HELT NY FREMTID FOR BETON SOM VI KENDER DEN I DAG

Bestræbelserne på at reducere indholdet af traditionel Portlandcement i beton er et af tidens store fokusområder i det udviklingsarbejde, der skal føre til anvendelsen af mere bæredygtige typer af beton i byggebranchen. Men kigger man længere ud i fremtiden anes helt nye muligheder i horisonten, nemlig beton, hvori der slet ikke er anvendt Portlandcement. Det er blandt andet noget, man arbejder med på DTU, Danmarks Tekniske Universitet, i Lyngby.

Her har man over de senere år forsket i en metode, hvor Portlandcementen erstattes af biopolymerer i form af organiske stoffer, der er biologisk nedbrydelige. Det er naturligvis godt for miljøet, da Portlandcement vejer tungt på CO₂-regnskabet, men giver ligeledes en række nye og spændende muligheder arkitektonisk samt konstruktionsmæssigt, idet det vil være muligt ikke blot at 3D-betonprinte vertikalt, men også horisontalt. Det er dog ikke noget, der kommer til at ske lige med det første.

Ny generation af 3D-printere

”Selve betonrecepten har vi sådan set godt styr på. Udviklingsarbejdet er naturligvis ikke tilendebragt, men lige nu er den største udfordring at få udviklet en ny generation af 3D-betonprintere, der rent faktisk kan håndtere denne helt nye og revolutionerende betontype”. Det siger lektor på DTU Construct, Holger Koss, der dog samtidig understreger, at der ikke er tale om et luftkastel, men om en teknologi, der på sigt helt konkret vil blive taget i anvendelse i byggebranchen.

Når han taler om, at der skal udvikles en ny generation af 3D-betonprintere, er det især udformningen af selve printhovedet, han tænker på. Før sommerferien forsvarede Julian Christ, der var studerende ved DTU, sit Ph.d.-projekt, som netop gik ud på at undersøge mulighederne for at 3D-printe beton i flere retninger, noget som altså er muligt i biopolymer beton. Det kræver dog, at betonen skal opvarmes inden print for at få den til at flyde godt.

Vil kunne printe i alle retninger

Det kan godt lade sig gøre i en almindelig 3D-betonprinter, men sker sjældent, da det kræver, at såvel materialet som printerens software skal være optimeret til det. Derfor har man på DTU selv udviklet en løsning. En metode man meget naturligt har tænkt sig at søge patent på sammen med selve den biopolymere betonteknologi. Når materialet er varmet op, flyder det let, når det kommer ud af printhovedet, men sammenlignet med traditionel beton baseret på Portlandcement, køler det langt hurtigere ned og størkner derfor også hurtigere.

”Det er en af de primære årsager til, at vi i fremtiden vil kunne 3D-printe beton i flere retninger end blot vertikalt. Det at 3D-printe med traditionel beton kræver ligeledes en blød og cremet konsistens, men for at opnå denne er det som oftest nødvendigt at øge cementindholdet, hvilket er den forkerte vej at gå, når det gælder bæredygtighed. Grundet den længere hærdningstid er det ligeledes kun muligt at printe horisontalt”, siger Holger Koss videre.

Materialemæssige udfordringer

På sigt er der altså en række fordele ved den biopolymere teknologi, både når det gælder materiale og konstruktion. Til gengæld melder der sig helt andre udfordringer, når det eksempelvis gælder dokumentation for styrke. Ifølge Holger Koss har man lavet forsøg med biopolymer beton, der er næsten lige så stærk som traditionel, Portlandcementbaseret beton, men det er klart et område, der skal være på plads og lovmæssigt reguleret, inden teknologogien tages i anvendelse kommercielt.

”Det er imidlertid ikke nok at kigge på den aktuelle styrke, når materialet er hærdet. Vi er også nødt til at have styr på, hvordan det reagerer over tid for så vidt angår miljø- og temperaturpåvirkninger. Biopolymerer er organiske materialer, og de er derfor lettere at nedbryde. Derfor skal vi have udforsket, hvordan vi kan beskytte dem mod denne nedbrydning. Det kan sammenlignes med træ, som jo også er et organisk materiale, men vi har lært, hvordan man beskytter det mod for tidlig nedbrydning”, uddyber Holger Koss.

Skal kigge ind i fremtiden

Han understreger samtidig, at man som uddannelses- og vidensinstitution er forpligtet til at kigge ind i fremtiden samt ikke mindst den fjerde industrielle revolution, der er kendt som Industri 4.0. Lektor Jon Spangenberg, ligeledes fra DTU Construct, føjer til, at teknologi- og materialevidenskab er vigtige elementer, hvorfor det er helt naturligt at have fokus på de fremtidige muligheder i 3D-betonprint.

”Lige nu sker der rigtig meget på området. Derfor er det vigtigt fortsat at styrke den forskningsmæssige indsats, som vi har mulighed for her på DTU. Vi ønsker at lave forskning inden for 3D-betonprint, således, at vi på sigt kan være med til at skubbe bæredygtige løsninger ud til brug i samfundet”, siger lektor Jon Spangenberg.