Geleneksel Olduğu Kadar da İnovatif; Cam Lifi Takviyeli Beton (GRC)

Bu çalışmamız Fibrobeton Sponsorluğunda hazırlanmıştır.

Dünya ekonomisine, modern yapı teknolojisine ve estetiğine yaklaşık 50 yıldır katkı sağlayan ve dünyada GRC (Glassfibre Reinforced Concrete) olarak bilinen cam lifi takviyeli beton, bu anlamda yapı sektörünün tercih ettiği ürünlerin başında gelmektedir.

İnşaat sektörü içeriğinde onlarca alt sektörü barındırmakta ve özellikle gelişmekte olan ülkelerde ekonomiye yön vererek önemli katkılar sağlamaktadır. Sektörün alt birimlerinden biri olan yapı malzemeleri sektörü ise değişen dünya koşullarına uyum sağlamak için sürekli bir gelişim içerisindedir. Özellikle son yıllarda kullanıcı farkındalığının da artmasıyla gündeme daha fazla konu olan  çevre dostu yapı malzemelerinin önemi  her geçen gün daha fazla anlaşılmakta, üreticiler bu konuya önemli bütçeler ayırarak piyasaya inovatif ürünler  sunmaktadır. 

Bunlardan biri olan lif takviyeli betonların yapı endüstrisinde kullanımına baktığımızda; özellikle mimari uygulamalar ve estetik kavramının öne çıktığı yapısal olmayan çalışmalarda, son 40-50 yıldır, alkali dayanımlı liflerle güçlendirilmiş ve premix (ön karışım) ya da spray (püskürtme) yöntemi ile üretilen Glassfibre Reinforced Concrete-Cam Lifi Takviyeli Beton (GRC) çok yaygın bir uygulama alanı bulmuştur. Yazımızın devamında GRC olarak ifade edeceğimiz bu kıymetli malzeme, mimarlar ve mühendisler tarafından tercih edilen, birçok önemli özelliği bünyesinde barındıran bir yapı malzemesidir. GRC kullanarak klasik mimari formlar kolayca yapılabilir, üç boyutlu (3B) olarak tasarlanmış modern cephe kaplamalarının ön üretimli yöntemlerle istenen boyut ve formlarda yapılması sağlanabilir. Bu yönü ile GRC malzemesi hem mühendisler hem de tasarımcılar için çok tercih edilen bir yapım malzemesi haline gelmiştir.

Yapılara görsel ve estetik olarak da değer katan GRC cephe kaplama malzemesi, yapılardaki modernliğin ve göz alıcılığın en iyi şekilde ortaya koyulduğu kaplama malzemesi haline gelmiştir. GRC yüksek mekanik ve fiziksel özelliklere sahip olması nedeniyle inşaat sektöründe çok çeşitli alanlarda uygulanmıştır. Özellikle cephe kaplama ve mimari uygulamalar, ön üretimli yapı elemanları, tarihi binaların yenilenmesi, sulama kanalları, kalıcı kalıp uygulamaları, iç dekorasyon ve şehir mobilyaları gibi çok yaygın kullanım alanına sahiptir.

CAM LİFİ TAKVİYELİ BETON (GRC-GLASSFIBRE REINFORCED CONCRETE) NEDİR?

GRC, yüksek performanslı çimentonun, alkali dayanıklı cam lifi, ince agrega, mineraller, isteğe bağlı olarak polimer ve bir takım yapı kimyasallarının karıştırılması ile elde edilen, oldukça sağlam ve dayanıklı bir malzemedir. Alkali dayanıklı cam lifi, betonda oluşabilecek olası çatlakların yayılımını engelleyerek, betonun sağlamlığını artırır. Bunun yanında kritik oranların üzerinde kullanıldığında çatlak önleme ile birlikte dayanım artışı ve süneklik performansları da iyileştirilmekte, enerji yutma kapasitesini arttırmaktadır. GRC’nin, geleneksel betona kıyasla çekme, eğilme ve darbe dayanımları oldukça yüksektir ve bu nedenle son yıllarda binaların cephelerinde tercih edilen bir kaplama malzemesi olarak dikkat çekmektedir. 

