Theses supervised by Prof. Dr. Serkan Subaşı
11 theses · Düzce University
Nanomalzemelerle güçlendirilmiş radyasyon zırhlama özelliğine sahip polimer kompozit üretilmesi
Bilim dünyasındaki gelişmeler radyasyonun birçok sektörde kullanımını yaygınlaştırmıştır. Ancak radyasyonun sağladığı yararların yanında hayati öneme sahip zararları da gözler önüne serilmiştir. Bunun sonucunda radyasyondan faydalanırken zararlarını en aza indirme gereksinimi birçok araştırmaya konu olmuştur. Bu tez çalışmasında polimer bağlayıcı kullanılarak radyasyon ışınlarını soğurma özelliğine sahip polimer kompozitlerin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Üretilen kompozit numunelerde matris fazında polimer bağlayıcı olarak tereftalik polyester reçinesi, takviye fazında ise cam elyaf dokumalar kullanılmıştır. Takviye fazında ayrıca nanomateryal takviyesi olarak %0,01, %0,05 ve %0,1 oranlarında tek duvarlı karbon nanotüp (SWCNT) kullanılmıştır. Üretilen kompozitlerin radyasyon zırhlama etkinliği arttırmak amacıyla kompozit malzeme üretiminde dolgu malzemesi olarak reçine ağırlığının %50'si oranında mikronize kolemanit, barit ve manyetit kullanılmıştır. Tüm dolgu grupları için referans numuneler de hazırlanarak toplamda 15 farklı tipte kompozit plaka üretilmiştir. El yatırması yöntemiyle üretilen kompozitlerin; mekanik özelliklerini belirlemek amacıyla çekme, eğilme ve darbe dayanımı testleri, fiziksel özelliklerini belirlemek için ise termal iletkenlik ve yoğunluk testleri yapılmış, SEM analizi gerçekleştirilerek de malzeme karakterizasyonları belirlenmiştir. Numunelerin nötron radyasyonlarına karşı soğurma performansları 2 Ci aktiviteye sahip 4-5 MeV enerjili 241Am-9Be nötron kaynağına sahip deney düzeneğinde test edilmiştir. Gama radyasyonu geçirgenlik testleri ise ortalama 1,233 MeV enerji değerine sahip 60Co kaynağına sahip deney düzeneğinde gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlar analiz edilerek birbirleri ile karşılaştırılmıştır. Yapılan soğurma testlerine göre nötron parçacıklarını en yüksek zırhlama performansı %94,09 oranındaki performansıyla 2,68 cm kalınlığa sahip %0.05 SWCNT takviyeli Kolemanit dolgulu kompozit plaka göstermiştir. Gama ışınlarına karşı en yüksek zırhlama performansı ise lineer zayıflatma katsayısı (µ) ve yarı değer kalınlığı (HVL) sırasıyla 0,101 cm-1 ve 6,871 cm olarak hesaplanan %0,1 SWCNT barit dolgulu numunede (BC-1) elde edilmiştir. Sonuçlar; SWCNT takviyesinin nötron radyasyonuna karşı belirgin etkisinin olmadığını, gama radyasyonuna karşı ise kompozitlerin lineer zayıflatma katsayılarını en fazla %27 oranında arttırdığını göstermiştir.
