Tekstil takviyeli betonlar ince tanecikli malzemelerden elde edilen beton ile tekstil takviyesi ile oluşturulmuş ve yüksek yük taşıma kapasitesine sahip kompozit malzemelerdir. Bu malzemeler sayesinde daha ince ve hafif cephe ürünleri elde edilebilmektedir.

Tekstil takviyeli betonlar çelik takviyeli betonlara göre daha fazla avantaj sunan yeni yapı malzemeleridir. Daha ince yapıların elde edilebilmesi ve daha yüksek yük taşıma kapasitelerine sahip olması bu avantajları arasındadır. Sandviç panel üretiminde çelik kullanımında korozyon riski nedeniyle 8-14 cm kalınlığında beton panellere ihtiyaç duyulurken tekstil takviyeli beton kullanımı durumunda 3-7 cm kalınlık yeterli olmaktadır. Bunun sonucunda daha az ağırlığa sahip yapılar elde edilecek ve dolayısıyla çevreye daha az zarar verilmiş olunacaktır. Ayrıca tekstil materyali kullanılmasıyla korozyon riskinin de önüne geçilmiş olunmaktadır.

Tekstil kumaş yapılarının takviye bileşeni olarak kullanıldığı beton tabanlı yapıların kullanımı günümüzde gittikçe artmaktadır. Kullanılan tekstil yapıları beton kompozitlerin çekme ve eğilme dayanımında avantaj sağlamaktadır. Mekanik katılarının yanında kullanılan tekstil materyali yapıya süneklik de sağlamaktadır.

Modern mimari günümüzde artarak kaliteli ve farklı dizaynlara sahip dış cepheler kullanmaktadır. Bu yapıların elde edilebilmesi de yeni teknolojileri ve materyalleri gerektirmektedir. Yüksek performanslı ve metalik olmayan bu malzemeler yapılarda hafiflik, incelik ve kıvrımlı yapı oluşturabilme imkanı sağlamaktadır. Tekstil yüzeyleri ile güçlendirilmiş yenilikçi beton yapılar dayanım artışı yanında tasarım özgürlüğü de sunmaktadır.

Yüksek performanslı tekstil ürünleri günümüzde inşaat mühendisliği uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Tekstil takviyeli betonlar gözenekli yapıya sahip tekstil yüzeyleri ile ince tanecikli bileşenlerden oluşmuş betonların birleşmesiyle oluşmuş kompozit malzemelerdir. Çelik takviyeli betondan farklı olarak tekstil takviyeli betonlar çatlak oluşumu sonrası ortaya çıkan çekme gerilmesini taşıma eğilimindedirler. Ayrıca tekstil yüzeylerinin beton ile bağ oluşturması için tekstil yüzeylerinin ince bir yüzeyle kaplanmış olması yeterli olmaktadır.

Böylece tekstil takviyeli beton uygulamaları yüksek dayanıklılık ve yüksek yüzey kalitesi yanında farklı tasarımlara ve düşük ağırlıklı yapılara öncülük etmektedirler. Son yıllarda tekstil takviyeli betonlar dış cephe duvarlarında başarıyla uygulanmakta olup son yapılan çalışmalarla bu kullanım alanları genişletilmeye çalışılmaktadır.

Tekstil Takviyeli Beton Bileşenleri

Tekstil takviyeli betonlar matris malzeme olarak ince tanecikli yapılardan meydana gelmiş yüksek mukavemetli beton ve takviye elemanı olarak korozyon riski taşımayan, yüksek çekme mukavemetine sahip tekstil yapılarından oluşturulmuş yüzeylerin birleştirilmesiyle elde edilen iki bileşenli kompozit yapılardır. Aşağıda bu bileşenlerin teknik açıklamaları yapılmıştır.