Yapı malzemesi olarak GRC, mimarlık ve inşaat mühendisliği konularında birçok farklı uygulama alanında kullanılan dayanıklı ancak hafif ürünlerin üretilmesine olanak sağlar. Çevre dostu özellikleri ile de dikkat çeken bu malzeme birçok farklı üründe kullanılmaktadır. Özellikle performans, estetik görünüm ve ekonomik maliyet kriterlerini iyi seviyede karşılayabildiğinden; tasarımcılar, mimarlar, mühendisler ve son kullanıcılar tarafından sıklıkla tercih edilir.

CAM ELYAF TAKVİYELİ BETON’UN (GRC) ÜRETİMİ

GRC genellikle “püskürtme” veya “ön karışım” prosesi izlenerek üretilir. Ön karışım GRC, vibrasyonla kompakte edilebileceği gibi kendinden yerleşen bir Cam Lifi Takviyeli Beton karışımı kullanılarak da üretilebilir. Yöntem seçimi genellikle mekanik dayanım ihtiyaçlarına, ürün/kalıp geometrisine ve büyüklüğüne, tasarımcının ya da işverenin belirlediği teknik şartnameye göre yapılır. Bina cephe kaplama panelleri gibi büyük ürünler genellikle “püskürtme”, daha küçük ürünler ise “ön karışım” GRC yöntemiyle üretilir.

Püskürtmeyle üretilen GRC, vibrasyonla dökülmüş ön karışım GRC’den genellikle daha yüksek mekanik dayanım performansına sahiptir. Bunun nedenlerinden biri, püskürtmeyle üretilen GRC’de %3,5-%5,5 lif içeriğine ulaşılabilirken ön karışım GRC’de bu oranın %2-%3,5 civarında kalmasıdır. İkinci nedense, püskürtmeyle üretilen GRC su içeriğinin ön karışım GRC’den daha az olmasıdır. 

Hızla gelişen ve büyüyen şehirlerimizdeki modern yapılara daha estetik görünüm kazandırabilen ve sınırsız tasarım seçeneği sunan GRC ürünleri, artık bütün yapı tiplerinde kullanılmaktadır.

GRC’nin üretimi için öncelikle çimento harcı hazırlanır, bu harç beyaz çimento ve özel silis kumunun belirli ölçülerde karıştırılması ile yapılır. Hazırlanan harç içine bazı polimerler karıştırılır. Harç içine eklenen malzemelerin homojen olarak dağılması üretim açısından önemli bir detaydır. Üretimde özel makina ve teknolojiler kullanılır. Bu yöntemle üretilen GRC normal betondan daha hafif ve dirençli olur. Üretim esnasında beyaz çimento esaslı karışım ve lif, fiziksel ve kimyasal özelliklerini korurken ortaya çıkan yeni malzeme, bileşenlerin tek başına sahip olmadıkları teknik özellikleri kazanır. 

Yüksek performanslı GRC kullanan uygulamalar, fazla karmaşık ve pahalı üretim tesisleri gerektirmez ancak çok sıkı bir üretim planı ve detaylı bir kalite kontrol sistemi gerektirir. Yeterli denetim seviyesi, yüksek performans, polimer temelli, lif takviyeli bileşimlerin üretimi için sıradan prekast beton üretimi için gerektiğinden daha fazlasını gerektirir.

GRC BETONUN TARİHÇESİ VE ÜLKEMİZDE KULLANIMI

GRC yapı malzemesi yetmişli yılların başında ortaya çıkmış, kullanımı Avrupa’dan başlayarak Amerika, Asya ve diğer kıtalara yayılmıştır. GRC ortaya çıkışından bu yana sürekli bir gelişme içindedir.

GRC yapı ürünleri, ülkemizde ise ilk olarak 1987 yılında Fibrobeton A.Ş şirketinin kurulması ve GRCA derneğine üyeliği sonrası know-how transferi ile başlamıştır. Bu çalışmalar sonucu 1990’lardan itibaren çok sayıda projede GRC kaplama malzemesi olarak kullanılmıştır. 

