Lifli Beton

Lifli Beton Nedir?

“Lifli beton”, Geleneksel metodlarla, agrega, çimento ve su ile hazırlanan betonun özelliklerini geliştirmek amacıyla taze betona çeşitli yöntemler ve miktarlarda, çeşitli tiplerdeki liflerin eklenmesiyle elde edilen beton türüdür. Lifli betonda lifler, beton içerisinde, rastgele şekilde bulunmaktadır.

Liflerin beton malzemesi içerisindeki davranışının ve özelliklerinin avantajları nedeni ile kullanılan lifli beton, yüksek ağırlıklara maruz kalan yapılarda, narin kesitler ile yüksek dayanımlar beklenen yapılarda ya da beton içerisinde donatı ve hasır kullanmamak amacıyla ekonomik sebeplerle tercihedilmektedir.

Lif olarak kullanılan malzemenin beton içerisindeki dağılımının homojenliği, her noktada çatlak oluşumunun önüne geçebilmek ve tam performanslı bir beton elde edebilmek için en önemli koşullardandır. Aynı şekilde beton karıĢ-ştırıldıktan sonra ve yerleştirilirken de bu homojenliğin korunması gerekmektedir. Çok düşük çekme dayanımına sahip ve gevrek bir malzeme olan beton içerisinde homojen olarak yayılan lifler çatlaklar üzerinde bir çeşit köprü vazifesi görerek; çatlak oluşumunu geciktirir, oluşmuş çatlakların yayılma ve ilerlemelerinin önüne geçer ve betonun enerji yutma kapasitesini önemli ölçüde artırarak betona sünek bir davranış kazandırır, bu sayede ani göçmelerin önüne geçilir. Öte yandan bazı lif türleri uzun dönemde betonun atmosfer etkilerine ve dış aşındırıcı kuvvetlere karşı da direncini artırmaktadır.

Lifli Beton İçerisinde Kullanılan Lif Çeşitleri ve Özellikleri

Lif Cinsi	Çekme Daya­nımı (MPa)	Elastisite Modülü (103 MPa)	Maksimum Uza­ma (%)	Özgül Kütle (g/cm3)
Aklilik	207-414	2,1	25-45	1,1
Asbestler	552-966	83-138	0,6	3,2
Pamuk	414-690	4,8	3-10	1,5
Cam	1035-3795	69	1,5-3,6	2,5
Naylon	759-828	4,1	16-20	1,1
Polyester	724-863	8,3	11-13	1,4
Polietilen	690	0,14-0,4	10	0,95
Polipropilen	552-759	3,6	25	0,90
Pamuk-Yün	414-621	6,9	10-25	1,5
Mineral Yünü	483-759	69-117	0,6	2,7
Çelik	276-2760	200	0,5-35	7,8

 

---

Lifli Betonun Üstünlükleri-Avantajları

Geleneksel betonun, lifli betona göre zayıf olduğu birçok nokta bulunmaktadır. Geleneksel betondan ileri düzeyde performans beklendiğinde, beton içerisine lifler katılarak lifli beton üretilmektedir. Lifli betonun, normal betona üstünlüklerini aşağıdaki şekilde sıralayabiliriz ;

Lifli beton;

• Betonun dayanımını artırır,
• Betonun çarpma mukavemetini geliştirir,
• İç gerilmeleri karşılayarak, dökülme, dağılma ve parçalanmayı önler,
• Düktiliteyi yükseltir,
• Normal betonarme demiri ile birlikte yapısal davranışı olumlu yönde etkiler,
• Yorulmayı geciktirir,
• Kavitasyon ve aşınmayı önler,
• Tokluğu yükseltir,
• Çatlama sonrası performansı normal betona göre yüksektir,
• Yüksek enerji tutma kapasitesine ve darbe dayanımına sahiptir,
• Elastik mukavemet ve çatlamaya karşı yüksek dayanım sağlar

Beton içerisinde homojen olarak lif karıştırılmış lifli beton, görünüş olarak normal betondan farklı olmasa da farklı yüklemeler altında davranış ve performans açısından oldukça avantajlıdır.

---

Beton içerisinde oluşan mikro çatlaklar, kesitlerdeki gerilmelerin homojen dağılmasına engel olmaktadır. Beton içerisindeki lifler bu gerilmelerin dağılımında köprü görevi görerek kesit ve elemanlardaki gerilme dağılımlarının homojenleşmesini sağlar.

