Hogyan lesz a kutatásból valóság, a laboratóriumi modellből híd? A Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem legújabb fejlesztései – a háromdimenziós vasalás, a cementkötésű szénszálas betét és a 3D nyomtatás – elértek az ipari alkalmazás küszöbére. Cikksorozatunk harmadik részében bemutatjuk a beton új generációját és az első magyarországi demonstrációs híd tervét.
A Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) Építőanyagok és Magasépítés Tanszékén zajló kutatások egyre közelebb visznek bennünket ahhoz a pillanathoz, amikor a laboratóriumi kísérletek és elméleti modellek végre kilépnek a valóságba – és valódi szerkezetek, valódi hidak formájában öltenek testet.
Cikksorozatunk első részében bemutattuk a STAREX - PERFYCON háromdimenziós vasalási rendszer és a cementkötésű szénszálas betét forradalmi lehetőségeit. A második részben a BME Anyagvizsgáló Laborjában végzett vizsgálatokat, terhelési és törési kísérleteket kísértünk végig, amelyek igazolták a szóban forgó technológiák gyakorlati teherbírását.
Most, a harmadik részben annak jártunk utána, hol tart jelenleg a háromdimenziós vasalás, a cementkötésű szénszálas betét, illetve a 3D nyomtatás összekapcsolása, és miként lehetne egy kísérleti gyalogos és kerékpáros híd vagy három gyalogos és kerékpáros híd a három technológiának megfelelően – a magyar betontechnológiai forradalom valódi mérföldköve.
A rendezvénysorozatot Balázs L. György professzor indította Innováció és alkalmazás címmel azzal a céllal, hogy fórumot biztosítson az innovációs eredmények bemutatására, valamint elősegítse a szakmai összefogást az alkalmazási lehetőségek közös meghatározása és a széles körű bevonása révén.
Komoly célok
Az elmúlt évtizedekben a beton világa alapjaiban változott meg. A klasszikus öntött szerkezetek helyét egyre inkább az előregyártás, a kompozit anyagok és az automatizált gyártás veszi át – a legújabb áttörések azonban túlmutatnak mindezen.
A BME Betonlaborjában végzett munka célja nem pusztán új összetevők vagy receptúrák kikísérletezése, hanem egy teljesen új konstrukciós logika kialakítása.
A jelenlegi kutatások három technológiai módszerre épülnek:
- a háromdimenziós vasalási rendszer (STAREX),
- a cementkötésű szénszálas betét és
- a 3D betonnyomtatás integrációja.
Ez a hármas lehetővé teszi, hogy olyan szerkezeteket alkossunk, amelyek önmagukban képesek ellenállni a jelentős igénybevételeknek, automatizált módon készülhetnek el, és a korábbi betonacél-centrikus gondolkodástól eltérő logikát követnek.
Betonforradalom: így alakítja át a jövőt a BME Betonlaborja
Egy olyan helyre látogattunk, ahol épp a jövőt nyomtatják.
Három dimenzióban vasalt beton
A Czintos Csongor nevéhez köthető STAREX – PERFYCON vasalási rendszer lényege, hogy a hagyományos, síkbeli elrendezés helyett háromdimenziós vasalási elemet alkalmaz. Ezek egyenként is zárt hurkot alkotnak, így nem csupán húzó-, hanem nyomó- és csavaró igénybevételek felvételére is alkalmasak. Az elemek a betonkeverékbe integrálva alkotnak egy homogén, szívós kompozitot.
A BME laboratóriumában vizsgált betonelemek közül az egyik legfontosabb eredmény az volt, hogy a STAREX vasalással készített, nyomó igénybevételnek kitett próbatestek több mint 50 százalékos alakváltozást is képesek voltak elviselni törés nélkül – ez az érték meghaladja a legnagyobb alakváltozó képességű betonacélok (pl. B38.24) szakadó nyúlását, amely jellemzően 30 százalék. Ezzel a STAREX rendszer új kategóriát teremt a duktilis, vagyis jól alakítható, energiaelnyelő betonok terén.
Cementkötésű szénszálas betét – ha már a tűz sem számít
A beton másik újgenerációs betétrendszere a cementkötésű szénszálas betét, amelyet Csurgai Ferenc szobrászművész fejlesztett ki. Az innováció lényege, hogy a klasszikus polimer mátrix helyett cementes kötőanyagba ágyazva alkalmaz szénszálakat, így a betétek:
- ellenállnak magas hőmérsékletnek,
- teljesen korróziómentesek,
kiválóan illeszkednek a beton mátrixához, mivel azonos kötőanyagra épülnek.
Ez különösen azoknál az alkalmazásoknál bír kiemelt jelentőséggel, ahol a tűzállóság, a hosszú élettartam és a korróziómentesség alapvető követelmény – például hídgerendák, vízi létesítmények, valamint katonai vagy nukleáris infrastruktúrák esetében. Ezeket a szempontokat a STAREX – PERFYCON rendszerek kapcsán is hangsúlyoztuk.
A laboratóriumi hajlítópróbák során a cementkötésű szénszálas betéttel készült szerkezetek nemcsak szilárdságban, de tartósságban is felülmúlták a hagyományos acélbetétes szerkezeteket.
A 3D betonnyomtatás áttörése – és kihívásai
A BME laborja a fentieket a 3D betonnyomtatás technológiájával kapcsolja össze. A rétegről rétegre építkező, robotvezérelt rendszer lehetővé teszi:
- a gyors, sablonmentes építést,
- a minimális anyagfelhasználást,
- és a komplex formák kialakítását.
