Tekstil Takviyeli Betondan Sürdürülebilir Yapılar

2 Aralık 2024 THBB Akademi

Betonu çelik yerine tekstil ile güçlendirerek, daha az malzeme kullanmak ve önemli ölçüde daha düşük çevresel etkiye sahip ince, hafif yapılar oluşturmak mümkündür. Karbon fiber tekstilleri kullanacak teknoloji bulunuyor, ancak diğer karmaşık yapılarda güvenilir hesaplamalar için bir temel oluşturmak zordur. İsveç’teki Chalmers Teknoloji Üniversitesinden araştırmacılar, analizleri büyütmeyi kolaylaştıran ve böylece daha çevre dostu köprülerin, tünellerin ve binaların inşasını kolaylaştıran bir yöntem sunuyorlar.

Chalmers Mimarlık ve İnşaat Mühendisliği Bölümünde Beton Yapılar Profesörü olan Karin Lundgren, “Bugün kullandığımız betonun bir kısmı, çelik donatıyı koruyucu bir tabaka görevi görme işlevine sahiptir. Bunun yerine tekstil takviyesi kullanabilirsek, çimento tüketimini azaltabilir ve daha az beton kullanabiliriz, böylece iklim etkisini azaltabiliriz.” diyor.

Çimento, bir bağlayıcıdır ve kireç taşından üretimi iklim üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Sorunlardan biri, kireç taşında tutulan büyük miktarlarda karbondioksitin üretim sırasında salınmasıdır. Dünyada her yıl yaklaşık 4,5 milyar ton çimento üretiliyor ve çimento endüstrisi küresel karbondioksit emisyonlarının yaklaşık yüzde 8’ini oluşturuyor. Bu nedenle, beton yapılar için alternatif yöntemler ve malzemeler bulmak için yoğun çalışmalar devam etmektedir.

Daha ince yapılar ve alternatif bağlayıcılar ile azaltılmış karbon ayak izi

Çimento yerine kil veya volkanik kül gibi alternatif bağlayıcılar kullanarak karbondioksit emisyonlarını daha da azaltmak mümkündür ancak şimdiye kadar, bu tür yeni bağlayıcıların çelik desteği uzun vadede ne kadar iyi koruyabileceği bilinmemektedir.
Karin Lundgren, “Takviye malzemesi olarak çelik yerine karbon fiber kullanarak paspayı korozyon koruması sorunundan kurtulabilirsiniz, çünkü aynı şekilde korunması gerekmez. Ayrıca, daha düşük iklim etkisine sahip ince kabuk yapılarını optimize ederek daha da fazlasını kazanabilirsiniz. Yaptığımız şey, karmaşık yapıların hesaplama işini kolaylaştıran ve yük taşıma kapasitesinin test edilme ihtiyacını azaltan bir yöntem geliştirmektir.” diyor.

Hesaplamaları kolaylaştıran yöntem

Bir tekstil destek ağı, her bir ipliğin binlerce ince filamentten (uzun sürekli lifler) oluştuğu ipliklerden oluşur. Donatı filesi betona dökülür ve tekstil takviyeli beton yüklendiğinde filamentler hem betona hem de ipliğin içinde birbirine doğru kayar. Betondaki bir tekstil ipliği bir birim gibi davranmaz, bu da kompozit malzemenin yük taşıma kabiliyetini anlamak istediğinizde önemlidir.

Karin Lundgren, “Birleşmiş Milletler Çevre Programı’nın (UNEP) artan refah ve nüfus artışı nedeniyle dünyadaki toplam taban alanının önümüzdeki 40 yıl içinde iki katına çıkmasını beklediği göz önüne alındığında, iklim sorununun üstesinden gelmek için mümkün olduğunca kaynakları verimli bir şekilde inşa etmek için elimizden gelen her şeyi yapmalıyız.” diyor.

Bilimsel makale hakkında daha fazla bilgi

Çekme, eğilme ve düzlem içi yüklere maruz kalan tekstil destekli betonarme elemanlar: Deneysel çalışma ve sayısal analizler makalesi Construction and Building Materials dergisinde yayınlandı. Yazarlar: Adam Sciegaj, Sebastian Almfeldt, Fredrik Larsson ve Karin Lundgren. Gabriel Edefors, Chalmers’ta çalışmaya devam eden bir araştırma projesinde çalışan bir doktora öğrencisidir.
Makalenin temelini oluşturan araştırma projeleri İsveç Araştırma Konseyi tarafından finanse edilmektedir.