Bursa Karbon Fiber Güçlendirmeİnşaat malzemeleri son on yılda önemli ölçüde gelişti. Teknolojik gelişmeler nedeniyle, karbon fiber gibi yeni ve dayanıklı malzemeler geleneksel olanların yerini alıyor. Bu yenilikçi malzeme, mukavemeti, dayanıklılığı ve istenen tasarım ve yapıya kalıplanabilme esnekliği nedeniyle inşaat endüstrisinde ilgi görüyor. Ayrıca, malzemenin düşük yoğunluklu ve yüksek mukavemet-ağırlık oranına sahip olması nedeniyle, araba ve uçak yapımında giderek daha fazla kullanılmaktadır.
İnşaat malzemeleri endüstrisindeki eğilimler, tüm uygulamalarda yapı malzemeleri alanında yenilikçi karbon fiberin artan tercihini göstermektedir. Karbon fiber, bir kristal oluşumuna bağlı uzun, ince karbon atomu şeritlerinden yapılmış bir polimerdir. Belirli bir enine kesit için, bu malzeme çelikten beş kat daha güçlü, çok daha hafif ve iki kat daha serttir.
Üreticiler, karbon elyaf şeritlerini kumaşa dokumak veya çeşitli şekillerde kalıplamak için birlikte büküyorlar. Bu daha sonra inşaat, bisiklet çerçeveleri, uçak yapıları, otomotiv parçaları, spor malzemeleri ve radar kubbeleri dahil olmak üzere sayısız uygulamada kullanılabilir.
Bir endüstri raporuna göre, küresel olarak kompozit pazarının boyutunun, 2020’de 74 milyar ABD dolarından, 2025’te %8,8’lik bir YBBO ile 112,8 milyar ABD dolarına çıkması bekleniyor ve karbon fiber bu pazarın öncüleri arasında yer alacak.
İnşaatta Karbon Fiber
Karbon fiberin bir inşaat malzemesi olarak benimsenmesi giderek daha fazla kabul görmektedir. Versiyonlarından biri olan pultrude karbon fiber (reçine kaplı cam fiberlerin ısıtılmış bir kalıptan çekilmesiyle yapılır), aşağıdaki nedenlerle konut ve ticari binaların yapımında kullanılmasını uygun kılan çeşitli özelliklere sahiptir:

Güçlü ve dayanıklı bir malzemedir.
Yapı hafif olduğu için malzeme taşıma için daha az insan gücü gerektirir.
Pencereler, kapı sistemleri, dış kaplamalar, teraslar, kolonlar, çitler ve pergolalar inşa etmek için çok uygundur.
Yorulma direnci ve esneklik özellikleri, özellikle tekrarlanan yük taşıma ağırlığına maruz kaldığında, çelik ve beton gibi geleneksel malzemelere göre çatlamaya karşı daha dayanıklı olmasını sağlar.
Daha yüksek sıkıştırma mukavemetine sahiptir ve daha yüksek basınca dayanabilir.
Karbon fiber kaplı yapılar, neme, yağmura, radyasyona ve kimyasallara karşı daha dayanıklı olması nedeniyle her türlü çevre koşulunda verimli bir şekilde çalışmaktadır.
İnşaat Sektöründe Karbon Elyaf Uygulamaları
Karbon elyafın olumlu özellikleri, inşaat sektöründe yaygın olarak kullanılmasına yol açmıştır. Tipik uygulamalar şunları içerir:

Prekast Beton Yapı: Geleneksel olarak prekast beton yapıların dış ve iç bölümlerinde çelik hasır donatı kullanılmaktadır. Bu çelik elemanların yerini giderek daha fazla karbon fiber levhalar ve ızgaralar alıyor.
Beton levhaların yapımında yaygın olarak kullanılan kaynaklı bir çelik ızgara, ağırlığı azaltmak ve istenen kimyasal inertliği elde etmek için bir karbon fiber ızgara ile değiştirilebilir. Sandviç duvar panellerinde, kesme ızgarası veya kafes kiriş olarak karbon fiber kullanılabilir.