Hızla gelişen ve büyüyen şehirlerimizdeki modern yapılara daha estetik görünüm kazandırabilen ve sınırsız tasarım seçeneği sunan GRC ürünleri, artık konut, iş merkezi, otel ve benzeri bütün yapı tiplerinde kullanılmaktadır.

Ülkemizde oluşan bilgi birikimleri sonucu yeni ticari şirketler kurulmuş, üniversitelerde araştırma projeleri ile ulusal literatür genişlemeye başlamıştır. Günümüzde ise çok sayıda ticari şirket ile üretim yapılmaktadır. Başta Fibrobeton A.Ş. olmak üzere yine azımsanmayacak sayıda şirket uluslararası projelerde çalışmaya başlamış ve GRC ülkemizin bir ihraç ürünü haline gelmiştir.

GRC’NİN ÖZELİKLERİ VE AVANTAJLARI

Karışım çimento/kum oranı, kumun granulometrisi ve fiziksel özellikleri, çimento tipi, polimer tipi ve kullanım oranları, lif içeriği ve yüzdesi, uzunluğu, lifin homojen dağılımı, karıştırma ve döküm proses ve işçilik kaliteleri gibi çok sayıda faktör GRC fiziksel özellikleri üzerinde etkilidir. Püskürtme GRC malzemede ürün kalitesini etkileyen faktörlerin başında nitelikli işçilik ve lif ile matrisin çok iyi ve homojen bir şekilde karışıp sıkışmasını sağlayacak şekilde püskürtülüp rulolama ile sıkıştırılması gelmektedir. Kalite ile ilgili diğer bir konu üretim esnasında özellikle kürleme için yardımcı olacak polimer katkısının doğru kullanımı ve uygun şartlarda kürlenmesidir.

GRC için gereken (tasarım) kalınlığı tasarım mühendisi tarafından belirlenir. GRC nispeten ince bir malzeme olduğundan, küçük kalınlık değişimlerinin bile kabuk gerilmeleri üzerinde önemli etkileri olacaktır. Bu nedenle GRC kalınlıkları her zaman belirtilen kalınlık toleransları dahilinde olmalıdır.

GRC normal betona göre daha incedir ve hafiftir, bu sayede binaya daha az yük bindirerek, binanın taşıyıcı sisteminde tasarruf edilmesini sağlar.

Sertleşmiş GRC’nin sınıflandırılması TS EN 15191 nolu Türk Standardında ve GRCA Derneğinin GRC üretim, Kürleme ve Test Kılavuzunda detaylı olarak verilmiştir. Bu dokümanlara göre GRC ürünler 8, 8P, 10, 10P, 18 ve 18P olmak üzere 6 ana kalite grubunda sınıflandırılmış olup bu grupların LOP (orantılık sınırı) ve MOR dayanım değerleri, bu değerleri sağlamak için hangi yöntemle üretileceği ve karışıma girecek kritik malzemeler listelenmiştir. Burada verilen değerler asgari değerler olup proje bazlı olarak teknik şartnamelerde daha yüksek talepler oluşabilir.

GRC üretiminde kullanılan temel standartlar; TS EN 1169 GRC Fabrika imalat kontrolü için genel kurallar, TS EN 1170-1/8 GRC Üretimi için kalite kontrol standartları, TS EN 15191 GRC performansının sınıflandırılması standardı, TS EN 15422 GRC’de kullanılan cam lifi takviye malzemeye ait özellikler, GRC malzemeler için zorunlu standart olan TS EN 12467 GRC Düz levhalar-Lif takviyeli beton kullanılarak imal edilmiş–Mamul özellikleri ve deney metotlarıdır. 

GRC normal betona göre daha incedir ve hafiftir, bu sayede binaya daha az yük bindirerek, binanın taşıyıcı sisteminde tasarruf edilmesini sağlar. Yapılan testler ve araştırmalar sonucunda GRC panellerinin depreme ağır beton prekast sistemlerinden daha uzun süre dayanabildiği görülmüştür. GRC cephe kaplama malzemesi sağlamış olduğu dayanım parametreleri ile aynı zamanda can güvenliği açısından da ideal bir malzemedir.

