A karbonbeton meséje így kezdődne, ha mesékben emlegetnék: Létezik egy építőanyag, amely több mint 100 éve uralja a piacot: ez pedig a vasbeton. Biztosak vagyunk abban, hogy nincs szükség rá, hogy egy bemutató cikket írjunk a mérnök kollégáknak róla (hacsak nem valami érdekességet a történetéről…) De ha úgy látjuk, hogy jöhet valami egészen más, ami letaszíthatja a trónról, akkor arról érdemes cikket írni.
A szóban forgó építőanyag „carbon concrete” azaz karbonszállal erősített beton néven kezd terjedni a szakmai berkekben. Ez lényegében egy új kompozit anyag, amely az első tapasztalatok alapján stabilabb, tartósabb, mégis könnyebb, mint a vasbeton.
A karbonbeton jellemzői
A kutatók úgy vélik, hogy a karbonbeton forradalmasítani fogja az építészetet. Lássuk, mit tudunk eddig róla és mi várható ezzel kapcsolatban. A karbonbeton nem más, mint szénszálak és beton összerakásából készített építőanyag. (Ugye, milyen ismerős, pont így készül a vasbeton is, csak szén helyett vasból).
Jelenleg háromféle módon készíthetik:
- A kiöntött betonba szénszálakat tesznek.
- Szénszálból készült rácsszerű textilszőnyegeket helyeznek el a finom betonrétegek között.
- Az Augsburgi Egyetem kutatói által kidolgozott injektoros eljárás során a szálakat szisztematikusan permetezik a betonba. Ez rendkívüli szakítószilárdságú építőanyagot eredményez.
A karbonbeton eddig ismert előnyei
A legfontosabb előnye, hogy sokkal inkább környezetbarát megoldás, mint a vasbeton. Ugyanis az acél korrózióvédelme érdekében aránytalanul vastag betonrétegekre van szükség. A cement gyártása azonban nemcsak hatalmas mennyiségű homokot emészt fel, hanem a magas CO2-kibocsátással is összefügg.
A szén viszont nem korrodálódik. Az építőanyag bármilyen más szenet tartalmazó anyagból előállítható. Azaz kevesebb betonra van szükség, hasonló eredmény eléréséhez, ráadásul sokkal egyszerűbb előállítani a szénszálakat is, mint az extra mennyiségű betont.
Ezen kívül nem elhanyagolható, hogy a karbonbeton szerkezet esetében a stabilitás öt-hatszorosára nő az erősített acélhoz képest, ezáltal az élettartam is lényegesen hosszabb. Például hidak esetében hasznos lehetne, ha nem csak 40-50 év lenne az átlagos élettartamuk, hanem ennek sokszorosa – akár 150-200 év.
A karbonbeton jelenleg ismert hátránya: az ára – vagy mégsem?
Mivel relatív új technológiáról van szó, ami ráadásul sokkal tartósabb megoldásokat ígér, nincs még rá világméretű kereslet, hiszen terjedőben van az anyag… ez bizony magas bekerülési árat feltételez. ÉS valóban: 1 kilogramm karbonbeton előállítási költsége nagyjából a húszszorosa ugyanekkora mennyiségű vasbeton gyártási árának.
Ám ha hozzávesszük a tartósabb eredményt és azt, hogy a karbonbeton körülbelül 75 százalékos anyagmegtakarítást tesz lehetővé, akkor valójában az építési projekt teljes ára csökken. Az anyag tartósságával, stabilitásával és korrózióállóságával kapcsolatban a költségek kiegyenlítődnek.
A karbonbeton egy díjnyertes találmány
2016-ban Joachim Gauch megbízott német elnök átadta a Német Jövő Technológiai és Innovációs Díjat a Drezdai Műszaki Egyetem kutatócsoportjának. A csoport három professzora, Manfred Curbach, Chokri Cherif és Peter Offermann hozta létre a C3 (Carbon Concrete Composite) egyesületet, amely intenzíven kutatja ezt az új alapanyagot és azon munkálkodnak, hogy a szénszálas beton minél szélesebb körű felhasználásra kész legyen.
A karbonbeton alkalmazása
A Tudalit® márka szénszál erősítésűbetonja már megkapta az első általános épület jóváhagyást a Német Szerkezetmérnöki Intézettől, amiből az következik, hogy hamarosan többféle gyártó is piacra dobja ezt a terméket. De mire is fogják használni majd? Íme, két példa, amelyek már részben, vagy teljesen megvalósultak.
1. A karbonbeton híd
A karbonbeton egyik fő alkalmazási területe a hídépítés lesz. A bajorországi Nailában található, A Sebnitz-völgyön átívelő híd felújításánál ezt az innovatív anyagot választották – a legfőbb érv mellette a 15% költségmegtakarítás volt – a vasbetonhoz képest. A lényegesen vékonyabb réteg nagyjából 80 százalékkal csökkentette a beton térfogatát.
2. A Berlini Műszaki Egyetem hídépítéssel kapcsolatos kutatási projektje
A kutatási projektben építettek egy 13 méter hosszú feszített pályás hidat a campuson, ahol biztonsági vizsgálatokat végeznek (például egy autópályahíd esetében, ahol kiemelten fontos a tapadás, a nagyobb tehergépkocsik elbírása, a rezgések és számos külső tényező).
Új, környezetbarát, támogatott építőanyag…
A számos, nívós kutatóintézet együttműködése és a szakpolitikai támogatás miatt a karbonbeton gyorsan fejlődik a jövő építőanyagává. A jelenlegi projektek betekintést nyújtanak abba, hogy mi várható néhány év múlva.
A szoftverek is követik majd…
Természetesen a legfontosabb szoftverek gyártói (Allplan, SCIA, FRILO) már figyelemmel kísérik és támogatják is a kapcsolódó kutatásokat, így biztosan várható, hogy modulok, kiegészítők vagy frissítések tartalmazni fognak ezzel az anyaggal kapcsolatos számítási és modellezési lehetőségeket is.
Amennyiben fejlesztené mérnök szoftvereit, vegye fel velünk a kapcsolatot!