Elyaf takviyeli betonda, elyaf poliakrilonitrilden yapıldığı için karbon elyafı çelik için uygun bir ikamedir. Ayrıca, lifli çimento hazırlanmasında asbestin karbon lifi ile değiştirilmesi hava kalitesini artırır.
Takviyeler : Karbon fiber, örneğin beton kolonlarda, yapıların dıştan güçlendirilmesi için giderek daha fazla kullanılmaktadır. Bu, ek ankraj ve ilgili kurulum ihtiyacını ortadan kaldırarak zamandan ve maliyetten tasarruf sağlar.
Köprü İnşaatı : Karbon fiber, köprü taşıyıcı yapıların, karbon fiber kabloların, tabliyelerin ve desteklerin yapımında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Tipik olarak çelik, köprüler için betonu güçlendirmek ve öngermek için kullanılır. Bununla birlikte, malzeme korozyona dayanıklı olduğundan, daha uzun bir ömre sahip olduğundan ve sıcaklık değişimine, neme ve kimyasal etkiye karşı daha dirençli olduğundan, bazı uygulamalarda bunun yerine karbon fiber kullanılmaktadır.
Gerilmiş Yapıların Onarımı: Güçlendirilmiş veya öngerilmeli betondan yapılan yapılar genellikle fiber takviyeli polimer (FRP) laminatlar kullanılarak onarılır. FRP laminat, tamir edilecek yapıya bir reçine ile yapıştırılır. Bu teknik, kirişlerin ve döşemelerin kesme ve eğilme kapasitesini geliştirir ve aynı zamanda kolonlardaki sınırlandırmayı geliştirir ve minimum ek ağırlık gerektirir.
İnşaatta Karbon Fiberin Dezavantajları
Karbon fiber diğer malzemelere göre daha pahalıdır. Bununla birlikte, çelik ve alüminyum daha ucuz olmakla birlikte, malzeme taşıma için daha fazla iş gücü gerektirir.
Karbon Elyaf ve Sürdürülebilirlik
Karbon fiber, mukavemeti, hafifliği ve maliyet etkinliği nedeniyle inşaat endüstrisinde geniş çapta kabul görmüştür. Ancak bu, sürdürülebilirliği konusunda endişeleri artırdı.
Çeşitli karbon elyaf türleri vardır ve bunlar genellikle çevre dostu olmalarına rağmen (yani, biyolojik olarak parçalanabilir ve geri dönüştürülebilir), tüm yüksek karbon elyafları karbon ayak izini etkilemez, çünkü temel bilim oldukça nüanslıdır.
Lignin bazlı karbon fiber, bitki hücre duvarlarından çıkarılan doğal bir kaynak olduğu için normalde yeşildir. %50-71 karbon içeriğine sahiptir ve karbon fiberin tüm genel özelliklerine sahiptir. Bu tip elyaf, düşük maliyetli uygulamalar için kullanılır ve kolayca geri dönüştürülebilir.
Gücünü ve şeklini koruması amaçlanan karbon fiberin geri dönüştürülmesi zordur ve biyolojik olarak parçalanamaz. Bununla birlikte, elyafı bağlamak için kullanılan reçineler ayrışabilir. Reçinenin geri dönüştürülme işlemi, reçinenin yüksek sıcaklıklarda elyaftan yakıldığı piroliz olarak adlandırılır.
Karbon fiber üretimi, özellikle oksidasyon ve karbonizasyon için enerji yoğun bir süreçtir. Genel sürdürülebilirliği artırmak ve karbon ayak izini azaltmak için birçok üretici yeşil enerji (rüzgar/güneş) kullanır. Kuşkusuz, uzun ve enerji yoğun bir üretim süreci içeren herhangi bir malzemede olduğu gibi, karbon elyafı üretmek çevreyi potansiyel olarak tehlikeye atmaktadır. Ancak bu etki, sürece güç sağlamak için yeşil enerjinin kullanılması yoluyla sorumlu üretim yoluyla hafifletilebilir.
İnşaatta Karbon Elyaf Kullanımına İlişkin Vaka Çalışmaları
Karbon fiberin inşaat sektöründe iyi bilinen bir uygulaması, Apple’ın daha düşük enerji tüketmek ve çevre açısından sürdürülebilir olacak şekilde tasarlanmış yüzer karbon fiber çatısıdır.