Elastik ötesi dayanımı artırıp, sistemin enerji tüketme kapasitesini artıran lifli beton, betonarme tasarımlarda kilit rol oynayan sünekliği artırmaktadır.

 

Çelik Lifli Beton

Çelik lifli beton içerisinde kullanılan çelik liflerin çekme gerilmeleri ortalama 1200 MPa’dır. Elastik limitleri ise %0,2’den düşüktür. Liflerin çapları 0,13  ile 1,0 mm arasında boyları ise 13 mm’den 70 mm’ye kadar değişmektedir. Beton içerisindeki çelik lif hacmi %0,5 ile %3 arasında değişmektedir.Beton içerisindeki liflerin geometrik yapısı, uzunluk ve çap oranları, betonun performansını etkilemektedir.

Çelik liflerin beton yüzeyinde kalması, liflerin zamanla paslanarak yüzeyde leke bırakmasına ve betonarme demirine korozyonun yürümesinbe neden olabilmektedir. Bu durumu önlemek için galvanizli lifler ya da vibrasyonlu mastarlar kullanmak gerekmektedir. Galvanizli ve ısıya dayanıklı liflerin performansları diğer liflerle aynı özelliktedir.

TS 10513’te, beton içerisinde kullanılan lif özellikleri hakkında iki önemli husus bulunmaktadır;

1. Her bir lifin çekme dayanımı 310 MPa’dan az olamayacaktır.
2. 16°C’nin üzerindeki ortamda 3,18 mm’lik iç çap çevresinde yapılan lif eğilme deneyinde teste tabi tutulan liflerin %90’ının kırlmaksızın 90° eğilme kabiliyeti gösterebilmelidir.

TS 10513’te belirtilen bu iki husus, liflerin sünek ve çekme dayanımı açısından daha yüksek performans göstermesini amaçlamaktadır. Beton karışımında yüksek oranda lif kullanımı betonun topaklaşmasına neden olurken, homojen bir beton karışımı elde edilmesini engeller. Lif seçiminde dikkat edilemsi gereken en önemli noktalardan bir tanesi lif boyunun, agrega maksimum tane çapının en az 1,5 veya 2 katı olması durumudur.

Yapılan araştırmalar beton üzerindeki; eğilme dayanımında, basınç gerilmeleri altında ve enerji yutma kapasitelerinde en büyük iyileştirmeyi düz ve ucu hafif kıvrımlı liflerin sağladığını göstermiştir. (Topçu, İ. B., 2006, “Beton Teknolojisi”, Uğur Ofset A.Ş., Eskişehir.)

Lifli Betonun Kullanım Alanları

Lifli beton ağır çalışma koşullarına maruz kalan yapılarda, ince kesitlerin ve yüksek dayanım özelliklerinin gerektirdiği yerlerde kullanılmaktadır. Bazı yerlerde ise beton içerisinde donatı ve hasır kullanmamak için ekonomik gerekçelerle kullanılmaktadır. Lifli betonların kullanım alanlarını şu şekilde sıralayabiliriz;

1-Endüstriyel Döşemeler

Endüstriyel zeminler, endüstriyel üretimlerin gerçekleştiği ana mekanlardır. Dolayısıyla zeminlerin karşılaşacağı kuvvet ve etkilere karşı dayanıklı olması beklenir. Tadilat ve yenileme işlemleri üretime engel olacağından endüstriyel döşemelerim servis ömürlerinin uzun olması gerekmektedir.

Endüstriyel döşemelerin yüksek hareketli yük ve dış etkilere dayanım göstermesinin yanında, statik yükler altında istenen performansı göstermesi gereklidir. Lifli betonlar tüm bu mukavemet isteklerini karşılamaya uygun homejen bir malzemedir.

Endüstriyel döşemelerde kullanılacak lifli betonlar için uzunluk/çap oranı ve çelik lif dozajı aşağıdaki tabloda belirtilmiştir.

Kodu	Boy/Çap	Uf Dozajı (kg/m3)	Uygulama Alanı
ZC	30/0,50	30-50	Döşemede özel uygulamalar
ZP	30/0,50	15-30	Su geçirmez tabaka ve şap
ZC	50/0,50	30-50	Beton kaplamalar
ZC	60/0,80	20-40	Monolitik olmayan döşemeler
ZC	60/0,100	20-40	Monolitik döşemeler

Geniş döşemelerde genleşme ve büzülme gibi etkiler nedeniyle döşemelerin çatlamasının engellenmesi amacıyla, betonlar, beton derinliğinin üçte biri oranında ve 6 x 6 m veya 10 x 10 m ebatlarında kesilerek yalancı derz uygulanması gerekmektedir.