Tek duvarlı karbon nanotüp takviyeli ultra yüksek performanslı betonların özelliklerinin araştırılması
Nanoteknolojinin gelişmesi ile birlikte inşaat sektöründe özellikle yapı malzemeleri alanında farklı özelliklere sahip nano malzemelerin kullanılması araştırmacıların ilgisini çekmektedir. Nano malzemeler arasında günümüzün en büyük buluşlarından olduğuna inanılan karbon nanotüpler (CNT) boyutu ve olağanüstü mekanik özellikleri sayesinde, yüksek dayanımlı yeni nesil çimentolu kompozitler üretmek için yüksek potansiyele sahip olduğu yapılan çalışmalardan görülmektedir. Yapıların daha yüksek, daha uzun, daha dayanıklı ve daha hafif olma ihtiyacı yeni kompozit malzemelerin ortaya çıkmasına da etki etmektedir. Bu beklentilerin karşılanması amacıyla beton üzerine yapılan son araştırmalar neticesinde, geleneksel betona göre üstün özelliklere sahip olan ultra yüksek performanslı beton (UYPB) geliştirilmiştir. Bu çalışma ile yapı sektörünün ihtiyaç duyduğu UYPB üretiminde SWCNT takviyesi ile tasarlanan betonun taze ve sertleşmiş özelliklerine etkileri araştırılmıştır. Çalışma kapsamında çimento ağırlığının %0,01; 0,02 ve 0,03 oranlarında SWCNT ve toplam ağırlığın %4'ü oranında mikro çelik lif kullanılarak üretilen UYPB'nin mekanik, fiziksel, elektriksel ve mikro yapı özellikleri araştırılmıştır. Hazırlanan 4 farkı UYPB karışımlarının 1 tanesinde sadece mikro çelik lif, 3 tanesinde ise SWCNT+Mikro çelik lif katılmıştır. Hazırlanan UYPB karışımların taze beton özelliklerini belirlemek için kıvam, taze beton yoğunluğu, hava içeriği, büzülme ve hidratasyon sıcaklıkları ölçülmüştür. Sertleşmiş UYPB'lerin 2, 7, 28, 56 ve 90. günlerde yoğunluk, ultrases geçiş hızı, yüzey sertliği ve 90. günde renk değişimi deneyleri ile fiziksel özellikleri, 2, 7, 28, 56 ve 90. günlerde basınç dayanımı, eğilme dayanımı ve 90. günde darbe dayanımı deneyleri ile mekanik özellikleri, böhme aşınma deneyi ile durabilite özelliği, özdirenç ölçümleri ile elektriksel özellikleri belirlenmiştir. Ayrıca mikro yapı analizleri kapsamında SEM, FT-IR, XRD, TGA-DTA analizleri gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak, SWCNT kullanımı ile UYPB'lerin taze beton ve durabilite özelliklerinin iyileştirilebileceği ve sertleşmiş beton özelliklerinde ise kabul edilebilir oranlarda azalmaların meydana geldiği tespit edilmiştir. SWCNT eklenmesi ve oranının artmasıyla elektriksel özdirencin azaldığı, SWCNT kullanımı ile iletken UYPB'nin üretilebileceği görülmüştür. Anahtar sözcükler: Ultra yüksek performanslı beton, Karbon nanotüp, Nano teknoloji, Büzülme, Elektriksel özellik.