GRC ürünleri ekonomik çözümler sunar. Üretim maliyetleri betondan daha yüksek olmasına rağmen, taşıma, nakliye ve montaj maliyetleri de dikkate alındığında, genel olarak önemli oranda bir tasarruf sağlandığı görülmektedir.  GRC, beton esaslı bir malzeme olduğu için uzun ömürlüdür. GRCA şartnamesi ve ilgili standartlara uygun  olarak üretilen GRC cephe kaplama malzemeleri doğru bakımlar yapıldığında ilave masraflar gerektirmeden, uzun vadede dayanıklı ve ekonomiktir. 

GRC ürünlerinde çelik korozyonuna bağlı sorunlar söz konusu olmaz. GRC dış koşullardan etkilenmez ve çürümez. GRC cephe kaplama malzemesi aynı zamanda izolasyon görevi de görmektedir. GRC doğru olarak uygulandığı projelerde, ısı, nem, ses ve su yalıtımını yüksek değerlerde sağlamaktadır. 

Kalıplara dökülerek hazırlanan GRC cephe kaplama malzemesi bu özelliği ile mimari tasarımlarda sonsuz çözüm olanakları sunar. GRC panel üretiminde her hangi bir sınır yoktur. Kalıbı yapılabilen her şeyin üretimi de yapılabilir. Bu sebeple GRC, birçok farklı projede rahatlıkla tercih edilebilir. 

GRC hafifliği sayesinde büyük ebatlarda üretilebilir. Cephe sistemlerinde kullanıldığı gibi iç mekânlarda da amorf yüzeylerin oluşturulması için de kullanılabilir. GRC’nin yoğunluğu betona benzese de, GRC ile üretilen ürünler kullanılan 15-20 mm’lik katman kalınlığından dolayı görece çok daha hafiftir. 

GRC, A1 sınıfı yanmaz bir malzemedir. GRC formülasyonu AB standartlarına ilişkin yanmazlık kriterlerine uygundur. GRC çevre dostudur; GRC’nin üretiminde kullanılan cam lif ve çimentonun ana bileşenleri, dünyada doğal halde bulunan kaynaklardır, dolayısıyla doğaya zarar vermezler. GRC üretim tesisleri çevreye zararlı atık bırakmamaktadır. GRC, prefabrik ağır beton kaplamadan yaklaşık % 80 daha hafiftir. Azaltılmış ağırlığa bağlı olarak, üretim sırasında ortaya çıkan CO₂ emisyonu düşüktür ve bu nedenle de çevre dostudur. GRC, hafif olması nedeni ile nakliyesi ve montajı kolaydır.

GRC GÖRSEL BİTİM OLANAKLARI

GRC tasarım ve üretimde esneklik sağlar, yapılara sanatsal olarak estetik değerler katan GRC’den çok farklı mimari tasarımlar üretilebilir. Genel olarak GRC ürünler üretildikleri alanlara göre değişik yüzey özelliklerine sahip olabilirler. Kalıptan çıktığı gibi doğal renk ve kalıp dokusunda kullanımlar olabildiği gibi mimari isteklere ve beklentilere göre farklı yüzey bitimleri uygulanabilir.

En çok kullanılan yüzey bitirme şekilleri;

• Düz kalıp gören yüzeyli bitimler,

• Kendinden renkli bitimler, 

• Asit ile yıkanmış agregalı bitimler,

• Kumlanmış yüzeyli bitimler,

• Yüzey geciktirici ile indirgenmiş yüzey bitimleri,

• Grafik membranlar ile yapılmış yüzey bitimleri, 

• Tekstür kalıpları ile yapılmış tekstürlü yüzeyler,

• Aşındırılarak silinip parlatılmış yüzeyler.

Farklı yüzey bitimleri ile ilgili olarak en önemli husus üreticilerin yeterince tecrübe ve know-how sahibi olması ayrıca bu teknikler için gerekli olan özel ekip ve ekipmanların kullanılması yoluyla istenen bitim ve yüzey özellikleri elde edilebilir. Asitleme, yüzey geciktirici, parlatma, grafik yüzey ve kumlama uygulamalarında teknikler kadar yüzey karışımı ve özel agrega kullanımı da önemlidir. 

