Betonun Kendi Kendine Öngerme Yapmayı Öğrenmesi
Dünya çapında her yıl yaklaşık olarak on milyar ton beton üretiliyor. Bu miktar, diğer bütün yapı malzemelerinin toplamından daha fazla. Karşılaştırmak gerekirse, oldukça sık kullanılan metal ve asfalt yıllık olarak yaklaşık 1,5 milyar ton miktarında üretiliyor. Bir ton beton üretmek için gerekli olan enerji ve bununla gelen emisyon diğer yapı malzemelerine nazaran düşük olsa da üretilen miktar itibarıyla, beton üretimi çevresel etki olarak önemli bir rol oynuyor.
Sorunun ana kaynağı, betonun bağlayıcı maddesi olan çimento. Dünyanın birincil enerjisinin yüzde üçünden biraz azı, yıllık ihtiyaç duyulan dört milyar ton çimentonun üretimi için kullanılıyor. Çimento üretimi aynı zamanda küresel karbon emisyonunun yüzde sekizinden sorumlu. Tahminler, gelişmekte olan ülkelerdeki artan talep nedeniyle yıllık beton ve çimento üretiminin 2050’ye kadar %50 artabileceğini gösteriyor. Çok fazla avantaj sunan betonu başka bir alternatifle değiştirmek, oldukça zor. Yapılan hesaplamalar, üretim ve etkili kullanımdan yıkım ve geri dönüşüme, betonun daha sürdürülebilir kullanımının çevre ve toplum üzerinde büyük etkileri olabileceğini gösteriyor.
Avrupa ve ABD’de Patent
Empa bilim insanları, malzeme tasarrufu adına betonu daha ince kesitlerde, fakat daha dayanıklı ve stabil hâle getirmek için yöntemler geliştiriyorlar. Giovanni Terrasi, Pietro Lura ve Mateusz Wyrzykowski önderliğindeki ekip tam da bunu başaran kendiliğinden öngermeli beton için Avrupa ve ABD patentini yakın zamanda aldı. Öngermeli beton; kiriş, köprü veya konsol kiriş gibi yük taşıma kapasitesi fazla olan yapı ve elemanlarda kullanılır. Geleneksel öngerme teknolojisinde, genellikle çelikten yapılan donatı veya öngerme kablosu beton dökülmeden önce yapı elemanının her iki tarafına bağlanır, gerilir ve beton sertleştikten sonra bırakılır. Öngerme kablosunda oluşan kuvvetler betonda basınç gerilmesi yaratır. Yapı elemanı, içindeki öngermeli donatı sayesinde birlikte davranış gösterir, böylelikle çok daha stabil hâle gelir. Buradaki problem çeliğin korozyona karşı hassas olmasıdır. Bu nedenle çeliğin etrafını saran beton örtüsü belli bir kalınlıkta olmalıdır.
Metal Yerine Karbon Lifi
1990’ların başında, çelik donatıların yerini karbon lif donatılı polimerler (CFRP) almaya başladı. CFRP’ler korozyona dayanıklı olduğundan, benzer yapısal özelliklere sahip ama nispeten çok daha ince beton elemanlar üretmek mümkün hâle geldi. Wyrzykowski, yük taşıma kapasitesi daha yüksek fakat daha da ince yapılar elde etmek için CFRP donatılarını öngermeli hâle getirmenin zorluğunun altını çiziyor. CFRP donatılarının bağlanmasının metale nazaran çok daha karmaşık olmasının yanı sıra, böyle bir uygulama için oldukça pahalı olan öngerme yatakları da gerekli. Bu nedenle yüksek performanslı, ön germeli CFRP beton hâlâ yaygın olarak kullanılamıyor.
Beton Genişliyor
Empa ekibi, beton bu işi kendi başına yaptırarak, beton elemanın iki tarafına uygulanan ankrajı tamamen kaldırmayı başardı. Özel bir formül sayesinde beton sertleştikçe genleşiyor. Bu genleşme sayesinde içerisinde bulunan CFRP donatıları çekme gerilmesine zorlayan beton, kendi kendine öngerme uyguluyor. Yapılan testler, kendiliğinden öngermeli CFRP betonun yük taşıma kapasitesinin geleneksel öngermeli betona yakın olduğunu, öngerme yapılmamış CFRP betona göre üç kat fazla yük taşıyabildiğini gösteriyor.
Wyrzykowski, çok daha az malzeme ile daha sağlam yapılar inşa etmeyi mümkün kılan yeni teknolojinin hafif yapı alanında yeni olanaklar sunacağını belirtti. Empa araştırmacısı aynı zamanda yeni uygulama alanları öngörüyor: “İnce beton döşemeler veya kavisli beton kabuk elemanlar gibi birçok yapı için aynı anda birden fazla yönde kolayca öngerilim yapabiliriz.” Empa, yeni uygulamaları ortakları ile iş birliği içinde geliştirmeye devam ediyor.
Kaynak: www.newswise.com/articles/when-concrete-learns-to-pre-stress-itself?ta=home