Mikronize kolemanit katkılı ultra yüksek performanslı betonların mühendislik özelliklerinin incelenmesi
Dünya bor rezervinde Türkiye'nin en büyük paya sahip olması ve bor minerallerinin kullanım alanlarının gün geçtikçe artmasına bağlı olarak Ülkemizde bor ürünlerinin ve yeni üretim teknolojilerinin geliştirilmesi, geliştirilen ürün ve yöntemlerin ticarileştirilmesi yönünde çalışmalar yapılmakta, sürdürülebilir kalkınmanın sağlanması amaçlanmaktadır. Yapılarında farklı oranlarda bor oksit içeren ve doğal bileşik özelliği gösteren bor minerallerinden kolemanit, ticari açıdan büyük bir öneme sahip olmakla birlikte, yüksek katma değerli ürünlere dönüştürülen başlıca bor mineralleri arasında yer almaktadır. Yapılan çalışmalarla çimento sektöründe de bor minerallerinin kullanımı önem kazanmaktadır. Bu çalışma ile mekanik, fiziksel ve durabilite özellikleri iyileştirilmiş kolemanit katkılı ultra yüksek performanslı beton (UYPB) üretimi amaçlanmıştır. Ultra yüksek performanslı beton karışımlarında kullanılacak olan en uygun kolemanit katkı oranının belirlenmesi için %0; 0,50; 1,00; 1,50; 2,00 oranlarında kolemanit ikamesi ile çimento deneyleri ön çalışma olarak gerçekleştirilmiştir. Ön çalışma sonuçlarına göre belirlenen %0,25; 0,50; 1,00 oranlarında kolemanit katkısı ile UYPB karışımları hazırlanmıştır. UYPB numuneleri üzerinde taze ve sertleşmiş beton fazında çeşitli deneyler gerçekleştirilmiştir. Ayrıca kolemanit katkılı çimento hamurları hazırlanarak XRD, FT-IR, DTA-TG ve SEM analizleri ile hidratasyon gelişimleri incelenmiştir. Hazırlanan UYPB karışımlarının taze beton özelliklerinin belirlenmesi için yayılma çapı, yoğunluk, hava içeriği, büzülme ve hidratasyon sıcaklıkları ölçülmüştür. Sertleşmiş beton fazında, 2, 7, 28, 56.günlerde yoğunluk, basınç ve eğilme dayanımı, schmidt yüzey sertliği, ultrases geçiş hızı ile 56.günde ise darbe dayanımı, elektriksel iletkenlik, karbonatlaşma direnci, kapiler su emme, aşınma dayanımı, sülfat direnci, donma çözülme direnci deneyleri gerçekleştirilmiştir. Çalışma kapsamında elde edilen sonuçlara göre, kolemanit katkısı ile UYPB fiziksel, mekanik ve durabilte özellikleri iyileştirilmiş daha geçirimsiz bir beton elde edilebileceği; UYPB için %1 oranında kolemanit katkısının en iyi performansı sağladığı tespit edilmiştir.
Cam elyaf takviyeli betonlarda sepiyolit kullanımının mekanik, fiziksel ve durabilite özelliklerine etkilerinin araştırılması
Bu çalışmada sepiyolitin çimentoda puzolan olarak kullanılabilirliği ve cam elyaf takviyeli betonlarda mekanik, fiziksel ve durabilite özelliklerine etkileri araştırılmıştır. Öncelikle zengin bir rezerve sahip Eskişehir yöresi sepiyolitinin fiziksel ve kimyasal özellikleri incelenmiştir. Ham ve 900ºC'de kalsine edilen öğütülmüş sepiyolitler CEM I 42,5 R sınıfı çimentoya %5, %10, %15, %20 oranlarında ikame edilmiştir. Üretilen sepiyolit ikameli çimentoların ASTM C-311'e göre puzolanik aktiviteleri belirlenmiştir. Ayrıca ham ve kalsine sepiyolitler kullanılarak ikame edilen karışımlara hacimce %3 oranında cam elyaf eklenerek Cam Elyaf Takviyeli Beton (GRC) numuneleri üretilmiştir. Üretilen GRC numunelerin fiziksel ve mekanik özellikleri ile aşınma dayanıklılıkları tayin edilmiştir. Sepiyolit ikameli sertleşmiş çimento hamurunda ve harçlarında mikro yapısal incelemeler ve hidratasyon gelişiminin gözlenmesi için ise SEM, FT-IR, ve TGA analizleri yapılarak elde edilen bulgular değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, sepiyolit ikameli çimentoların fiziksel, mekanik ve durabilite özellikleri belirlenerek öğütülmüş ham ve kalsine edilmiş sepiyolitin çimento ve GRC üretiminde puzolan olarak kullanılabilirliği ile ilgili önemli bulgular ortaya konulmuştur.
