Betonda Fiberin Avantajları

Beton, yerel malzemelerden üretilebilmesi, nispeten ucuz olması ve çeşitli şekillerdeki yapı bileşenlerine dökülebilmesi nedeniyle inşaat sektöründe popülerdir. Sadece bina yapısının güzelliğini yansıtmaz, aynı zamanda nispeten yüksek basınç direncine sahiptir.

Beton binalarla ilgili sorunlar

Beton, çimento gibi kırılgan malzemelerden yapılmıştır. Dökme için kullanılan malzemenin özellikleri, düşük çekme mukavemetini belirler. Bu nedenle, bazı basınç bileşenleri gerçek projelerde kullanıldığında, düşük basınç dayanımları, sıkıştırıldığında çatlakların ortaya çıkmasına neden olabilir, bu da bileşenlerin kırılmasına ve binanın genel stabilitesinin tehlikeye atılmasına neden olabilir. İnşaat sürecinde betonun mekanik özellikleri başta beton hammaddesi olmak üzere döküm, bakım ve taşıma süreçlerinde çeşitli faktörlere bağlı olarak azalmaktadır.

Betonun kendi-ağırlığı yüksektir ve betonun mukavemeti ne kadar yüksek olursa, kırılganlığı da o kadar belirgin olur. Bu nedenle beton, geniş-açıklıklı yapıların stabilite gereksinimlerini karşılayamaz. İkincisi betonun dayanıklılığı düşüktür. Doğal ortamda betonun her zaman sabit sıcaklık ve nem durumunda tutulması mümkün değildir. Çok yüksek sıcaklık betona zarar verecek ve iç yapıyı genişletip tahrip edecek, çok düşük sıcaklık ise betonun büzülmesine ve birçok çatlak oluşmasına neden olacaktır.

Betonun geleceği

İnşaat teknolojisinin sürekli gelişmesiyle birlikte, yüksek-performanslı, basınca-dayanıklı, çatlamaya-dayanıklı ve dayanıklı beton yönünde araştırmalar başlamıştır. Yapı malzemeleri endüstrisinin sürekli araştırma ve incelemeleri sonucunda, betona elyaf eklenmesinin betonun performansını yukarıdaki standartlara göre artırabileceği bulunmuştur.

Fiber takviyeli betonun avantajları

Betonun temel eksikliği, malzemelerinin onu iyileştirememesidir. Lifler, yüksek elastik modül ve yüksek çekme dayanımı gibi benzersiz özellikleri sayesinde betonun performansını artırır, ancak beton malzemelerinin kimyasal özelliklerini değiştirmez ve dolayısıyla betonun iç yapısına zarar vermez.

Çatlakları Önleyin

Lifler elastik modül ve çekme mukavemeti gibi yüksek fiziksel ve mekanik özelliklere sahiptir. Bunları betona eklemek çatlak oluşumunu etkili bir şekilde engelleyebilir ve önleyebilir. Diğer elyaflarla karşılaştırıldığında, karbon elyafın elastik modülü diğer elyaflardan 1-5 kat daha yüksektir ve çekme mukavemeti diğer elyaflardan 1-10 kat daha yüksektir. Karbon fiber aynı zamanda yüksek sıcaklıklara ve korozyona karşı da dayanıklıdır.

Betonun dökülmesi ve kürlenmesi sırasında, özellikle bükme elemanlarında,-standart dışı sıcaklık ve nem koşulları betonda ilk çatlaklara neden olacaktır. Basınç altında, betondaki ilk çatlağın ucunda gerilme yoğunlaşması oluşacaktır. Betonda çatlaklar var. Numunenin tamamının gerilim dağılımı eşit olmadığında çatlaklar genişlemeye devam edecek ve sonunda betona zarar verecek ve bu da gerçek hayatta bir güvenlik tehlikesi haline gelecektir. Betona karbon fiber eklendikten sonra, beton sıkıştırıldığında, karbon fiber çatlağın ucundaki gerilim konsantrasyonunun bir kısmını emebilir ve gerilimi fiber yoluyla betonun tamamına aktarabilir, böylece çatlakların oluşmasını ve genişlemesini engelleyebilir.

Geliştirilmiş Mekanik Özellikler

Betonun karıştırılması ve dökülmesi sırasında, karıştırma sırasında oluşan az miktardaki kabarcıkların betonun içinde kalması gibi çeşitli kusurlar meydana gelecektir. Kabarcıklar kaybolduğunda betonda orijinal kusurlar oluşacak ve betonun basınç dayanımı azalacaktır. Betona karbon fiber eklendiğinde hafif ve ince karbon fiber beton içerisinde rastgele dağılır ve kendisi ile beton matrisi arasındaki bağlanma kuvveti ve sürtünme agregaları sıkı bir şekilde birbirine bağlar. Karbon fiberin boyutu küçük olduğundan, beton karışımıyla oluşan gözenekleri doldurarak agregaları daha yoğun hale getirebilir ve böylece betonun basınç dayanımını artırabilir.

Sertleştirme Etkisi

Betonun mukavemeti ne kadar yüksek olursa, kırılganlığı da o kadar belirgin olur. Karbon fiberin eklenmesi betonun kırılgan yapısını iyileştirebilir ve dayanıklılığını artırabilir. Beton dış yüklere maruz kaldığında, iç başlangıçtaki kusurlar yavaş yavaş çatlaklara dönüşecektir. Çatlaklar büyük olduğunda, karbon fiber çatlaklar arasında bir köprü oluşturur ve gerilimin bir kısmını emebilir. Karbon fiber iyi fiziksel ve mekanik özelliklere sahip olduğundan numune, ilk önce karbon fiber ile beton matris arasındaki bağlanma kuvvetini ve sürtünmeyi yenerek basınç etkisi altında çatlakları genişletmeye devam eder. Bu süreçte karbon fiber çok fazla enerji emer, çatlak genişleme süresini uzatır, çatlak genişlemesini engeller ve betonun dayanıklılığını artırır.

Fiber beton performansı