1- Beton

TTB üretiminde kullanılacak olan beton karışımı oluşturulurken gerekli bazı özellikler sağlanmalıdır. Yüzey görünümünün sağlanması, tekstil yapısının homojen bir şekilde yerleşmesi ve betonun işlenebilirliğinin iyi olması gerekmektedir. Bunun için başta ince tanecikli agregalar, gerekli dayanımının sağlanabilmesi için ana bağlayıcı olarak uygun bir çimento, işlenebilirliği artırması için süper akışkanlaştırıcı ve karışımın ekonomik olması için de uçucu kül kullanılmalıdır.

2- Çimento

Beton harcı oluşturulurken bağlayıcı bileşen olarak kullanılan temel malzeme çimento olup suda sertleşme yeteneğine sahip kuvvetli bir bağlayıcıdır. Oluşturulan beton karışımının sahip olacağı mekanik özelliklere en büyük katkıyı kullanılan çimentonun özellikleri belirlemektedir.

3- Uçucu Kül

Elektrik enerjisi üreten termik santrallerde taş kömürü veya linyit kömürünün yakılmasıyla kazanda oluşan küllerin %75-85’i baca gazı yardımıyla atılmakta ve bunlar “Uçucu Kül” olarak isimlendirilmektedir. Üretim artığı olan uçucu küller elektrofiltreler yardımıyla eloktrastatik yöntem ile siklon adı verilen toz tutucular ile de mekanik yöntemle toplanmaktadırlar.

4- Agrega

Beton oluşumunda kullanılan mineral esaslı taneli malzemelere agrega denilmektedir. Agregalar beton oluşumu sırasında çimento, uçucu kül ve yüksek fırın cürüfü gibi bağlayıcı özellikteki maddeler ve su karışımından oluşan bağlayıcı özellikteki maddeler yardımıyla bir araya getirilen taneli bileşenlerdir. Beton üretimi sırasında agrega kullanılması, betonda oluşabilecek sertleşme ve hacim değişimi gibi problemlerin oluşmasını önlemekte ya da en azından azalmasına katkı sağlanılmasının yanı sıra çevresel etkilere karşı dayanımını da artırmaktadır.

5- Kimyasal Katkı

Beton üretimi sırasında kullanılan tüm katkılar teknik olarak üretilecek betonun özelliklerinin geliştirilmesi ve dayanıklılığının artırılması ve ayrıca ekonomik katkı sağlaması nedeniyle kullanılmakta olup kimyasal katkılar ise priz geciktirici veya hızlandırıcı, su kullanımını azaltıcı, beton karışındaki havayı azaltıcı ve işlenebilirliği artırıcı gibi birçok özellik için kullanılmaktadır. Kullanılan kimyasal katkı maddeleri arasında süper akışkanlaştıcılar en bilinenidir. Süper akışkanlaştırıcılar, kimyasal yapılarına göre melamin formaldehid sülfonatlar, naftalin formaldehid sülfonatlar ve modifiye edilmiş lignosülfonatlar olarak üç gruba ayrılabilirler.

6- Takviye Bileşeni

Takviye bileşeni olarak kullanılan tekstil materyalleri tek başlarına veya kompozit bileşen olmak üzere iki farklı biçimde kullanılmaktadır.

Tekstil Takviye Bileşenleri

Tekstil takviyeli beton üretiminde kesikli ve kesiksiz olmak üzere çeşitli tekstil lifleri kullanılmaktadır. Beton sünekliğini artırmak için stapel formunda polipropilen, cam, metal veya bazı doğal lifler kullanılmaktadır. Çekme ve eğilme dayanımı için genellikle kesiksiz formda alkali dayanımlı cam filament, bazalt filament ve karbon filament kullanılmaktadır.

Alkali Dayanımlı Cam (AR-Glass) Filament

Cam elyafı, termoset veya termoplastik matrisli kompozitlerin üretiminin %90’ında takviye bileşeni olarak kullanılmakta olup havacılıktan uzay sanayine, su altı ve üstü araçlarının üretimine kadar yaygın bir kullanım alanı mevcuttur.