Hibrit lif ve mineral takviyeli yüksek performanslı polimer kompozit malzeme üretiminin araştırılması
Bu çalışma kapsamında, yüksek fiziksel, kimyasal ve mekanik özelliklere sahip, hibrit lif ve mineral takviyeli, yüksek performanslı, polimer kompozit üretimi gerçekleştirilmeye çalışılmıştır. Üretilen kompozitlerde, matris olarak ortoftalik ve izoftalik doymamış polyester reçinesi, takviye malzemesi olarak cam lifleri ve bazalt lifleri, mineral dolgu malzemesi olarak silis kumu, kuvars kumu ve bazalt kumu kullanılmıştır. Kompozit malzeme üretiminde yapılan deneysel çalışmalar 3 aşamadan oluşmuştur. İlk aşamadaki deneysel çalışmalar, farklı oranlarda başlatıcı ve hızlandırıcı kullanılarak hazırlanmış doymamış polyester reçine kompozit karışımları üzerinde gerçekleştirilmiştir. İkinci aşamada, bu reçine karışımları içerisine farklı türde ve farklı tane dağılımına sahip dolgu malzemeleri tek tek ve hibrit olacak şekilde karıştırılarak kompozit malzemenin özellikleri geliştirilmeye çalışılmıştır. Üçüncü ve son aşama da ise, kompozit malzemenin her açıdan en iyi özelliklere sahip olmasını sağlamak ve sonuç olarak mevcut piyasada kullanılan malzemelere alternatif bir kompozit malzeme üretmek amacıyla, birinci ve ikinci aşamada yapılan deneysel çalışmalar neticesinde, optimum reçine tüketimi sağlayan ve aynı zamanda en iyi fiziksel ve mekanik özelliklere sahip dolgulu reçine karışımları içerisine, farklı türde ve farklı hacim oranlarında kırpılmış lif takviye malzemeleri ilave edilmiş ve oluşturulan hibrit lif takviyeli kompozit malzemeler üzerinde nihai deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizler neticesinde, hem ortoftalik hem de izoftalik reçine için kürlenme ısısının ve polimerizasyonun kontrol edilebildiği optimum reçine karışımının, %1 başlatıcı ve %1 hızlandırıcı oranında elde edildiği belirlenmiştir. Bu karışım oranlarına sahip ortoftalik reçineler ile üretilen F0,8 tane dağılımına sahip silis dolgulu kompozitlerin daha az reçine tükettiği ve daha yüksek mekanik özelliğe sahip olduğu görülmüştür. Lifli kompozitlerde ise, "F 0,8" tane dağılımlı kuvars dolgulu %10 cam lifli kompozitlerin en iyi mekanik özelliklere sahip olduğu belirlenmiştir. Ancak, "F 0,8" tane dağılımlı silis dolgulu %10 cam lifli kompozitlerin mekanik özelliklerinin de makul derecede iyi olması ve en az reçine tüketen karışım olması nedeniyle tercih edilebileceği kanaatine varılmıştır.
Yüksek performanslı çimento bağlayıcılı odun lifli levha üretiminin araştırılması
Yüksek performanslı çimento bağlayıcılı odun lifli levha üretimi gerçekleştirilerek ülkemizde üretimi yapılmayan bir çimentolu odun lifli levha kompozit üretilmesi bu çalışmanın ana hedefidir. Çalışma sonucunda kullanıcıların ihtiyaçları doğrultusunda farklı tiplerde yüksek performanslı odun lifli levha kompozit üretimi gerçekleştirilerek en uygun üretim şartları belirlenmiştir. Çalışmada çevre dostu, sağlığa zararsız, mekanik özellik bakımından çimentolu yonga levhaya göre daha yüksek direnç özelliklerine sahip çimento bağlayıcılı odun lifli levha üretimi gerçekleştirilmiştir. Levhaların üretiminde bağlayıcı olarak CEM I 42,5R tipi Portland çimentosu kullanılmıştır. Farklı yoğunluklarda üretilecek olan levhalarda genleştirilmiş kil ve pirinç kabuğu gibi malzemeler farklı oranlarında kullanılmıştır. Çalışma kapsamında çimentolu lif levhaların fiziksel ve mekanik özelliklerinin belirlenmesi için birim hacim ağırlık, su emme miktarı, kalınlık artış oranı, rutubet miktarı, eğilme dayanımı, elastikiyet modülü, yüzeye dik çekme direnci ve vida tutma direnci deneyleri yapılmıştır. Deneyler sonucunda yüksek mekanik özelliklere sahip çimentolu lif levhaların üretimi başarı ile gerçekleştirilmiştir.
