Hakkında detayları okuyun

FRP (Fiber Takviyeli Polimer) gibi metal olmayan takviyeler, geleneksel çelik takviyelere göre daha hafif, daha güçlü ve daha dayanıklı alternatifler sunarak inşaatı dönüştürüyor. Korozyon riski olmaması ve 100 yılı aşkın bir hizmet ömrüyle, beton yapılarda verimlilik ve sürdürülebilirlik için yeni standartlar belirliyorlar.

FRP takviyelerinin gerçek projelerde nasıl geliştirildiğini, test edildiğini ve uygulandığını daha iyi anlamak için Ürün Geliştirme Başkanı Dr. Marcus Hinzen ile görüştük.

Bu röportajda Dr. Hinzen şu konularda görüşlerini paylaşıyor:

• FRP takviyeleri neden inşaat şeklimizi değiştiriyor?
  
• Solidian bu malzemeleri kendi bünyesindeki laboratuvarda nasıl test ediyor ve sertifikalandırıyor?
  
• Sektörde daha geniş bir şekilde benimsenmesi için hangi zorluklar devam ediyor?
  
• Başarılı projelerden örnekler ve FRP teknolojisinde sırada ne var?

Solidian & Kelteks'in yüksek performanslı, aşınmayan takviye çözümleriyle inşaatın geleceğini nasıl şekillendirdiğini öğrenmek için okumaya devam edin.

FRP takviyeleri inşaat sektöründe ivme kazanıyor. Geleneksel çelik takviyelere kıyasla onları bu kadar oyun değiştiren bir malzeme yapan nedir?

Metalik olmayan takviyeler olarak da bilinen fiber takviyeli polimer (FRP) takviyeleri, yüksek mukavemetli ve çok sert yüksek performanslı liflerden oluşur. Genellikle, bu amaçla alkali ve korozyona dayanıklı cam veya karbon lifleri kullanılır. Bir tekstil işleminde, daha sonra bir polimerle (genellikle reaktif bir reçine) emdirilen ızgara benzeri takviye yapıları üretilir.

Bu malzemelerin birleşimi, bu tür takviyeleri klorür kaynaklı korozyona karşı tamamen dirençli hale getirir. Korozyon hasarı, inşaat sektöründe büyük masraflarla onarılması gereken ve nihayetinde bir güvenlik riski de oluşturan ana sorunlardan biri olduğundan, FRP takviyeleri gerçek bir oyun değiştiricidir. Bu avantaj nedeniyle, FRP takviyeli bileşenler 100 yıllık bir hizmet ömrü için tasarlanabilir .

Ancak daha da olumlu etkiler var. Korozyon sorunları riski olmadığında, donatı korozyonunu önlemek için uyulması gereken maruz kalma sınıfları için beton bileşimi ve beton örtüsü için tanımlayıcı kurallar artık gerekli değildir. Bu, yüksek klorür içeriğine (yol tuzu XD veya deniz suyu XS) ve betonun güçlü karbonatlaşmasına sahip çevre koşullarının artık donatının dayanıklılığını etkilemediği anlamına gelir. Beton örtüsünde ortaya çıkan olası azalma, bileşenlerin önemli ölçüde daha ince yapılabileceği anlamına gelir. CO2 yayan çimento ve diğer kaynaklarda ilişkili tasarruflar başka bir oyun değiştiricidir, değil mi?

Solidian laboratuvarında FRP donatıları üzerinde gerçekleştirilen farklı test türlerini bize anlatabilir misiniz?

solidian'ın kendi malzeme laboratuvarı 2015'ten beri varlığını sürdürüyor ve elyaf takviyeli plastikleri test etmenin özel zorluklarına göre tasarlandı. Yerleşik test enstitülerinin aksine, cam veya karbon takviyelerini test ederken dikkate alınması gereken tüm malzemeye özgü özellikler laboratuvar kurulurken dikkate alınabilir. Bu, solidian'ın kendi test laboratuvarını metalik olmayan takviyelerin değerlendirilmesi için en iyi donanımlı laboratuvarlardan biri yapar. Bu, şirket içinde geliştirilen ve bazıları mevcut düzenlemelerde benimsenen tamamen yeni test yöntemlerine de yansır.

