Parametric design for carbon neutral concrete structures

Abstract

The cement production is responsible for a large amount of the carbon dioxide released into the atmosphere. Some of this released carbon dioxide gets reabsorbed during the lifetime of a structure and even after demolition. The exposed surface plays an important role, because a higher surface area speeds up carbonation of the available volume. The carbonation rate itself depends on the used mixture and the local climate. Thus, this thesis investigates the different factors influencing the parametric design and the use of cement in digital fabrication. With digital fabrication, it is possible to create structures with a high surface to volume ratio. This has a great future potential regarding the radiative forcing due to CO2.

Die Zementproduktion ist für einen hohen Anteil der Kohlenstoffidioxidemissionen verantwortlich. Ein Teil dieses Kohlenstoffdioxids wird währen der Lebenszeit eines Bauwerks von diesem wieder aufgenommen. Die exponierte Oberfläche spielt eine wichtige Rolle, da eine höhere Oberfläche eine schnellere Karbonatisierung des verfügbaren Volumens zur Folge hat. Die Karbonatisierungsgeschwindigkeit ist abhängig von der benutzten Betonmixtur und den lokalen klimatischen Bedingungen. Diese Arbeit untersucht verschiedene Einflussfaktoren mit der Betrachtung von parametrisiertem Design und der Benutzung von Zement in der digitalen Fabrikation. Mit der digitalen Fabrikation ist es möglich Strukturen zu erstellen, die ein hohes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen aufweisen. Dies hat ein grosses Zukunftspotential, wenn man den Strahlungsantrieb durch CO2 betrachtet.