Farklı türdeki polimer bağlayıcılı ve elyaf takviyeli hibrit kompozitlerin performansının incelenmesi
Bu çalışmada, yüksek mekanik özelliklere sahip farklı türdeki polimer bağlayıcılı ve elyaf takviyeli hibrit kompozitlerin üretimi gerçekleştirilmeye çalışılmıştır. Üretilen hibrit kompozitlerde, matris olarak ortoftalik, izoftalik, tereftalik doymamış polyester reçineleri ve bisfenol-A bazlı vinilester reçine kullanılmıştır. Takviye malzemesi olarak kırpılmış E-tipi cam elyaflı kullanılmıştır. Deneysel çalışmalar 3 aşamadan oluşmuştur. İlk aşamada, ortoftalik, izoftalik ve tereftalik polyester reçinelerin epoksi bazlı vinilester reçine ile iki tabakalı plakaları üretilerek ara yüzey uyumu SEM görüntüleri incelenmiştir. İkinci aşamada, farklı tipteki reçinenin ikili ve üçlü hibrit karışımlarının 10 farklı kombinasyonu hazırlanarak bireysel özellikleri geliştirilmeye çalışılmıştır. Bu aşamada öncelikle hibrit karışımlarının fiziksel ve mekanik testleri ile termal analizleri yapılmıştır. Sertleşen plakalar 50 ºC, 80 ºC ve 110 ºC de 1'er saat olmak üzere toplamda 3 saat kürleştirilmiştir. Son aşamada ise; hazırlanan reçine karışımlarına ağırlıkça %5, %10 ve %20 oranlarında kırpılmış E tipi cam elyafı takviye edilerek hibrit kompozitler üretilmiş ve mekanik testleri gerçekleştirilmiştir. SEM görüntüleri incelendiğinde, numune plaka ara yüzeylerinde yeterince homojen yapışma sağlandığı görülmüştür. Hibrit karışımlarda elde edilen pik ekzoterm sıcaklığının 180 °C ila 190 °C arasında elde edildiği ve Barcol sertlik değerleri ile birlikte değerlendirildiğinde tüm karışımların yeterli kürleşmeyi sağlandığı sonucuna varılmıştır. Yapılan analizler neticesinde, hazırlanan tüm hibrit reçine karışımları arasında en yüksek çekme dayanımı ortoftalik-tereftalik-vinilester (OTV) karışımı için; vinilester ham reçine ile kıyaslandığında %11,1 daha yüksek bulunmuştur. En yüksek eğilme ve charpy darbe dayananımı ise ortoftalik-izoftalik-vinilester (OIV) reçine için; vinilester ham reçine ile kıyaslandığında %4,3, ortoftalik ham reçine ile kıyaslandığında %23,9 daha yüksek olarak bulunmuştur. Matris reçine hibridizasyonu elyaf takviyesi ile güçlendirildiğinde, elyaf oranı arttıkça, mekanik özelliklerin arttığı ve en yüksek mekanik özelliklerin %20 elyaf oranında elde edildiği ve elyaf oranı arttıkça hibrit reçine karışımlarının mekanik özelliklerinin yükseldiği görülmüştür. Karışımların HDT ve FT-IR analizleri incelendiğinde reçine ve hibrit karışımlarında istenen moleküler aderansların ve çapraz ağ yapısının yeterli polimerleşmenin gerçekleştirdiği sonucuna ulaşılmıştır.