Özel yüzey bitimleri yanında GRC ürünlerin atmosferik kirlenmelere karşı korunması amacıyla yüzey koruyucu uygulamaları yapmak mümkündür. Yüzey koruyucu olarak siloksan veya silikon esaslı malzemeler ve nano bazlı su itici kaplamalar kullanılabilir. Bu işlemde kullanılan kaplama malzemesi yüzeyi hidrofobik hale getirerek atmosferik kirleticilerin ürün içine nüfuz etmesini önler. Bu işlemde buhar difüzyonunu engellemeyen kaplamalar seçilmelidir.

Ayrıca GRC yüzeyleri mineral veya akrilik boyalar ile boyanarak hem renk hem de koruma işlemi bir arada yapılabilir. Buhar geçişine izin veren nefes alabilen boya tercihi önemlidir. Boya ve kaplamalar üreticiler tarafından gerekli yapışma ve ömür testleri yapılarak denenmeli ve teknik şartnameler oluşturularak kalite güvence altına alınmalıdır.

GRC, mühendislere ve mimarlara, en iddialı tasarımların bile hayata geçirilebileceği bir malzeme sunar. GRC, modern fütüristik tasarımlar yaratacak veya geleneksel tarihi detayların benzerini ortaya koyacak biçimde kalıplarla üretilebilir. 

GRC’NİN KULLANIM ALANLARI

GRC erken üretimlerin başladığı 1960’lardan beri daima çok yönlü olarak farklı alanlarda ve farklı çözümler için kullanılmıştır. Bu yelpazenin bir ucunda basit ve karmaşık olmayan dekoratif tasarımlar (saksılar, su kanalları, pencere söveleri, kablo kanalları vs) bulunur. Diğer uçta ise yapısal, çok karmaşık geometrilerde ve tasarımcıların hayal güçlerini gerçeğe dönüştüren büyük ölçekli, yüksek teknoloji içeren projeler için üretilmiş ürünler (çok eğrilikli cephe kaplamaları, büyük cephe panelleri vs.) bulunur.

GRC’nin estetik özellikleri ve esnekliği tasarımcıların, çeşitli şekiller ve dokularla yaratıcı tasarımlar yapmalarına olanak sağlamaktadır. Ayrıca malzemenin uzun ömürlülüğü ve dış etkenlere karşı dayanıklılığı, yüksek kaliteli ve mali açıdan verimli cephe kaplama sistemlerinin tasarımına imkân vermektedir. 

Renk, doku, şekil ve yüzey bitişi bakımından çok yönlü bir ürün olması, tarihi binalarda özgün elemanların tamiri ve iyileştirilmesi açısından GRC’yi ideal bir malzeme haline getirmektedir. Tarihi binalara ek olarak inşa edilecek yeni yapılarda da tarihi binanın tasarım özelliklerinin kullanılmasına imkân vermektedir. GRC, eski binaların yenilenmesi işleminde de ideal bir malzemedir. İnce hafif paneller yapıya kolayca monte edilir ve yapının yüklendiği ağırlığı minimize eder.

Yapısal olarak GRC, yerinde püskürtme uygulamalar ile kolonların güçlendirilmesinde, mevcut cephe duvarlarının iyileştirilmesinde kullanılmaktadır. Bu yönü ile GRC depreme karşı mevcut yapılarımızın güçlendirilmesi için çok önemli bir imkân sunar. 

Kanallar, kanalizasyon, borular gibi altyapı ürünlerinde de, gözenekliliğinin az olması sebebiyle sıradan betona göre kimyasallara ve suya daha dayanıklı olan GRC tercih edilmektedir.

GRC dış etkenlere karşı dayanıklılığı ve doğal malzemeyi taklit etme özelliği sebebiyle peyzaj düzenlemelerinde de tercih edilmektedir. Peyzaj tasarımlarında şehir mobilyaları ve süsleme elemanlarının üretiminde pek çok avantajlar sağlar. 