Genellikle doğrudan donatının kendisi üzerinde gerçekleştirilen testler ile beton veya harçla etkileşimi değerlendiren testler arasında ayrım yaparız. İkincisi özellikle önemlidir çünkü geometrik olarak standartlaştırılmış çelik donatıların aksine, bugün piyasada bulunan metalik olmayan donatılar çok farklı yüzey geometrilerine sahiptir ve bu da betonda buna bağlı olarak farklı bağlanma davranışına yol açabilir. Bu nedenle, özellikle betondaki kompozit davranışın bireysel olarak test edilmesi özellikle önemlidir.

Laboratuvar testlerine ek olarak, bileşenlerin gerçek boyutlarını hesaba katan beton elemanlar üzerinde daha küçük testler de gerçekleştirebiliriz. Bu özellikle ilginçtir çünkü filigran beton elemanların sapması veya bileşenlerin pratik üretimi gibi belirli özellikler, kaydedilmesi gereken bir etkiye sahip olabilir. Bu bağlamda, potansiyel müşterilere ve geliştirme ortaklarına, ortaklarımızın ve müşterilerimizin ürünlerini takviyelerimizle birlikte incelediğimiz testleri yürütmek için bizimle bir gün geçirme fırsatı sunmaktan mutluluk duyuyoruz. Örneğin, takviyelerimizin yük taşıma davranışını belirli onarım harçlarında da inceleyebiliriz ve bunlar daha sonra bir sistem çözümü olarak birlikte pazara sunulabilir. Bu ayrıca, ilgili kişilerin know-how'ının küçük bir daire içinde kalmasını sağlar.

FRP takviyeleri gerçek uygulamalarda kullanılmadan önce sıkı testlerden geçmelidir. Laboratuvarda değerlendirdiğiniz temel unsurlar nelerdir?

Bu muhtemelen geliştirme sürecine atıfta bulunmaktadır. Laboratuvarın yukarıda belirtilen ekipmanları sayesinde, ürün geliştirmenin çok erken bir aşamasında, daha sonraki uygulama için önemli olan ürünlerimizin hemen hemen tüm özelliklerini hesaba katabiliyoruz. Bu, malzeme bileşimlerini ve işlem parametrelerini belirlerken hızlı yineleme yapılmasına olanak tanır.

Dikkat edilmesi gereken başlıca hususlar geometrik, kimyasal-fiziksel ve mekanik özellikler olarak ayrılabilir.

Metalik olmayan donatıların planlarda ölçekli olarak çizilebilmesini sağlamak için ve bunlar üründen ürüne büyük ölçüde değişebileceğinden, elyaf tellerinin veya düğümlerinin yüksekliği gibi dış boyutlar, aynı zamanda düzensiz kesit alanları ve betonun dökülebilmesini sağlamak için yapılan ağ açıklıkları kaydedilmelidir.

Kimyasal-fiziksel araştırmalarda odaklanılan iki ana alan vardır. Birincisi, tüm elyaf takviyeli plastikler, özellikle yüksek ve düşük sıcaklıklarda bile yapıların güvenli tasarımının mümkün olması için hassas bir şekilde tanımlanması ve anlaşılması gereken sıcaklığa bağlı çekme ve kompozit davranışı sergiler. Örneğin, reçinelerin yumuşama noktalarını ve belirli sıcaklıklar için indirgeme faktörlerini belirliyoruz, böylece yapıların boyutlandırılması sırasında tüm etkiler hesaba katılabilir. İkinci odak noktası uzun vadeli davranıştır. Burada, betonun yüksek alkali ortamının yapının tüm hizmet ömrü boyunca kullanılan polimerlere veya elyaflara saldırmaması sağlanmalıdır. Bu, sıcaklık, alkaliler, nem ve yüke eş zamanlı maruz kalma ile ayrıntılı uzun vadeli test prosedürleri ile sağlanır. Elbette, tüm solidian ürünler bu testi başarıyla geçmiştir.