Bazalt Filament

Bazalt elyafı, yüksek dayanıklık ve dayanıma sahip volkanik bazalt kayaçlarının eritilip şekillendirilmesiyle elde edilen 13-20 µm çapa sahip bir lif türüdür. Hammaddesi doğada çok fazla bulunduğu için diğer teknik liflere göre daha ucuzdur. Bazalt lifleri oldukça yüksek ısı ve ses dayanımına sahiptir. Ayrıca çekme dayanımları E-sınıfı cam liflerinden, kopma uzamaları ise karbon liflerinden daha fazladır. Bazalt ürünleri elyaf, filament ve çubuk olmak üzere üç formda kullanılmakta olup şekil 1.4’de gösterilmiştir.

Karbon Filament

Karbon elyafındaki gelişmeler ve uygulanabilirliğinin artmasıyla birlikte uzay, havacılık, otomotiv, savunma ve medikal gibi birçok alanda kullanım alanı bulmuştur. Karbon lifinin özellikleri kullanılan hammaddeye, üretim aşamalarına ve işlem sıcaklığına bağlıdır. Karbon lifleri; stabilizasyon, karbonizasyon ve grafitizasyon işlem adımlarından oluşur. Karbon lif üretiminde poliakrilonitril (PAN), kömür ve petrol esaslı katran, selüloz ve fenolik reçine preküsörleri, polivinilden klorür veya polivinilden klorür kopolimerleri, polimidin karbon gibi organik bileşikler ısıtılmakta ve yapıda bulunan karbon dışındaki tüm atomlar gaz fazına geçerek uzaklaştırılmakta ve böylece sadece karbondan oluşmuş filamentler elde edilmektedir.

Tekstil Takviye Yüzeyleri

Tekstil yüzeylerinin betonun takviyelendirilmesinde kullanılmasının birçok avantajı mevcuttur. Teknik olarak farklı yönlerdeki yüklemelere karşı dayanımı, korozyon dayanımı ve farklı şekillerde beton içerisine yerleştirilebilmesi önde gelen avantajlarından bazılarıdır. Ayrıca bu tekstil yüzeylerinin üretim sırasındaki tekrarlanabilirliği ekonomik olarak büyük bir kazançtır.

İki Eksenli Çözgülü Örme Yüzeyler

İki eksenli çözgülü örme yüzeyler özellikle teknik tekstil uygulamalarında geniş bir kullanım alanına sahip tekstil yüzeyleridir. Dokuma kumaş yapısına benzer şekilde çözgü ve atkı yönlü olmak üzere iki farklı iplik grubunun birleşmesiyle oluşur. Çözgü iplik grubu levent veya cağlıktan beslenirken atkı iplik grubu ise bobinlerden beslenerek örme alanına taşınır. Dokumadan farkı bu iplik grupları konum değiştirmeyip her biri ayrı düzlemde üst üste bulunmasıdır. Örme alanına getirilen iki iplik grubu farklı tipte dikiş tipleriyle başka bir iplik grubu tarafından birleştirilirler. Bu iplik grubu yapıya mukavemeti direkt sağlamamakla birlikte çözgü ve atkı iplik grubunun bir arada olmasını sağlar.

Leno Dokuma Yüzeyler

Leno dokuma tekniği klasik dokumacılıkta kenar ipliklerinin çıkmaması için kumaş kenarında bulunan çözgü ipliklerinin sıkıştırılmasıyla elde edilen yapı tekniğidir. Bu yapı günümüzde teknik amaçlı kullanılacak kumaşlar için de yaygın bir şekilde kullanılmaktadır.

Tekstil Kompozit Malzemeleri

Kompozit yapılar farklı iki veya daha fazla materyalin birbiri içerisinde çözünmeyecek şekilde birleştirilmesiyle oluşmuş karmaşık yapılardır. Birçok gelişmiş özelliklere sahip kompozitler kullanım alanında ihtiyaç duyulan özelliklerine göre tasarlanmaktadırlar. Kompozit malzemeler genellikle “matris” adı verilen bir ana bileşen ve “takviye elemanı” adı verilen yardımcı bir bileşenden oluşmaktadır.