Cam lifi takviyeli betonlarda olgunluk indeksi yöntemi ile eğilme ve basınç dayanımlarının tahmin modelinin geliştirilmesi
Cam lif takviyeli betonlar (GRC-CTB) yüksek mekanik ve fiziksel özelliklere sahip olması nedeniyle inşaat sektöründe kullanımı giderek yaygınlaşmaktadır. Normal betonlardan farklı olarak çok düşük kalınlıklarda kabuk elemanlar olarak üretilmekte bu yönüyle çevresel etkiler açısından da sürdürülebilirlik kriterlerine katkı sağlamaktadır. Ayrıca kabuk elemanların tasarımında basınç dayanımından daha çok eğilme ve çekme dayanımları ana kriterler olarak kullanılmaktadır. Betonun üretim sonrası kalıpta bekleme süreleri ile söküm sürelerinin doğru bir şekilde izlenmesi, doğru zamanda kalıptan çıkarma işleminin başlatılabilmesi çok önemlidir. Kalıptan söküm sürelerinin belirlenmesinde tahribatlı test yöntemleri ile dayanımların belirlenmesi erken yaş dayanımları için uygulanabilir değildir. Bu amaçla erken yaşlardaki dayanım gelişiminin izlenmesi için çeşitli yöntemler mevcuttur. Beton dayanım gelişimini tahmin eden tahribatsız yöntemlerden biri olan olgunluk metodu; zamanın ve sıcaklığın malzemenin özellikleri üzerindeki ortak etkisini inceleyen ve aynı olgunluğa ulaşmış aynı karşıma sahip betonların aynı özelliğe sahip olduğu varsayımına dayanan tahribatsız bir yöntemdir. Bu yöntemle özellikle betonun erken yaşlardaki dayanım gelişimi çevresel etkilerde göz önünde bulundurularak değerlendirmek mümkün olmakta ve kalıp alma süreleri de kontrol edilebilmektedir. Literatürde bu yöntemde olgunluk ve basınç dayanımı ilişkisi kullanılarak tüm bu parametreler kontrol edilmektedir. Lif takviyeli betonlarda ise kritik olan dayanım değeri basınç dayanımından daha çok eğilme dayanımı olmaktadır. Bu çalışmada; cam lifi takviyeli betonlarda olgunluk indeksi yöntemi ile eğilme ve basınç dayanımının tahmin modelinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda % 0, 1, 2 ve 3 oranlarında cam lif takviyeli betonlar üretilmiştir. Her tip betonun C değerlerinin belirlenmesi için Ağırlıklı Olgunluk Yöntemi kullanılmıştır. Devamında üretilen betonlardan hem basınç hem de eğilme örnekleri içerisine yerleştirilen sıcaklık sensörleri ile 1, 2, 3, 5, 7, 14, 28 ve 56. günlerde sıcaklık ölçümleri gerçekleştirilerek olgunluk indeksi değerleri hesaplanmıştır. Aynı günlerde farklı oranlarda cam lifi takviye edilmiş örnekler üzerinde basınç ve eğilme dayanımı değerleri ile yoğunluk ve Leeb sertlik ölçümleri yapılmıştır. Elde edilen veriler kullanılarak lif takviyeli betonlarda lif miktarına bağlı olgunluk-basınç dayanımı, olgunluk-eğilme dayanımı ilişkileri ortaya konulmuştur. Bu veriler ışığında cam lifi takviyeli betonlar için yeni bir olgunluk-dayanım ilişki modeli önerilmiştir.