Son olarak, mekanik testler takviyelerin aktarılabilir çekme ve bağ kuvvetleriyle ilgilidir. Karbon lifler, takviye çeliğinden sekiz kata kadar daha yüksek çekme dayanımına sahiptir. Bu dayanımlardan yararlanabilmek için, çeşitli çekme testlerinde test edilen laminat kalitesine yönelik yüksek talepler vardır. Betona, takviyeden önce betonun bozulması olmadan bu kadar yüksek kuvvetlerin sokulması özellikle zordur. Bu amaçla, tüm bozulma durumlarının kapsanabileceği bağ testleri mevcuttur.

Solidian, üretim boyunca FRP takviyelerinin kalitesini ve tutarlılığını nasıl sağlar?

Solidian'da, temel özellikleri sağlamak ve kullanıcıya garanti etmek için uzun yıllardır şirket içi bir üretim kontrol sistemine sahibiz. Bu arada, dahili malzeme laboratuvarının varlığı da burada büyük bir katkı sağladı, çünkü takviyelerin çekme dayanımı üretim sırasında izlenebiliyor. Bu, süreçteki sapmalar durumunda çok hızlı yanıt vermeyi mümkün kılıyor. Ayrıca, veri sayfaları oluştururken yeniden üretilebilir takviye özelliklerini tanımlamamıza yardımcı olan büyük miktarda veri topladığımız anlamına geliyor. Ayrıca, satın aldığımız hammaddelerin kalitesini de doğal olarak kontrol ediyoruz, böylece özelliklerin sürekli izlenmesi mümkün oluyor.

Sertifikasyon, yeni inşaat malzemelerini pazara sunmada önemli bir adımdır. FRP takviyelerinin karşılaması gereken en önemli sertifikalar nelerdir?

Özellikle Almanya'da, ancak diğer birçok ülkede de, bu elbette inşaat ürünü için genel onaydır . Ürün düzenlenmiş bir inşaat ürünü değilse, örneğin ürün standartları veya diğer teknik yapı yönetmelikleri yoksa, böyle bir onay her zaman ayrıca gereklidir. Ek olarak, uygulama da düzenlenmelidir. Bu, örneğin, onaylı bir takviye ürünü kullanılarak üretilen belirli bir yapı bileşeni olabilir. Ancak inşaat sektöründe, onaylı inşaat ürünleri ve uygulamalarına ek olarak, yeni inşaat ürünlerinin de ayrı ayrı tasarlanabilmesi için bir tasarım kılavuzuna bağlantı da gereklidir. Ancak birçok yeni inşaat ürünü için mevcut tasarım kuralları kullanılabilir. Metalik olmayan takviyeler durumunda, bu mümkün değildi çünkü tasarım ve uygulamanın özellikleri mevcut hiçbir belgede açıklanmamıştı. Bu nedenle, önce bir Alman kılavuzu biçiminde böyle bir tasarım temeli oluşturulmalıydı. Genel olarak, tüm onay prosedürü her zaman ilgili kullanıcı için belirli miktarda çaba gerektiriyordu.

2024 yılında genel ürün onayımızın, ilgili uygulama onayımızın ve Alman Betonarme Komitesi'nin (DAfStb) tasarım ve uygulama için ilk kılavuzunun yayınlanmasıyla bu engelin aşılmış olmasından daha da memnunuz. Bu, bu yenilikçi inşaat yöntemi için gerçek bir dönüm noktasını temsil ediyor ve artık kullanıcıların ek onay çalışması olmadan projeleri yürütmesine olanak tanıyor.

Dolayısıyla uygulama için en önemli belgelendirme şüphesiz Almanya'da uygunluk belgesi (Ü-Zeichen) ile de teyit edilen belgedir.

Ayrıca, solidian'da ürünlerimizin çevresel açıdan önemli etkilerinin şeffaf bir şekilde sunulması da bizim için önemlidir. Bu, bağımsız bir test merkezinden onaylı takviye ızgaralarımız için aldığımız Çevresel Ürün Beyanları'nda (EPD) açıklanmıştır. İnşaat sektöründe yaşam döngüsü değerlendirmelerinin ve yaşam döngüsü analizlerinin artan önemiyle birlikte, ürünlerin bu şekilde etiketlenmesi giderek daha da önemli hale geliyor.

