İnsanlık, varoluşundan bu yana korunmak, barınmak gibi temel ihtiyaçları doğrultusunda kendilerine farklı yapılar inşa etmektedirler. Bu yapıların bilinen en eski ve en sağlam yapı taşı betondur. Yaşı insanlık kadar eski olan yapıların birçoğu zamana dayanamayıp yıkılmış veya yıpranıp hasar görmüştür. 1800’lü yıllarda çimentonun üretilmesi ortaya çıkan beton yapıların ise günümüze kadar ayakta durabilmeleri için belli başlı işlemlerden geçmesi gerekir. Bu işlemlerin betona uygun ve maliyetli bir yöntem olması gerektirmektedir. 13 yıllık çalışmanın ardından geçmişten günümüze gelen bu soruna çözüm olarak fiber takviyeli polimer (FRP) kaplama fikri Korea Maritime ve Oceanic Üniversitesi‘nden Prof. Jaeha Lee ve ekibinden gelmiştir.
Lee ve ekibinin bulduğu elyaflarla güçlendirilmiş bir polimer FRP matristen yapılmış kompozit malzeme kaplama bir lif takviyeli plastik (CFRP-lifli polimer, kısaca LP; karbon, cam ya da aramid lifleriyle güçlendirilmiş malzemeleri temel alınarak üretilen bir yapı malzemesidir) veya karbon fiber takviyeli plastik (GFRP-Karbon fiber takviyeli plastik veya karbon fiber takviyeli polimer güçlü, hafif ve pahalı bir çeşit kompozit malzeme) gibi bileşen malzemelerden üretilen epoksi bazlı bir yapıştırıcı ile betona yapıştırılır.
Bu yapıştırma sonucu oluşturulan levhalar, araştırmalara göre betonu zorlu çevre koşullarından koruyacaktır. Farklı çevre şartları, oluşturduğumuz yeni levhanın beton ile oluşturduğu bağı bozması gerekenden daha hızlı bozup işlemimizi tekrara düşürebilir. Oluşturduğumuz yeni levha ve beton arasındaki bağ ile alakalı olarak Prof. Jaeha Lee: “Farklı ortamlarda sürekli yükleri takip eden FRP-beton bağ davranışı hakkında mevcut bilgiler, özellikle iki yılı aşan süreler için çok sınırlıdır.” dedi1.
Yapılan ilk deneyler neticesinde Lee ve grubunun bize sunduğu fiber takviyeli polimerlerin birleşerek oluşturduğu levhanın betona yapışmasını sağlayan temel iki bileşiğin bağlanma başlangıcı geriliminin iç ve dış mekan kirişlerinde farklı olup bu gerilimin deformasyonlarının da farklı olduklarını buldular. Bu farklılığın temel sebebi levha ve beton arasındaki bağlayıcının bağlanma farklılığı olmasıdır.
13 yıl sonunda yapılan deneyler neticesinde levha ile betonun minimum şekilde sorunsuz birleşmesine donma-çözülme döngüleri, yağmur ve sıcaklık farkları gibi hava döngüleri ile güneşe maruz kaldığı zaman diliminin etkili olduğunun kanıtlanmasıyla birlikte dış mekandaki kirişlerde kullanılan lif takviyeli plastiğin ayrılma geriliminin iç mekanda kullanılan karbon fiber takviyeli plastiğe göre ayrılma gerilimine oranla daha büyük azalmalar gözlemlenmiştir2. Lee bilgisayardan kalıba pozlandırma (CTP) ile beton birleşim arayüzlerinin ilerleyen dönemlerde kullanılması için şunları vurguladı: “Beton-CTP arayüzlerinin uzun vadeli dayanıklılığı değerlendirilirse, bu güçlendirme sisteminin kullanımının minimum yatırımla artması bekleniyor. Mevcut yapıların çökme veya hasar görme riskini en aza indirerek daha güvenli bir şehir yaşantısı sunmak elimizde.”
Kaynaklar
- https://techxplore.com/news/2021-10-fiber-polymer-sustain-concrete-scientists.html
- Lee, J., Kim, J., Bakis, C. E., & Boothby, T. E. (2021). Durability assessment of FRP-concrete bond after sustained load for up to thirteen years. Composites Part B: Engineering, 224, 109180.