A Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) Betonlaborjában zajló kutatások az építőipar legjelentősebb innovációs kezdeményezési közé tartoznak.
Cikkünk első részében bemutattuk azokat a forradalmi fejlesztéseket, amelyek alapjaiban változtathatják meg a beton alkalmazását az építőiparban.
A BME kutatói olyan új generációs betontechnológiákon dolgoznak, amelyek a hagyományos vasbeton alternatíváiként szolgálhatnak, csökkentve az építőanyagok előállításának környezeti terhelését és növelve a szerkezetek tartósságát.
A vasbeton trónfosztása: itt a PERFYCON
A kutatás során kiemelt figyelmet kapott a PERFYCON technológia, amely a háromdimenziós, STAREX vasalási elemet alkalmazza a hagyományos betonacél helyettesítésére. Ennek eredményeként egy homogén, nagy szilárdságú és könnyebben gyártható kompozit anyag jön létre, amely jelentősen javíthatja az építési folyamatok hatékonyságát.
Acél helyett szénszál: a jövő gerince cement mátrixba ágyazva
A fejlesztések között szerepel továbbá a cementkötésű szénszálas betonbetét is, amely a hagyományos acélbetét kiváltására szolgál. A szénszálas megerősítés korróziómentes, rendkívül könnyű és nagy szakítószilárdsággal rendelkezik, amelynek köszönhetően nagyobb élettartamot és ellenállóbb szerkezeteket biztosít. Az új anyag különösen alkalmas hídgerendákhoz, illetve egyéb infrastrukturális, valamint magasépítési alkalmazásokhoz.
Rétegről rétegre épül a holnap – 3D technológia a betonban
A harmadik jelentős kutatási irány a 3D betonnyomtatás, amely az építőipar automatizációját célozza.
A rétegről rétegre építkező technológia lehetővé teszi komplex szerkezetek kialakítását minimális anyagfelhasználással
és rövidebb kivitelezési idővel, ezáltal csökkentve az építési hulladék mennyiségét és növelve a fenntarthatóságot.
A kutatás jelenlegi szakaszában a BME beton laboratóriuma a technológiák gyakorlati alkalmazását vizsgálja laborbemutató keretén belül.
Cikksorozatunk mostani részében a laboratóriumi tesztelések részleteit és eredményeit ismertetjük, amelyek igazolják az új betontechnológiák kiváló mechanikai tulajdonságait és gyakorlati felhasználhatóságát.
A Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Építőanyagok és Magasépítés Tanszékének laboratóriumában az elmúlt időszakban
számos úttörő betontechnológiai kutatás zajlott,
melyek célja különböző anyagok és szerkezetek szilárdsági, rugalmassági és alakváltozási jellemzőinek megállapítása volt.
A laboratóriumi kísérletek arra keresnek választ, hogy az új generációs anyagok – például a háromdimenziós vasalási elemmel készült beton – milyen mechanikai viselkedést mutat.
Beton, ami szinte tönkretehetelen – 3D vasalás a betonban
A laboratóriumban egy teljesen új, háromdimenziós vasalási elemmel készült beton tesztelésére került sor, amely a hagyományos vasbeton alternatívájaként szolgálhat. Dr. Balázs L. György és kollégái egy speciális próbatestet készítettek, amely egyedi belső szerkezettel rendelkezett. A beton háromdimenziós vasalási elemmel készült, hogy a szerkezet a lehető legnagyobb alakváltozó képességet mutasson.
Egy korábbi, hasonló törési vizsgálat során az egyik legfontosabb eredmény az volt, hogy a háromdimenziós vasalási elemmel készült beton alakváltozó képessége meghaladta az 50 százalékot. Ez az érték annál is nagyobb, mint a B38.24, legnagyobb alakváltozó képességű betonacél szakadó nyúlása, ami 30 százalék.
A következő két fotón látható a mostani kísérlet során bemutatott, speciális beton kiemelkedő alakváltozó képessége tönkremenetel előtt. Tehát a háromdimenziós vasalási elemmel készült beton jelentős előrelépést jelenthet az alakváltozási képesség és duktilitás terén.
A laboratóriumi mérések igazolták, hogy a szerkezet keresztirányú alakváltozó képessége kiemelkedő volt.