6. FRP takviyelerinin popülerlik kazanmasıyla birlikte, sektör genelinde benimsenmesinin önündeki en büyük zorlukların ne olduğunu düşünüyorsunuz?

İnşaat sektöründe yeniliklerin zor zamanlar geçirdiğini defalarca gördük. Bunun nedeni, insanların yerleşik geleneksel ürünlere ve süreçlere geri dönmeye çok istekli olmalarıdır. Sıkı bir şekilde düzenlenen bir pazarda, genellikle olağan yaklaşımdan sapmalar için çok az yer vardır. Neyse ki, mevcut onayımızın sunduğu olanaklardan yararlanmaya ve yenilikçi pilot projeler uygulamaya istekli olan daha fazla kullanıcı var. Bunu geniş bir pazarda başarmanın en büyük zorluklardan biri olduğunu düşünüyorum.

Elbette, yeni nesil inşaat mühendislerinin eğitimine de dikkat etmeliyiz. Öğrencilere yeni malzeme erken bir aşamada tanıtılmalı ki, daha sonra pratik uygulaması onlar için artık bir zorluk olmasın. Aynı şekilde, şantiyedeki ve prekast tesislerindeki işçilerin yeterince eğitilmesi ve asılsız çekincelerin ortadan kaldırılması önemlidir.

Sonuç olarak, metalik olmayan FRP donatılarının üreticileri de ürün geliştirme çalışmalarını ilerletmeye devam etmeli, böylece bunların pratikte kullanımı daha da sorunsuz bir şekilde gerçekleştirilebilmelidir.

FRP donatılarının değerini kanıtladığı bir projeye dair örnek paylaşabilir misiniz?

Elbette, uygulanmış çok sayıda inşaat projesi var. Metalik olmayan takviyenin kullanımıyla özel avantajlar gösteren iki örnekten kısaca bahsedeyim.

2015 yılında Max Bögl ile birlikte yalnızca karbon fiber ızgaralarla güçlendirilmiş bir yaya köprüsü inşa ettik. Korozyon olmaması nedeniyle köprü planlandığı gibi çatladı ve yine de bir yüzey koruma sistemine ihtiyaç duymuyor. Ayrıca beton kesitleri önemli ölçüde azaltılabildi. Bu sayede kaynakların %50'si ve CO2'nin %30'u kurtarıldı.

2016 yılında Boğaz Köprüsü inşaatında karbon ve cam donatı kullandık. 320 metre yüksekliğindeki pilonların üst bölgelerinde rüzgar yükleri çok yüksekti ve aynı zamanda kaplama elemanları çok ağır olamazdı. Bizim donatılarımızla sadece 30mm kalınlığında ama yüksek yük taşıma kapasitesine sahip elemanlar monte etmek mümkün oldu. Bu normal çelik donatıyla mümkün olmazdı.

Önümüzdeki dönemde FRP güçlendirme teknolojisindeki hangi yenilikler sizi en çok heyecanlandırıyor?

Zaten mükemmel mekanik özelliklere ve 100 yıllık bir ömre sahip oldukça yenilikçi bir ürünümüz var. Bugün, metal olmayan takviyeler birçok uygulamada sorunsuz bir şekilde kullanılabilir ve kılavuzlara göre tasarlanabilir.

Ancak önemli bir gereklilik, çelik takviyede olduğu gibi, takviyelerin esnek şekillendirilebilirliğidir. Burada, elyaf takviyeli plastikler bize daha büyük zorluklar sunar, çünkü yüksek performanslı elyafların akma noktası yoktur. Bu nedenle, gelecekte şantiyede şekillendirmeyi mümkün kılacak olan termoplastik polimerlerle teknik çözümler üzerinde yoğun bir şekilde çalışıyoruz.

Ayrıca, karbon takviyeli beton bileşenlerinin ön gerilmesi çok özel bir potansiyel sunar . Karbon takviyeleri yüksek yük taşıma potansiyeline sahipken takviye çeliğinden daha düşük bir elastiklik modülüne sahip olduğundan, ön gerilme, beton bileşenler için olağan deformasyon sınırlarına uyarken karbonun muazzam mukavemet potansiyelinden yararlanma olanağı sunar.