Alkali Dayanımlı Cam Elyafın GRC Üretiminde Kullanımı

Alkali Dayanımlı Cam Elyaf prekast beton üretiminde betonun dayanımını sağlayan en önemli faktördür. GRC üretimine uygun cam elyaf seçilememesi, ürünün daha ilk yılında görsel ve fiziksel açıdan bozulmasına neden olmaktadır.

Cam elyaflar ilk olarak 1930’larda keşfedildi, ancak ticari ölçekte üretim sadece 1950’lerin başlarında termoset polyester reçinelerini güçlendirmek için kullanıldıklarında başladı. Bugün yıllık cam elyaf üretiminin 10 milyon tonun üzerinde olduğu tahmin edilmektedir.  Keşfinin ilk zamanları E-cam olarak bilinen borosilikat cam elyaftır, ancak şimdi E, ECR, C, H, R ve S-cam elyaf dahil olmak üzere çok sayıda cam elyaf çeşidi vardır. Bu cam elyafların hepsinin üretim sistemlerinde belirli faydaları vardır, ancak standart Portland Çimentosu’nda (OPC) kullanılamazlar çünkü alkali ortamda bozunurlar.

Sovyetler Birliği’ndeki erken araştırmalar, özel düşük alkali çimento matrislerinin kullanımını araştırdı. Bu potansiyel gösterdi, ancak bu tür düşük alkali çimentolar genellikle ticari olarak mevcut değildi.

Devrim 1960’larda, Dr. A. J. Majumdar liderliğindeki Birleşik Krallık Bina Araştırma Kuruluşu’ndan bir ekibin ilk Alkali Dayanıklı (AR) Cam Elyafını ürettiği zaman geldi. Bu gelişmenin anahtarı, cam kompozitine Zirkonyum Dioksit (Zr02) ilave edilmesiydi.

1970’lerin başında, İngiltere’de Pilkington Brothers, ABD’de Owens Corning ve Japonya’da Nippon Electric Glass Co. Bunu diğerleri izledi ama bazıları yavaş büyüme nedeniyle piyasadan çekildi.

Polyester reçinelerin cam elyaflarla başarılı şekilde güçlendirilmesinin ardından, çimento harçlarını ve betonları güçlendirmek için benzer tekniklerin kullanılabileceği umuluyordu. Ne yazık ki, yakın zamanda E-cam liflerinin, çimento mukavemetindeki yüksek alkalinite ile çekme mukavemetinde felaket derecede azalma ile hızla bozulduğu keşfedildi. Şekildeki, çimentonun hem alkali dayanımlı cam elyaflar hem de E-cam elyaflar üzerindeki etkisini göstermektedir.

Alkali Dayanımlı Cam Elyafı, burç adı verilen özel bir plakadaki küçük deliklerden sıvı camın birden fazla filamentini çekerek yapılır. Sıvı cam soğudukça, filamanlar birlikte çekilir ve bunları tellere bağlamak için bir kaplama veya boyut uygulanır.

Filamentlerin çapı burçtaki deliklerin çapı ile kontrol edilir. Filaman çapı tipik olarak 10-20 mikron arasındadır. GRC üretimi için, iplik başına filaman sayısı 50 ila 400 arasında değişebilir, GRC üretimi için en popüler 100 ila 300 arasındadır.

Boyut kompozisyonu önemlidir ve bunlar çok çeşitli uygulamaların taleplerini karşılamak için geliştirilmiştir.

Sprayed GRC, Cast Premix GRC, Sprayed Premix GRC, cam elyaf takviyeli sıvalar, şaplar ve betonlar için farklı uzman elyaflar mevcuttur.

Spray GRC işlemi için olması gereken cam elyafı, teller daha sonra kurutucuya yerleştirilen kalıp oluşturmak üzere bükülür. Kuruduktan sonra, birkaç kalıptan gelen teller fitil oluşturmak için birbirine sarılır. Filamanları bağlayan boyut, lifler suyla temas ettiğinde yumuşatılmak üzere tasarlanmıştır. Bu, çimento ile bağlanmaya yardımcı olurken, GRC’nin yuvarlanarak kolay sıkıştırılmasına izin verir.

Premix GRC için lifler söz konusu olduğunda, sürekli teller çeşitli uzunluklarda kesilir. Boyut, karıştırma işlemi sırasında filamanları birleşik teller olarak bir arada tutacak şekilde tasarlanmıştır.

Tarifin belirttiği gibi, dağılabilir elyaflar, ıslak çimento esaslı kompozit ile karıştırıldıkları için ayrı filamanlara ayrılmak üzere tasarlanmıştır. Uygulamalar arasında plastik büzülme çatlaklarını kontrol etmek için sıvaların, zemin şaplarının ve betonların güçlendirilmesi yer alır. Hem zemin plakalarında kullanılan çelik hasır takviyesini hem de diğer betonarme ürünlerde kullanılan takviyeyi desteklemek veya değiştirmek için diğer alkali dayanımlı cam elyafları geliştirilmiştir.

Termal Genleşme	≈ 9x10^-6 /°C
Yumuşama Noktası	≈ 830°C
Yoğunluk	≈ 2.65-2.80 g/m3
Çekme Dayanımı	≈1000-1700 MPa
Young Modülü	≈ 72-74 GPa
Hata Gerilimi	%2

Çimento kompozitlerinde kullanılan tüm Alkali Dayanıklı Cam Elyaf uluslararası standartlara tabidir – Avrupa’da EN 15422 ve ABD’de ASTM C1666 standartları bulunmaktadır. Her ikisi de minimum %16’lık bir zirkonyum dioksit Zr02 içeriği belirtir. GRCA’nın GRC üretimi için önerilen uygulaması, çoğu uluslararası mimar ve mühendislik uygulaması gibi bu standartları desteklemektedir.

Şekildeki gibi, yüksek zirkon içeriği olan AR cam elyafları yerine E-cam kullanımının yıkıcı sonuçlarını göstermektedir. Çimento çözeltisindeki testin gösterdiği gibi, E-cam asla çimento ve beton ile kullanılmamalıdır.

 

Zirkonya içeriği testi, X Ray floresans analizi ile yapılır ve bu test, uygun şekilde kalibre edilmiş ekipman kullanılarak tekrar tekrar gerçekleştirildiğinde, sonuçlar doğru ve tutarlıdır. Bu testler periyodik olarak üçüncü taraf doğrulamasıyla AR cam elyaf üreticileri tarafından düzenli olarak yapılır.

AR cam elyafı satın alırken, GRC üreticisi, aşağıdaki basit kuralları izleyerek uyumlu AR cam elyafı ile tedarik sağlayabilir: