CFRP Nedir? Neden Tercih Edilir?

Bu makalemizde yüksak dayanımlı CFRP malzemesinin tüm özelliklerini sizlerle paylaşıyoruz.

CFRP Nedir?

Mevcut betonarme yapıların büyük bölümünde beton basınç dayanımını projelendirme sırasında öngörülen değerden düşük, enine ve boyuna donatılar günümüz yönetmelikleri tarafından öngörülen şartları sağlamaktan uzaktır. Bu eksiklikler düşey taşıyıcı elemanların  kesme kuvveti, eksenel yük, eğilme momenti taşıma kapasiteleri ve  sünekliklerini olumsuz etkilemekte, bunun sonucunda yapıların deprem karşısındaki davranışı öngörülenden çok daha başarısız olabilir. Hasar görmüş betonarme elemanlara başlangıçtaki orijinal mukavemetlerini kazandırmak veya güçlendirmek amacı ile karbon lifi, cam lifi takviyeli epoksi esaslı kompozit malzemeler, çelik plakalarla yapılan geleneksel güçlendirme sistemlerine alternatif olarak geliştirilmişlerdir. Çekme dayanımları çelikten fazla olan bu tür kompozit malzemelerin en büyük avantajları korozyona uğramamaları, hafif olmaları ve rulolar halinde saklanabilmeleri ve kolaylıkla uygulanabilmeleridir.

Bu malzemeler arasında en yaygın olarak kullanılanlar karbon lif takviyeli ve cam lif takviyeli  kompozitlerdir. Farklı durumlar için, farklı mekanik özelliklere sahip olan bu malzemelerden birinin kullanımı diğerlerine göre daha uygun olabilir. Bu malzemelerin kullanımı ile yapı elemanının yük taşıma kapasitesinin geri kazanılması veya arttırılması amaçlandığı için uygulama bir onarımdan çok güçlendirme işlemidir.  Karbon fiber   adıyla tanınan bu malzemeler hafif, yüksek mukavemetli, liflerin dizilim yönleri değiştirilerek mukavemeti ayarlanabilen, beton ve çeliğin giremeyeceği yerlere girebilen, ince , uygulaması hızlı ve pratik, korozyona dayanıklı, uzun ömürlü yeni nesil malzemelerdir.

Epoksi, fiber matriksten oluşan CFRP plakalar  çelik plakaları her türlü fiziki değerlerde geride bırakmaktadır. Düşük sünme ve uzama gösterir ve çeliğe kıyasla hafif, ince ve çekme dayanımı 5-10 kat daha fazladır. Kompozit güçlendirme sistemi betonarme elemanlara dıştan uygulanan bir güçlendirme sistemidir. Harici yapıştırmalı kompozit sistemler, yapı elemanlarının yük taşıma kapasitesini ve eğilme dayanımını artırır. Yükler epoksi reçine yapıştırıcısı vasıtasıyla kompozite aktarılır, böylelikle üniform bir yük aktarımı sağlanmaktadır.

CFRP’nin Sağlandığı Avantajlar

• Uygulama ve kullanım kolaylığı
• Maliyeti yüksek makine ve ekipman gerekmez
• Tasarım kolaylığı
• Farklı fiziksel değerler için farklı kompozit malzeme kullanma imkanı
• Anti koroziflerdir
• Yapılarda kullanım altında uygulama imkanı
• Her çeşit yapı elemanı güçlendirilmesinde kullanılır
• Bakım gerektirmez, kullanılan bütün bileşenlerin önceden kalite kontrolü yapılmıştır.
• Eğilme dayanımını artırır, durabiliteyi geliştirir
• Dinamik yükten gelen malzeme yorulması direncini güçlendirir
• Sehimi azaltır. Ölü yükü arttırmaz, elemanın geometrisini değiştirmez.
• Esnektir, çeşitli formlara adapte edilebilir

CFRP Teknik Özellikleri

Duvar kağıdını ya da kumaşı andıran elyaflar genellikle 0,30-0,60 metre eninde rulolar halinde satılır. Yapı elemanları üzerine reçine sistemi ile uygulanan FRP çok yüksek çekme dayanımına sahiptir. Yalnız bu dayanım, malzemenin uygulanış şekli ve işçilik kalitesi ile değişebilir. Bu nedenle çok dikkatli olmak gerekir. Yani ortaya çıkan kompozit malzemenin özellikleri kullanılan elyaf miktarı ile yakından ilgilidir. Mesela, bol reçineli bir uygulama, karbon elyafın elastisite modülü ve dayanımı ne denli yüksek olursa olsun, ortaya çıkan kompozit malzemenin elastisite modülünü ve dayanımını büyük ölçüde düşürür. Diğer yandan, kullanılması öngörülen özel çelik rulolar ile reçine fazlası alınan uygulamalarda elastisite modülü ve çekme dayanımı önemli ölçülerde artar. Bu değişimlerden dolayı, her uygulama için çekme deneyi yapmak ve malzeme özelliklerini deneysel olarak belirlemek gerekir.

CFRP Nasıl Uygulanır?

Uygulamada ilk olarak onarıma hazır hale getirilmiş beton yüzeyine aderansı arttırmak üzere epoksi esaslı bir astar tabakası fırça ile sürülerek uygulanır. Bu tabakanın üzerine yüzeyi tesviye etmek ve küçük boşlukları doldurmak için epoksi esaslı macun, mala ile uygulanır. UV dayanıklı bir boya ile yüzey sonlandırılır.

CFRP’nin En Çok Kullanıldığı Alanlar

FRP kompozit teknolojisi sismik güçlendirme,  yapıların yeni yönetmeliklere uygun hale getirilmesi, kullanım değişikliği, tasarım ve işçilik hataları, ilave servis yükleri gibi nedenlerle kirişlerin, döşemelerin, duvarların, kolonların, bacaların, boruların, tankların, siloların, tünellerin ve diğer elemanların güçlendirilmesinde kullanılır.

Tünellerde CFRP Uygulaması: Yanal hareketlere, eğilme ve basınca karşı dayanımı arttırır.

Duvarlarda CFRP Uygulaması: Darbe direncini arttırır, patlamalara karşı koruma sağlar. Eğilme veya kayma donatısı olarak çok amaçlı kullanılabilir,

Kolonlarda CFRP Uygulaması: Kesme, kayma, eğilme dayanımını ve darbe direncini arttırır, uzun süreli yük taşıma özelliğini pekiştirir.

Kirişlerde CFRP Uygulaması: Eğilme ve kesme dayanımını arttırır.

Bacalarda CFRP Uygulaması: Rüzgar yüküne karşı direnci ve eğilme dayanımını artırır.

Silolarda CFRP Uygulaması: Dairesel çevre gerilme dayanımını arttırır ve çatlak oluşumunu azaltır.

Borularda CFRP Uygulaması: Geniş çaplı boruların basınç kapasitesini arttırır.