TARIFNAME BETONU GÜÇLENDIRMEK ÜZERE BIR GÜÇLENDIRME ELEMANI VE ÜRETIM YÖNTEMI Teknik Alan Bulus, betonun güçlendirilmesi için makro liflerin (kirpik) tekrar kullanimi amaciyla gelistirilen ve geri dönüstürülmüs atik fiberler içeren bir güçlendirme elemani ve söz konusu güçlendirme elemaninin üretim yöntemi ile ilgilidir. Önceki Teknik Polimerler, normal sicaklikta genellikle kati halde bulunan, belirli basinç ve sicaklikta mekanik olarak veya kimyasal yolla sekillendirilebilen ve kaliplanabilen inorganik maddelerdir. Çimento esasli baglayicilarin, bütününün veya bir kisminin polimerle yer degistirmesiyle beton-polimer kompozit malzemeler elde edilmektedir. Beton içerisinde kullanilan polimer lifler 2 gruba ayrilmaktadir. l. Mikro lifler; esdeger çapi 0.3 mm7den küçük veya esit olan lifler için tanimlanmistir. 2. Makro lifler; esdeger çapi 0.3 mm°den büyük olan lifler için tanimlanmistir. Beton içerisinde kullanilan makro lifler betonun çatlak direnci ve enerji yutma kapasitesini arttirmak için kullanilmaktadir. Geleneksel betonun birim sekil degistirme yetenegi çok düsüktür. Bu nedenle yük altinda sekil degistiremez ve ani olarak göçme meydana gelir. Betonun içerisine eklenen makro lifler betonun sekil degistirme yetenegini artirmaktadir. Böylece dinamik yüklere karsi ani göçme olmadan yapi ayakta durabilmektedir. Beton bünyesi geregi büzülmeye de ugramaktadir. Bu büzülineler çekme gerilmeleri olusturmakta ve buna bagli olarak betonda çatlaklar meydana gelmektedir. Çekme gerilmelerini karsilamak için beton içerisinde polimer makro lif eklenmektedir. Polimer makro lifler sagladigi çekme 9081.169 kuvveti ile betonu bir arada tutup çatlaklarin ilerlemesini durdurma etkisine sahiptir. Böylece betona çatlak direnci saglanmis olur. Çatlaklar beton için durabilite (zamanla meydana gelen dayanzmdakz' degismeler) açisindan çok önemlidir. Çatlaksiz bir betonun servis Ömrü uzundur. Polimer lifler çatlak kontrolü ve yük tasima kapasitesi saglamaktadir. Genel olarak kullanim alanlari zemin betonlari, kaplama betonlari (sap, topping) ve püskürtme (shotcrete) beton uygulamalaridir. Mevcut teknikte Kratos PP ürünü %100 saf hammadde ile üretilmektedir. Meydana gelen teknolojik telefler hurda olarak satilmaktadir. Bu durum hem ürünün maliyetini artirmakta hem de pazarda rekabet etme durumunu zorlastirmaktadir. Bahsedilen mevcut teknikteki uygulamada, atiklarin depolanmasi için yer/alan kaybi yasanmakta, atik malzemeler degerlendirilememektedir. Teknigin bilinen durumunda yer alan KR101794960 Bl sayili patent basvurusu, makro-sentetik fiber takviyeli beton bilesimi ile ilgilidir. Ayrica basvuruda, güçlendirici materyallerin asinmasini veya kirilmasini önleyebilen bir beton sentetik Ilberle güçlendirilmis beton kompozisyonu açiklanmaktadir. Bulusun Kisa Açiklamasi Bulusun amaci, geri dönüstürülmüs Ilber kisa ipliklerin sisteme yüklenmesi sayesinde, betonun güçlendirilmesine yönelik yeni bir güçlendirme elemani gerçeklestirmektir. Bulusun amaci, atik malzemelerin degerlendirilmesine imkan saglayan, buna bagli olarak toplam ürün verimliliginin arttirilmasina ve ekonomik maliyetin düsürülmesine katki sunan yeni bir ürün elde etmektir. 