Hibrit lif ve mineral takviyeli yüksek performanslı polimer kompozit boru üretiminin araştırılması
Bu çalışma kapsamında, polimer kompozit boru üretim tekniklerinden savurma döküm metodunu kullanarak yüksek fiziksel ve mekanik özelliklere sahip, hibrit lif ve mineral takviyeli, yüksek performanslı, polimer kompozit boru üretimi gerçekleştirilmeye çalışılmıştır. Üretilen kompozit borularda, matris olarak ortoftalik ve doymamış polyester reçinesi, takviye malzemesi olarak cam lifleri ve bazalt lifleri, mineral dolgu malzemesi olarak silis kumu kullanılmıştır. Kompozit boru üretimi için yapılan çalışmalar 4 aşamadan meydana gelmektedir. Birinci aşamada, farklı oranlarda bazalt ve cam lif kullanımıyla hibrit lif takviyeli kompozit boru üretimi yapılmıştır. İkinci aşamada, Fuller 0,8 tane dağılımına sahip silis dolgulu hibrit mineral ve cam lif takviyeli kompozit boru üretimi gerçekleşmiştir. Üçüncü aşamada, belli bir tanecik dağılımına sahip hibrit mineral takviyeli borular daha az reçine kullanımı ile üretimi gerçekleştirilmiştir. Dördüncü aşamada savurma döküm metodu ile üretilen hibrit lif ve mineral takviyeli CTP kompozit boruların mekanik ve fiziksel testlere tabi tutulmuştur. Mekanik test kapsamında rijitlik, eksenel çekme ve çembersel çekme deneyleri; fiziksel test kapsamında yakmada kayıp deneyleri uygulanmıştır. Deneyler sonucunda bazalt lif takviyeli boruların mekanik özelliklerinin arttığı fakat fiziksel özelliklerinin bozulduğu ve üretim sırasında kolay ıslanmadığı bundan dolayı da reçine sarfiyatının arttığı görülmüştür. F0,8 tane dağılımına sahip silis dolgulu hibrit mineral takviyeli CTP boruların mekanik ve fiziksel özelliklerinin sabit kaldığı görülmüştür. Silis kumunun daha az reçine sarfiyatı ile üretildiği CTP borularda ise mekanik değerlerin standart değerlerin üzerinde olduğu görülmüştür. Hibrit lif ve mineral kullanımı ile bazı boru mekanik özelliklerinde iyileşmeler sağlanmıştır.
Karma lif kullanılan yüksek performanslı nano beton üretimi
Yüksek performanslı beton üretimine dünyada birçok ülke özel bir önem vermektedirler. Bu anlamda son yıllarda beton teknolojisindeki gelişmeler ile yüksek dayanımlı ve lif takviyeli betonlar yeni bir kompozit yapı malzemesi olarak ortaya çıkmış ve çeşitli uygulamalarda kullanımları yaygınlaşmıştır. Ayrıca; beton teknolojisi alanında diğer bilim ve mühendislik dallarında olduğu gibi nano teknolojideki gelişmeleri de yakından takip edilmekte ve olası yeni uygulama alanları ortaya çıkmaktadır. Yüksek dayanım elde etmek için nano partiküllerin yapı malzemelerinde kullanımı her geçen gün daha da ilgi çekmektedir. Bu çalışmanın amacı; karma lif kullanılan yüksek performanslı nano beton üretimidir. Bu amaçla üretilen beton örneklerinde silis, bazalt ve kuvars olmak üzere 3 farklı agrega nano filler malzeme olarak TiO2, takviye malzemeler olarak ise kırpılmış cam, bazalt ve PVA lifler kullanılmıştır. Çalışma kapsamında ilk etapta lifli karışımlarda kullanılacak agrega türü ve tane dağılımı belirlemek amacı ile silis, bazalt ve kuvars agregaları ile 4 farklı tane dağılımı (AFS 30-35, F-0,5, F-0,8, F-1) ve %1 oranında TiO2 katkılı betonlar üretilerek yüksek dayanım veren beton karışımı elde edilmiştir. En yüksek dayanımı veren agrega türü ve tane dağılımına sahip olan beton karışımına cam, bazalt ve PVA fiberler tek tek ve karma olarak %1, %2 ve %3 oranında katılarak lifli yüksek performanslı nano beton örnekleri üretilmiştir. Üretilen beton örnekleri üzerinde slamp, birim hacim ağırlık, su emme, basınç dayanım ve eğilme dayanım deneyleri gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak; liflerin beton basınç dayanımı üzerine önemli bir katkısı olmadığı, ancak eğilme dayanımlarını arttırdığı, karma lif kullanımı ile farklı özelliklere sahip betonların üretilebileceği ancak mekanik özelliklerde tekli lif kullanımına göre dayanım değerlerinde önemli farklılıkların olmadığı, nano materyal olarak TiO2 kullanımı ile mekanik özelliklerde yaklaşık %5 lik bir iyileşmenin sağlandığı görülmüştür. Anahtar sözcükler: Karma lif, Yüksek performanslı beton, Nano beton.