Lif takviyeli beton, yapısında rastgele dağılmış şekilde lif içeren kompozit bir malzeme olarak tanımlanmaktadır.

Endüstriyel Döşemelerde Lifli Beton Kullanım Amaçları

• Hasır donatının kullanılmaması ya da hasırlı betonun mukavemetinin artırılması,
• Döşeme yüksekliklerinin düşürülmesi,
• Bakım ve onarım giderlerinin düşürülmesi ve üretimin durdurulmaması,
• Çatlak kontrolü,
• Dinamik yük belirsizliklerine karşı önlem alınması

2-Havaalanı Kaplamaları

Havaalanı beton kaplamalarının tasarımları yapılırken göz önüne alınması gereken önemli hususlar bulunmaktadır;

• Sıkıştırılmış zemin ve sıkıştırılmış zemin + grobeton bileşimi için alt yapı reaksiyon modülü (K), (kg/cm3),
• Taşıyıcı beton sınıfı,
• Uçak tipi, tahmini yükler ve bu yüklerle karşılaşılma sıklığı.

Havaalanı uygulamalarında istenen yüksek dayanım ve belirsiz yüklere mukavemet kaplama kalınlıklarının yüksek olmasına neden olmaktadır. Bu kalınlıkların düşürülmesi amacıyla lifli betonlar tercih edilmektedir. Lifsiz betonlarda, tekrarlanan yükler altında malzemenin yorulma mukavemeti, statik mukavemetin yaklaşık olarak %50’si olup bu oran lifli betonlar için %80’dir.

Lifli betonların yüksek çekme mukavemeti nedeni ile derzler arasındaki mesafeyi büyütmek ve derz sayısını azaltmak mümkündür. Bu derzler, beton kesme makinesi ile beton kalınlığının %4’ü kesilerek elde edilir.

3-Liman Kaplamaları

Limanlarda uygulanan döşemekaplamaları, diğer kaplamalardan farklı olarak ağır araç trafiğine dayanacak şekilde projelendirilip inşa edilir. Liman döşemelerinde yük aktarımları, çarpma etkileri, kesme momentleri, su yüzeyinin sürekli değişmesi, noktasal yükler ve aşırı yükleme olasılığı gibi durumlar göz önüne alınır. Liman kaplamalarında çelik lifli betonun kullanılması durumunda, kaplama kalınlığının azalülması ve derz açıklıklarının büyütülmesi mümkündür.

4-Ateşe Dayanıklı Beton Yapılar

Yüksek sıcaklık ve mekanik etkilerle karşı karşıya olan betonarme elemanlarda, lifli betonun kullanıldığı alanlarındadır. Çimento üretim tesisleri, çelik üretim yerleri, fırın kaplama ve duvarları, jet motoru test alanları gibi alanlarda lifli betonun avantajlarından yararlanılıt.

5-Ön Üretimli-Prefabrik Beton Elemanlar

Çatlak kontrolü, elastik ve elastik ötesi performans davranış kapasitesi, yüksek mukavemet gibi avantajları prefabrik elemanlarda lifli beton üretimi tercih edilebilmektedir.

5-Su Yapıları

Çelik lifli beton, içeriğindeki çelik lifler sayesinde yüksek yükler altında normal betondan farklı özellikler gösterir. Su yapılarında, önemli yapılardan; dolu savak, dolu savak boşaltım kanalı, dolu savak saptırıcıları, sıçrama eşiği, dip savak, enerji kırıcı havuz gibi yapılarda lifli betonun avantajlarından yararlanılır.

Günümüzde düşü yüksekliği fazla olan barajların inşa edilmesi sonucu, barajlarda kavitasyon hasarının meydana gelme olasılığı daha da artmıştır. Bilindiği üzere 10 m/s’nin üzerindeki hızlarda daima kavitasyonun meydana gelme olasılığı vardır. 20 m/s’den büyük hızlarda ise kavitasyon hasarlarına karşı beton mutlaka korunmalıdır.

Kaynak: Beton ve Beton Teknolojisi-Yrd. Doç. Dr. Osman Şimşek

Püskürtme Beton Nedir? Uygulama Çeşitleri Nelerdir?