Fiber takviyeli plastiğin türünün ilk örneği olan başka bir uygulama örneği, Almanya’daki Dresden Teknoloji Üniversitesi kampüsünde bulunuyor. Üniversite binası Carbonhaus, beton ve çelik gibi daha geleneksel malzemelerin yerini almak için dünyada karbon fiber kullanılarak güçlendirilen ilk binadır.
Çözüm
İnşaatta büyük ölçekli karbon fiber kullanımına yönelik beklentiler önemli bir umut vaat ediyor. Karbon fiber, inşaatçıların yakın tolerans gereksinimlerini karşılamasına yardımcı olur, kolay ve hızlı kurulum sağlar ve bakım maliyetlerini düşürmeye yardımcı olur. Sunması gereken çeşitli avantajlar göz önüne alındığında, karbon fiber açıkça geleceğin malzemesidir. Yeni uygulamalarda daha geniş çapta benimsenmesinin hızı çoğunlukla mevcut üretim tesislerinin kapasitesine bağlı olacaktır. Bu nedenle, üreticilerin kapasiteyi artırma taahhüdü vermeleri ve benimsenmesini sağlamak için çaba göstermeleri gerekiyor.
Karbon fiberin kompozit yapısı, doğal kuvvetlere ve basınca dayanabilir ve aşağıdaki özelliklere sahiptir:

güçlü
katı
yüksek çekme mukavemeti
düşük ağırlık/kuvvet oranı
yüksek kimyasal direnç
aşırı ısıya toleranslı sıcaklık
düşük termal genleşme
Karbon fiber donatı planı ve tasarımı
İnşaat planı şu şekildedir: sıva tabakası temizleme, taban cilalama, astar fırçalama, tesviye işlemi, reçine fırçalama ve yapıştırma ve karbon fiber kumaş yapıştırma.
(1) Sarılmış açılı çeliğin takviyesi, çatı makasının takviyesiyle aynıdır: çatlak kapatma işlemi; kirişin altına karbon fiber kumaş yapıştırın. Kirişin eğilme kapasitesi %30 arttırılarak karbon fiber kumaş miktarı belirlenir.
(2) İzleme raporu tarafından sağlanan teftiş verilerine göre, çoklu planları analiz edip karşılaştırdıktan sonra, çatlakları olan taşıyıcı duvarlar ve genişliği 1,5 mm’den büyük çatlakları olan duvarlar için kapsamlı güçlendirme önlemlerinin alınmasına karar verilir.
Takviye konstrüksiyonu ve teknik önlemler
Beton yapının ve duvarın kapsamlı takviyesinin yapım sırası şu şekildedir: temel işlem-çatlaklar için kimyasal enjeksiyon-duvar koruyucu tabaka üzerinde karbon elyaf kumaş. .
Karbon fiber takviyenin etki analizi
Tuğla duvarlardaki sıcaklık çatlaklarının tekrarlanabilirliği nedeniyle sıcaklık çatlaklarıyla baş etmek zordur ve yanlış kullanım kolayca ikincil çatlaklara neden olabilir. Bu projede, çatlamış duvarın bütünlüğünü geri kazanmak için çatlaklar kimyasal enjeksiyonla kapatılır ve ardından karbon fiber kumaş gibi kapsamlı bir güçlendirme uygulanır. Takviye tamamlandıktan sonra, kış ve yaz gözlemlerinden sonra duvarda yeni çatlaklara rastlanmadı.
Çözüm
Binayı onarmak ve güçlendirmek için karbon fiber kompozit malzemelerin kullanılması iyi sonuçlar elde etti ve sıradan güçlendirme yöntemlerine kıyasla bu yeni teknolojinin bariz avantajlarını tam olarak yansıtabilir. Yüksek mukavemet, süper su geçirmezlik, korozyon önleyici özellikler, basit yapı, kısa takviye süresi, yapısal şekil ile sınırlandırılmamış gibi, iyi uygulama beklentileri olan herhangi bir kavisli yüzeye vb. karbon fiber yapıştırılabilir.