9081.169 Bulusun Ayrintili Açiklamasi Bu bulusun amacina ulasmak için gerçeklestirilen "Betonu Güçlendirmek Üzere Bir Güçlendirme Elemani ve Üretim Yöntemi" ekli sekillerde gösterilmis olup; bu sekiller: Sekil 1. Üretilen polimer life göre tokluk degerlerinin grafiksel gösterimidir. Bulus, betonu güçlendirilmek ainaciyla kullanilmak üzere bir güçlendirme elemani ve söz konusu güçlendirme elemaninin üretim yöntemi ile ilgilidir. Söz konusu güçlendirme elemani, fiber üretiminde atik olarak ayrilan ve geri dönüstürülen alan geri dönüstürüimüs fiber malzemelerin uzunlugu yani hatta yeniden islem görecek fiberlerin uzunlugu 01 mm ile 30 mm araliginda ve tercihen 3-10 mm araligindadir. Nihai ürün olan güçlendirme elemani içerisinde yer alan geri dönüstürülmüs fiber malzemelerin uzunlugu ise 20-100 mm araligindadir. Bulusun tercih edilen bir uygulamasinda, lm3 beton içerisinde 0,9 kg ila 27,3 kg araliginda güçlendirine elemani bulunmaktadir. Güçlendirme elemaninin içerdigi sentetik liflerin çekme gerilmesi 300 - 1000 Mpa araliginda, elastisite modülü ise 3-15 Gpa araligindadir. Bulusta kullanilan sentetik fiberler tercihen polipropilenden mamuldur. Güçlendirme elemani, polipropilene ek olarak, polietilen ve/veya polietilenteraftelat ve/Veya Poliamit 6,6 içerebilmektedir, Bulusun tercih edilen bir uygulamasinda, bahsedilen güçlendirme elemaninin içerdigi sentetik fiberlerin dtex degeri 300-9000 araligindadir. Ek olarak, kullanilan söz konusu sentetik fiberlerin boyu 0.1 mm - 30 mm araligindadir. Bulus konusu güçlendirme elemaninin üretim yöntemi, fiber üretimindeki atik fiberlerin dozaj lama ve besleme ünitesi vasitasiyla geri dönüstürülerek sisteme geri yüklenmesi prensibine dayanmaktadir. Dönüsüm hattindan toplanan atik ürünler, 9081.169 bir kesme cihazinda istenilen uzunluklarda kesilmektedir. Cihazda kesilen malzeme boylari minimum 0.1 mm boyutundadir. Kesme boyutlari 0.5 mm ile 100 mm araliginda ayarlanabilmektedir. Giyotin kesme hizi ve konveyor bant yürüme hiziyla birilikte kesilen atik boylari ayarlanabilmektedir. Bir sonraki islem adiminda, dönüsüm hatti ekstrüder makinasi üzerinde bulunan Fiber dozajlama ve besleme ünitesi revize edilerek geri dönüstürülmüs (recycle) sentetik kisa fiberler sisteme yüklenmektedir. Geri dönüstürülmüs fiberlerin birbirine karistirilmasi için besleme ünitesine ürün alindiktan sonra, homojen dagilim için 5-10 sn araliginda karistirilmaktadir. Fiber dozajlama sistemi, sonradan eklenen geri dönüstürülmüs Iiberleri ekstruder öncesi sisteme yükleme yapmak için kullanilmaktadir. Bulus konusu yöntem ile birlikte, sistem 0.1 ile-30 mm boyutlarinda fiberi yükleyebilecek hale getirilmektedir. Besleme vidasi boyutlari revize edilmekte, açama kapama ve besleme süreleri revize edilmektedir. Alternatif bir uygulama olarak, geri dönüstürülerek sisteme ilave edilen ürünlerin yerine, kesildikten sonra tekrar ergitilme ve su banyosunda sogutulma islemlerine tabii tutulan ve sonrasinda kesilerek elde edilen ürünler de sisteme yüklenebilmektedir. PP üretim hattindan toplanan atik ürünler, kesme Cihazinda istenilen uzunluklarda kesilmektedir. Cihazda kesilen malzeme boylari minimum 0.1 mm boyutundadir. Kesme boyutlari 0.1 mm ile 100 mm araliginda ayarlanabilmektedir. Giyotin kesme hizi ve konveyor bant yürüme hiziyla birlikte kesilen atik boylari ayarlanabilmektedir. PP line hatti ekstrüder üzerinde bulunan fiber dozajlama ve besleme ünitesi revize edilerek geri dönüstürülmüs fiber kisa iplikler sisteme yüklenir. Konuyla ilgili %5-%10-%15 geri dönüstürülmüs ürün denemeleri bulusun gelistirilmesi sürecinde gerçeklestirilmistir. Sisteme sonradan ilave edilen geri dönüstürülmüs fiber malzemelerin uzunlugu 0.1 mm ile 30 mm araligindadir. 