GRC, çok çeşitli çatı uygulamalarında da kullanılanılabilen bir malzemedir. Çevresel faktörlerden etkilenmez. Kar yükleri altında güvenle dayanır. Geleneksel çatı malzemesi olan kiremit, doğal taş ve kil ürünlerine benzer ancak onlar kadar ağır ve kırılgan değildir.

Ayrıca GRC modüler bina yapımında yüksek avantajlar sunar. GRC panelleri hafif ve kolay transfer edilir, darbelere karşı dirençlidir. Küçük modüler binalar minimum ağırlık oluşturacak şekilde mekanik, elektrik ve telekomünikasyon ekipmanları ile beraber dizayn edilebilir.

GRC akustik uygulamalarında da kullanılabilecek özelliklere sahiptir. Yüksek yoğunluk, pürüzsüz yüzey bitimi, kolay kalıplanabilmesi sayesinde konser salonlarında ve diğer dinlenme mekânlarında kullanılması için avantaj sağlamaktadır. 

Kara ve demiryolu inşasında GRC gürültü bariyerleri sesi dağıtarak ya da yansıtarak yaşam alanlarını gürültü tehdidinden korur. 

Kara ve demiryolu inşasında GRC gürültü bariyerleri sesi dağıtarak ya da yansıtarak yaşam alanlarını gürültü tehdidinden korur. ‘’Gürültü Bariyeri İşleri Genel Teknik Şartnamesi’’ ve ilgili tüm Türk Standartları’na uygun  olup yurt dışındaki muadillerine göre daha ekonomik, daha hızlı erişim olanağı olan ve estetik bir üründür. Karayolu ve demiryolu gürültü bariyerlerinin saha testleri kapsamında, ses yutum katsayıları, ses geçiş katsayıları, ses kırınım değerleri, karayolu/demiryolu yüzeyi ses yutum katsayısı parametrelerini ve karayolu/demiryolu kaynaklı gürültünün azaltılmasına yönelik tüm teknik gerekleri karşılamaktadır.

GRC hem performans olarak hem de çeşit olarak gelişmeye devam etmektedir (Örnek olarak, Tekstil Takviyeli Beton-TRC, Yüksek Performanslı Cam Lifi Takviyeli Beton-HPGRC). GRC’nin spesifik yönlerine odaklanan çok sayıda bilimsel ve teknik çalışma mevcuttur. Bu çalışmaların pek çoğu, her 2-3 yılda bir GRCA tarafından düzenlenen kongrelerde bir araya getirilip basılırken diğerleri de bilimsel ve teknik dergilerde yer almıştır. Yine hem GRC ürün üreticileri hem de ham madde sağlayıcıların üniversitelerle işbirliği içinde yaptığı ulusal ve uluslararası çok sayıda bilimsel çalışma, AR-GE projesi ve tezler ile literatür genişlemeye devam etmektedir.

KAYNAKÇA

1. Cam Elyaf Katkılı Beton Prekast (GRC) Cephe Kaplama Malzemesinin Avantaj Ve Dezavantajlarının İstanbul’daki Örnekler Üzerinden İrdelenmesi Yüksek Lisans Tezi, Turgut Özgün

2. Cam Lifi Takviyeli Betonlarda Olgunluk İndeksi Yöntemi İle Eğilme Ve Basınç Dayanımlarının Tahmin Modelinin Geliştirilmesi, Muhammed Maraşlı, Yüksek Lisans Tezi, Düzce Ün. Kompozit Malzeme Teknolojileri Anabilim Dalı 2019

3. https://insapedia.com/gfrc-grc... 

4. https://www.omniskompozit.com/class/INNOVAEditor/assets/GRC%20EL%20K%C4%B0tab%C4%B1.pdf

5. https://www.arkitera.com/soylesi/mimarlarimiz-hayallerini-sinirlamasin/

6. https://www.ekoyapidergisi.org/6263-fiber-takviyeli-betonun-mimariye-katkisi.html

7. https://www.grca.online