Karma puzolanların kullanıldığı yüksek performanslı nano beton üretimi
KARMA PUZOLAN KULLANILAN YÜKSEK PERFORMANSLI NANO BETON ÜRETİMİ Volkan ÖZDAL Düzce Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi Danışman: Prof. Dr. Serkan SUBAŞI Temmuz 2019, 93 sayfa Yapıların dış ortam etkilerine karşı daha dayanıklı ve daha uzun servis ömrüne sahip olması beklenmektedir. Bundan dolayı son yıllarda beton teknolojisinde meydana gelen gelişmelerle yüksek performanslı betonlar üretilebilmiştir. Yüksek performanslı beton, mekanik özelliklerinin yanında durabilite özellikleri bakımından da iyileştirilmiş bir betonu ifade etmektedir. Betonun durabilite özelliklerinin iyileştirilmesi için puzolan kullanımı giderek yaygınlaşmaktadır. Beton üretiminde aynı zamanda tasarruf sağlayan uçucu kül, silis dumanı, metakaolin ve yüksek fırın cürufu gibi puzolanik malzemeler kullanılmaktadır. Puzolanların belirli oranda çimento ile yer değiştirilerek kullanılması her geçen gün daha çok araştırılan bir konu olmaktadır. Çünkü bu mineral katkıların kullanımı; ince taneli olmaları ve puzolanik reaksiyona girmeleri dolayısıyla betonun mekanik özelliklerini geliştirmekle birlikte, daha yeşil ve temiz bir doğa elde etmeyi mümkün kılan büyük bir adımdır. Aynı zamanda beton özelliklerinin iyileştirilmesi için nano materyallerin kullanımı da giderek artmaktadır. Bu çalışmanın amacı karma puzolan kullanılan yüksek performanslı nano beton üretimidir. Bu amaçla üretilen beton numunelerinde bazalt agregası ile nano filler malzeme olarak TiO2 kullanılarak puzolanik malzeme olarak metakaolin ve yüksek fırın cürufu tekli veya karma olarak kullanılmıştır. Çalışmada ilk olarak bazalt agregası ile 3 farklı tane dağılımına sahip beton karışımları hazırlanmıştır. En yüksek dayanım veren tane dağılımına sahip betonlara tekli olarak %5, %10 ve %20 oranında metakaolin ve yüksek fırın cürufu katılmıştır. Ayrıca puzolanlar farklı oranlarda karıştırılarak beton karışımlarına katılmıştır. Üretilen beton örnekleri üzerinde basınç dayanımı, su emme ve eğilme dayanımı deneyleri gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak puzolanların karma olarak kullanılabilirliği denenmiş ancak tekil olarak kullanımlarda mekanik özelliklerde dayanım değerinin daha iyi olduğu görülmüştür. Nano materyal kullanımını ile dayanım değerlerinde artış sağlanmıştır. Anahtar sözcükler: Puzolan, Nano materyal, Beton, Dayanım.