbare Korrosion verursacht, die fast ohne Vorwarnung zum Einsturz von Bauwerken führen kann.

Hanf 1 Bewehrung
[Bild: Alex Tsamis/mit freundlicher Genehmigung des Rensselaer Polytechnic Institute]

Ein Forscherteam des Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) bietet eine Alternative. Anstatt Stahl zu verwenden Beton zu verstärkenhaben sie ein Verbundverstärkungsmaterial aus überraschend starken Hanffasern entwickelt. Ihre Bewehrungsstäbe auf Hanfbasis verwenden die starken Fasern des Hanfstamms in Kombination mit einem Harz oder Biokunststoff, um Stäbe zu bilden, die Stahlbewehrungsstäbe in Betonkonstruktionen sicher ersetzen können.

Die Größenordnung des Potenzials dieses Materials ist beträchtlich. Bewehrungsstahl ist überall, von Bürgersteigen bis zu Wolkenkratzern. „Sie sind allgegenwärtig in allen Betonkonstruktionen. Sie sind einfach voller Bewehrungsstäbe“, sagt Dan Walczyk, Professor für Maschinenbau am RPI. „Und das sind jedes Jahr Baumaterialien im Wert von Millionen, wenn nicht Milliarden Dollar.“

Der Wegfall des Stahls in der Betonkonstruktion könnte das Korrosionsrisiko eliminieren, das zum Einsturz der Wohnung in Florida geführt hat. Mit weniger Korrosion könnte Beton in Gebäuden und Brücken Jahrzehnte länger halten. „Indem Sie das in einem Objekt verwendete Material durch einen Faserverbundwerkstoff anstelle von Stahl ersetzen, können Sie den COXNUMX-Fußabdruck der Bauindustrie erheblich reduzieren, da Sie die Lebensdauer von Bauwerken verlängern“, sagt Herr Tsamis.

Hanfbewehrung
[Bild: Alex Tsamis/mit freundlicher Genehmigung des Rensselaer Polytechnic Institute]

Hanfbewehrungsstäbe und die Maschinen zu ihrer Herstellung werden von Tsamis und Walczyk zusammen mit dem Architekturstudenten Daniel Cohen und dem Maschinenbaustudenten Sharmad Joshi entwickelt. Tsamis vergleicht diese Technologie mit dem 3D-Druck, der sowohl ein Filament als auch eine Maschine erfordert, um es zu formen. Hanf-Rebar-Filament ist eine Kombination aus Hanffasern, die extrahiert und in ein Thermoplast eingewickelt wurden, das dann zu einer seilartigen Spule gewickelt wird. Die Maschine, die das Team als Proof of Concept baut, ist ein Gerät in der Größe eines Autos, das gewickeltes Material ansaugt, erhitzt und zu gehärteten Stangen verfestigt. Herr Tsamis erklärt, dass die Maschine für den Betrieb vor Ort bei Bauprojekten ausgelegt ist, wodurch es möglich ist, Hanfbewehrungsstäbe nach Bedarf herzustellen. Ein speziell angepasstes Werkzeug kann den Bewehrungsstab an die Bedürfnisse des Bauprojekts anpassen und ihn sogar in komplexe Formen biegen, die sonst von Bauarbeitern vor Ort hergestellt würden.

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Es mag ausgefallen klingen, aber laut Tsamis, der sagt, dass das Projekt während der Pandemie begann, als die Labore der Universität geschlossen waren, ist das Material nicht besonders kompliziert herzustellen. „Die ersten Erfahrungen mit der Konsolidierung machten wir in Küchenöfen“, sagt Tsamis. „Und die ersten Saiten haben wir von Hand gemacht. Ich bat meinen Sohn, an der anderen Seite des Seils zu ziehen, das ich an meinem Schreibtisch machte. Die Katze meines Schülers kaute auf dem Seil, während er seine eigene Version machte. Die Anfänge waren daher in Bezug auf die verfügbare Technologie recht bescheiden. »

Einige Herausforderungen bleiben jedoch bestehen. Bei der Produktion von Nutzhanf, der erst 2018 legalisiert wurde, hinken die USA laut Walczyk anderen Ländern hinterher. Auch Biokunststoffe seien relativ neu. „Es herrscht große Unsicherheit darüber, woher diese Materialien stammen“, sagt Walczyk. „Wenn wir diese Technologie in den nächsten zwei Wochen entwickeln würden, haben wir nicht unbedingt die Materiallieferkette dafür. »

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Aber sobald das Material verfügbar ist, sagt Tsamis, dass es für die Bauindustrie nicht allzu kompliziert wäre, ihre Stahlbewehrung durch die auf Hanf basierende Sorte zu ersetzen. „Die Leute wissen bereits, wie man mit diesem Material arbeitet. Alle Bauweisen und das ganze Know-how sind da“, erklärt Herr Tsamis.

Forscher bestätigen Hanfbewehrungsstäbe werden wahrscheinlich erst in einigen Jahren in ein Gebäude eingebaut, aber sie führen bereits Gespräche mit mehreren großen Bauunternehmen darüber, wie das Material in neue Projekte integriert werden könnte. Landes- oder Bundesmittel würden dazu beitragen, die Technologieentwicklung zu beschleunigen, sagt Walczyk, und Tsamis sagt, dass Partnerschaften mit der Industrie, wie z. B. Seilherstellern, dazu beitragen könnten, die Produktion zu verlagern.

Da der Klimawandel die Bauindustrie dazu zwingt, ihren hohen COXNUMX-Fußabdruck anzugehen, wird die Reduzierung des Einsatzes von stark umweltbelastenden Materialien wie Stahl immer wichtiger. Laut Tsamis macht die breite Anwendbarkeit von Hanfbewehrung es zu einem natürlichen Material, das die Industrie verwenden könnte, um seine massiven Auswirkungen zu verringern. „Es wird ein hohes Produktionsvolumen erfordern, und wir glauben, dass bestimmte Elemente der Lieferkette dazu gezwungen werden, ihren Platz einzunehmen“, erklärt er.


Tags : BetonBiotechnologieUmweltschutzSuche
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Der Autor weedmaster

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