Amikor a teszt során a próbatestet függőleges irányban terhelték, az jelentős oldalirányú expanziót mutatott anélkül, hogy a szerkezet szétesett volna. Ez a tulajdonság kulcsfontosságú lehet olyan építészeti és mérnöki alkalmazásoknál, ahol az alakváltozó és energiaelnyelő képesség – akár dinamikus terhek esetén is – alapvető követelmény.
Beton, ami a végsőkig kitart – látványos eredmények a nyomópróbán
A vizsgálatok során a monitoron megjelenő grafikon jól láthatóan mutatta, hogy a minta az elmozdulás és a terhelés függvényében hogyan viselkedik. Az anyag egyik legfőbb előnye az volt, hogy a tönkremeneteli fázisban is képes volt terhet viselni, ami az anyag hosszú távú szerkezeti stabilitását jelentősen növeli.
A bemutatott kísérleti példa így igazolta, a Czintos Csongor szabadalma szerinti STAREX 3 dimenziós vasalási elemmel készült beton sikeres volt, és kiemelkedő tulajdonságokat mutatott.
Nem rozsdásodik, hőnek fokozottan ellenálló – mit tud a cementkötésű szénszálas betét?
A labor egy másik kiemelt kutatási területe a szénszálas betétanyagok vizsgálata volt. A Csurgai Ferenc által kifejlesztett szénszálas betét célja, hogy az építőipari szerkezetek korróziómentesek és nagy szilárdságúak legyenek.
A laborban végzett hajlító teszt azt igazolta, hogy a mintát tűzállósági vizsgálatnak is érdemes lenne alávetni, hisz előzetes feltételezés ott is kiemelkedően teljesítene, mivel a szénszálak cement mátrixban vannak elhelyezve, amely megakadályozza a szénszál túlzott hőhatások miatti degradációját.
Az eredményez alapján a szénszálas betéteket tartalmazó betonok hosszabb élettartammal rendelkeznek,
miközben az anyag önsúlya csökkenthető, ami különösen hasznos lehet magasépítési és infrastrukturális projektek esetében.
A következő kísérletben a sikert látva a 3D nyomtatott beton húzott elemeként a Csurgai Ferenc szabadalma szerinti cementkötésű szénszálas betéteket alkalmazták a kutatók.
Rétegről rétegre erősebb: mit bír el a 3D nyomtatott beton?
A laboratóriumban folytatott másik jelentős kutatás a 3D nyomtatott beton szerkezeti tesztelése volt. A kutatók az előző bemutató során kinyomtatott betonelemet használták alapként, amelyet rétegről rétegre építve hoztak létre, minimális anyagveszteséggel és gyors kivitelezési idővel.
A vizsgálatok során a nyomtatott szerkezet terhelési kapacitását és alakváltozó képességét ellenőrizték. Az egyik kulcseredmény az volt, hogy
a nyomtatott betonszerkezetek terhelési eloszlása homogénebb, mint a hagyományos öntött betoné,
melynek egyik fő oka az anyag réteges felépítése és a pontosabb anyageloszlás.
A kísérletek megerősítették, hogy a 3D nyomtatás csökkentheti az építési hulladékot és minimalizálhatja a kivitelezési időt, ami kulcsfontosságú a fenntartható építészet szempontjából és szerkezeti elemek készítésére is alkalmas.
Új korszak kapujában – ami eddig csak terv volt, most valósággá válik
A laboratóriumi tesztelések során szerzett tapasztalatok egyértelműen igazolják, hogy a BME Építőanyagok és Magasépítés Tanszék Laboratóriumában vagy annak segítségével kifejlesztett innovációk jelentős hatással lehetnek az építőipar jövőjére. A háromdimenziós STAREX vasalási elemet használó PERFYCON beton, a cementkötésű szénszálas betétek és a 3D nyomtatás együttesen új lehetőségeket teremtenek a fenntartható, nagy teherbírású és hosszú élettartamú szerkezetek megvalósításában.
A következő lépés a kutatók szerint az ipari méretű gyártási folyamatok optimalizálása és az új anyagok szabványosítása lesz, amely 2026-ra várhatóan teljeskörűen megvalósulhat Európában.
A laborban elvégzett kísérletek azt mutatják, hogy ezek az innovációk nem csupán elméleti szinten léteznek, hanem valós gyakorlati alkalmazásukhoz is egyre közelebb vagyunk.
A kutatók továbbra is keresik az ipari partnereket és befektetőket, akik segítenének az új technológiák piaci bevezetésében és hozzájárulnának a betonipar jövőbeli fejlődéséhez.
