Karbon kaynaklı malzeme katkılı beton harcının fiziksel ve kimyasal özelliklerinin araştırılması: bir deneysel tasarım tabanlı çok yanıtlı optimizasyon uygulaması

Çok yanıtlı optimizasyon yöntemi olan TOPSIS (İdeal çözümlere yakınlık yoluyla tercihlerin sıralanması tekniği) Tabanlı Taguchi metodunun kullanılarak ürün kalitesinin iyileştirilmesinin amaçlandığı bu çalışmada, birinci bölümünde, grafitten Hummers metodu ile Grafen Oksit (GO) sentezi ve GO'nun NaBH4 kullanarak kimyasal indirgenmesi (rGO) sürecinin çok yanıtlı optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. İkinci bölümüde ise, sentezlenen yüksek miktarlardaki GO ve rGO ile Grafen Oksit katkılı çimento harcı (GO-BETON) ve Karbon Kaynaklı çimento (KK-BETON) harcı üretilmiştir. GO ve rGO'in çok yanıtlı optimizasyonu için belirlenen kalite kriterleri sırası ile D piki yoğunluğunun G piki yoğunluğuna oranı (D/G), 2D pik şiddeti (I2D), D+D' pik yoğunlukları, kristal boyutu (KB), yüzey pürüzlülüğü (Sr) ve karbonun oksijene atomik oranı (C/O) seçilmiştir. Seçilen kalite kriterlerinden D/G, C/O, KB ve Sr'den sırasıyla GO sentezi için %19,36, %15,19, %58,92, %40,10 ve rGO sentezi için %1,51, %101,82, %48,05, %57,49 iyileşme oranları elde edilmiştir. Böylelikle ilk aşama tamamlanmış ve büyük ölçekte GO ve rGO üretimi için optimum karışım oranları belirlenmiştir. İkinci bölümde üretilen çimento harcları için (GO-BETON ve KK-BETON) çok yanıtlı optimizasyonu için kalite kriterleri, termal iletkenlik ve ısı kapasitesi değerleri, su emme yüzdesi (SE), ultrasonik ses hızı (USH), basınç dayanımı (BD) ve sülfürik asit direnci (AKK) olarak belirlenmiştir. Çimento harcı deneyleri için seçilen 56 günlük termal iletkenlik, 56 günlük ısı kapasitesi değerleri, 28 günlük SE, USH, BD ve AKK kalite kriterleri için iyileşme oranları sırasıyla GO-BETON için %10,9, -%6,5, %10,83, %-1,99, %67,23 ve 59,62, KK-BETON için sırasıyla %18,95, -%1,72, -%9,47, -%0,4, %33,91 ve % 44,55 olarak elde edilmiştir. Çalışma sonuçları çimento harcı tasarımlarında kullanılan grafen oksit ve karbon fiberin, üstün kimyasal direnç ve basınç dayanım özelliği sebebi ile kanalizasyon hatları, baraj ve liman betonları gibi korozyona dayanıklı beton uygulamalarında kullanımının uygun olduğunu göstermiştir.