Ugyanakkor a nyomtatás legnagyobb kihívása a vasalás integrálása volt – különösen húzott elemek esetén. Erre a BME többféle megoldással is kísérletezett:
- előre elhelyezett, kézzel beépített vasalás (pl. STAREX hurkok),
- utólagosan beillesztett szálbetétek,
- egybefűzött modulokból álló nyomtatott elemek, amelyek vasalással és kötőanyaggal együtt kerülnek beépítésre.
A laborban bemutatott hídformájú elem például ilyen moduláris megközelítéssel készült: ívelt, többrétegű szerkezeti geometriával, amely a nyomtatás és a belső szálazás kombinációját alkalmazta.
Betonforradalom a BME laborjába
Meggyőzően szerepeltek a teszteken jövő építőanyagai
Pilot projekt: egy kisebb, de annál nagyobb jelentőségű híd
A kutatók és a résztvevők között felmerült annak a lehetősége, hogy a megoldást egy kisméretű gyaloghídnál alkalmazzák.
A „demonstrációs híd” célja az lenne, hogy:
- publikus helyszínen valós körülmények között lehessen teszelni,
- valódi statikai igénybevételnek legyen kitéve és
- a 3D nyomtatott, vasalt beton integrált alkalmazását mutassa be.
Fontos kiemelni, hogy a cementkötésű szénszálas betét már nem csupán laboratóriumi környezetben létezik: a Ferrobeton Zrt. például a Flórián téri felüljáró felújítása során már alkalmazza ezt a technológiát, ami azt jelzi, hogy az ipari adaptáció megkezdődött. Egy demonstrációs gyaloghíd ennek lehetne egy jól kommunikálható, strukturált folytatása.
A tervezett szerkezet egy 3–5 méteres fesztávolságú, könnyűszerkezetes gyalogos híd lehetne, amelyet a BME Betonlaborja gyárthatna le, majd egy jól megközelíthető, nyilvános helyszínen telepítenének mintapróbára. A projekt egyúttal kiváló alapot szolgáltathatna további ipari partnerkapcsolatok, szabványosítási kísérletek és demonstrációs célú fejlesztések elindításához.
Ipari méretű alkalmazás – közelebb, mint gondolnánk
A laboratóriumi vizsgálatok során már több alkalommal igazolódott, hogy:
A laboratóriumi tesztek már igazolták a betonnyomtatási technológia működőképességét és előnyeit. A szerkezeti alkalmazásokhoz ugyanakkor egyes kérdések még megoldásra várnak, amelyekhez segítségre lehetnek a STAREX elem és a szénszál is.
Mindemellett fölmerült annak a gondolata is, hogy készüljön kísérleti szerkezeti alkalmazás a nyomtatott beton technológia felhasználása mellett, a STAREX-PERFYCON technológia és a cementkötésű szénszálas betét technológia felhasználásával is.
Mindez azt jelenti, hogy a fejlesztés nem áll meg a prototípus szintjén.
Merre tovább?
A következő lépések:
- az ipari gyártósorokhoz való adaptáció,
- az új betonosztályok és szabványok kidolgozása,
- valamint a beruházók, kivitelezők és önkormányzatok bevonása.
Várhatóan 2026-ban jelennek meg azok az új európai szabványok, amelyek már kifejezetten figyelembe veszik a nem hagyományos vasalási rendszerek, így a cementkötésű szénszálas erősítés vagy a 3D nyomtatott vasalt beton műszaki sajátosságait.
Ezek a szabványok lehetővé teszik majd, hogy e technológiák jogi és mérnöki szempontból is engedélyezhetővé váljanak. Nemcsak kísérleti vagy kutatási célokra, hanem középületekben, közlekedési infrastruktúrákban – például hidak, aluljárók – és nagy igénybevételű ipari létesítményekben is.
Az új szabályozás bevezetése kulcsfontosságú mérföldkő lehet, hiszen jelenleg ezek az innovatív megoldások csak egyedi engedéllyel vagy kutatás-fejlesztési projektként alkalmazhatók, az egységes szabványosítás pedig a széles körű ipari integráció és a piaci mérethatékonyság előfeltétele.
Nemcsak technológia, hanem szemléletváltás
A BME kutatóinak munkája nem csupán technológiai áttörést, hanem szemléletváltást is hoz az építőiparba. Az új anyagok, a robotizált gyártás és a fenntartható gondolkodásmód találkozása újfajta hozzáállást kíván a tervezőktől, a kivitelezőktől és a döntéshozóktól egyaránt.
„A betonforradalom nem arról szól, hogy az acélt lecseréljük,
hanem arról, hogy új rendszerben gondolkodunk, ahol az anyag, a technológia és a funkció egyetlen digitálisan vezérelt logikába szerveződik”
– mondják a szakértők.
A BME Építőanyagok és Magasépítés Tanszékének kutatásai azt mutatják, hogy
már nem a „mi lenne, ha” fázisában vagyunk, hanem a megvalósítás küszöbén.
Az a kérdés, ki lép először, ki lesz az, aki felismeri a benne rejlő lehetőséget.
Ebből a betonból valóban hidak épülhetnek. Nemcsak szerkezeteket köt össze, hanem korszakokat is. Ebben a történetben pedig Magyarország – a BME munkájának köszönhetően – nemcsak résztvevő, hanem akár alakító szerepet is betölthet.