30 mm"den uzun fiber malzemeleri sisteme yüklemek ve ekstrüder makinasinda ergitmek zorlasmaktadir. Bulus konusuna ait denemeler 9081.169 mevcut fiber sisteminin besleme ünitelerinde gerçeklestirilmistir. Besleme haznesine alinan ürün, 5-10 sn araliginda karistirilmalidir. Bulus konusu, betonun güçlendirilmesi için bir ürün ve üretim yönteminin etkinligini kanitlamak üzere yapilan deneylere iliskin veriler asagida yer almaktadir. Söz konusu deney ve analiz sonuçlari, sadece bilgi vermek amaciyla sunulmakta olup, herhangi bir kisitlayici bir anlam tasimamaktadir. Mevcut bulusta betonu güçlendirmek için üretilip kullanilan ürüne ait numuneleri ASTM Cl609 (Standard Test Method for Flexural Performance of Fiber- Reinforced Concrete Using Beam With Third-Point Loading) standardina göre egilme deneyleri yapilmistir. Yapilan deneyde prizmalar yan çevrilerek kaliplara degen beton yüzeyleri iki çelik mesnet üzerine serbestçe oturtulmaktadir. Deneyde mesnet açikligi 450 mm olarak kullanilmis olup, prizmanin üst yüzeyinde, mesnet açikliginin 1/3 'ü mesafesinde, birbirine esit iki yük uygulanmistir. Numunenin orta noktasindaki sehimi, bu noktaya yerlestirilen LVDT (Linear Variable Differential (0.5 mm- 3 mm) sehim araligi 0.12 mm/dk olusacak biçimde uygulanan bir yükleme hiziyla yük-sehim egrileri elde edilmistir. Tablo 1. Test Numuneleri Numune Dozaj, kg/m3 Kratos PP %100 ham madde Kratos PP %5 recycle, %95 ham madde Kratos FF %10 recycle, %90 ham madde Kratos PP %15 recycle, %85 hairi madde 9081.169 Tablo 2. Test Numunelerinin Fiziksel Özellikleri Uygunluk Kriterleri Test Sonuçlari .. Test Hedef degerlere göre Dönüstür Dönüstür Dönüstür Uygunluk Ozellik Birim samples deger tolerans limitleri ülmüs ülmüs ülmüs TS-Çekme Gerilmesi Elastik modül uzamadaki TS'de) 9081.169 Tablo 3. Numunelere ait kullanim degerleri Numune Kg, 1 1113 Su 155 Çimento 310 12 -22 mm Kirma agrega 593,1 4-12 mm Kirma agrega 393,9 0-4 mm kirma agrega 487,0 0-4 mm dogal agrega 476,1 Süper Akiskanlastirici (08%) 2,48 Tablo 5. Agrega yüzdesine ait degerler Numune Agrega Yüzdesi 12-22 mm Kirma agrega 30 4-12 mm Kirma agrega 20 0-4 mm Kirma agrega 25 0-4 mm Dogal agrega 25 9081.169 Tablo 6. Test Sonuçlari Tepe Rezidüel Rezifluel Rezidüel Tokluk Yuku Tepe Te eYükü Max- dayanimi @:3 dayanimi 3mm (Ortalama Test . Deplasman .. .. . mm . sehim esdeger .. .. Numune çatlak Gerilme Yuku mm sehim . mm sehim - _. Gunu .. .. (mm) . . . . sehim . . araligi egilme yuku) (Mpa) Gerilmesi için) . . için) . . P fl ö fp (Mpa) için) (Mpa) için) dayanimi (KP) PDiso (joule) orani) n 600 Kn 150 TD150 donusturulmus donusturulmus donusturulmus donustumlmus donusturulmus donusturulmus 9081.169 Sonuçlar incelendiginde %100 saf ham madde ile üretilen polimer life göre tokluk degerleri olumlu sonuçlar vermistir. Recycle çalismalarinin beton ASTM C 1609 test sonuçlarinda tokluk degerleri degerlendirilmistir. Artik dayanimlar degerleri measurement methods and results) yöntemine göre istatistiksel olarak degerlendirilmistir (Tablo 7-13). TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR