Nano selüloz lif katkısının çimento esaslı sistemlerin reolojik ve mekanik özelliklerine etkileri
Effects of nano cellulose fiber on rheological and mechanical properties of cement-based systems
- Tez No: 1002664
- Danışmanlar: DOÇ. DR. DİDEM OKTAY, DOÇ. DR. BÜŞRA AKTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Malzemeleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Nano selüloz lifler (NSL), yüksek özgül yüzey alanı, yenilenebilir ham madde kaynağı ve yüksek mekanik özellikleri sayesinde çimento esaslı sistemlerde çevreye uyumlu ve etkili bir katkı malzemesi olarak dikkat çekmektedir. Ancak nano selüloz liflerinin güçlü hidroksil bağları nedeniyle topaklanmaya eğilimli olması, çimento matrisi içerisinde homojen dağılımın gerçekleşmesini zorlaştırmaktadır. Bu nedenle, liflerin uygun bir yöntemle dağıtılması ve karıştırılması, çimento esaslı sistemlerde reolojik, sertleşmiş hal ve kırılma özelliklerinin iyileştirilmesi açısından önemlidir. Bu tez çalışmasında, çimento ağırlığına göre farklı oranlarda NSL içeren çimento esaslı karışımlar üç farklı yöntemle (sadece su ile, su + süper akışkanlaştırıcı ile, su + süper akışkanlaştırıcı + pluronik asit ile) dağıtılarak ve en uygun dağıtma yöntemi belirlenerek reolojik özellikler, mekanik özellikler ve kırılma parametreleri kapsamlı olarak incelenmiştir. Tüm karışımların homojen dağılımını sağlamak amacıyla ultrasonik banyo yöntemi kullanılmıştır. Nano selüloz lif ilavesinin, lif oranına bağlı olarak karışımların reolojik davranışını belirgin şekilde etkilediği özellikle artan lif içeriği ile birlikte, çimento esaslı kompozitlerin akış dirençlerinin yükselmesini sağlamıştır. Kayma gerilmesi değerleri için nano selüloz lif içeriğine ve karıştrıma metotlarına göre farklı sonuçlar gözlemlenmiştir. Nano selüloz lif ilavesinin basınç ve eğilme dayanım gelişimini olumlu yönde etkilediği tespit edilmiştir. Karışımların çatlak ilerlemesi üzerindeki etkileri ise kırılma enerjisi, kırılma tokluğu ve yük– çatlak ağzı açıklığı gibi kırılma parametreleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Nano selüloz lif ve bazalt lif ilavesinin çimento matrisinde enerji yutma kapasitesini artırdığını, çatlak ilerlemesini geciktirdiğini ve daha sünek bir kırılma davranışı sağladığını ortaya koymuştur. Genel olarak deneysel bulgular %1,0 NSL ilavesinin incelenen parametreler açısından optimum performansı sağladığını göstermektedir. Elde edilen sonuçlar taramalı elektron mikroskopisi (SEM) ile desteklenmiştir. Bu çalışma, ultrasonik banyo yöntemiyle dağıtılan nano selüloz liflerinin, uygun oranlarda kullanılması hâlinde çimento esaslı malzemelerin reolojik davranışını, mekanik performansını ve kırılma özelliklerini birlikte iyileştiren, çevreye uyumlu bir malzemesi olarak katkı sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Nano cellulose fibres (NSL) are attracting attention as an environmentally friendly and effective additive in cement-based systems due to their high specific surface area, renewable raw material source, and high mechanical properties. However, the tendency of nano cellulose fibres to agglomerate due to their strong hydroxyl bonds makes it difficult to achieve homogeneous distribution in the cement matrix. Therefore, it is important to disperse and mix the fibres appropriately to improve the rheological, hardened state, and fracture properties in cement-based systems. In this thesis study, cement-based composites were produced by using NSL at proportions of different ratio of the binder weight, with nano material dispersed in different environments (just water, water + superplasticizer, water+ superplasticizer + pluronics acid). The most effective dispersion method was determined, and the rheological properties, mechanical performance, and fracture parameters of the mixtures were comprehensively investigated. To ensure homogeneous dispersion in all mixtures, an ultrasonic bath method was employed. The addition of nano-cellulose fibres has significantly affected the rheological behaviour of the mixtures, particularly with increasing fibre content, leading to an increase in the plastic viscosity values of the mixtures. The threshold shear stress values, however, showed different values depending on the NSL ratios and distribution methods. The addition of nano cellulose fibres has been shown to promote the formation of a denser microstructure in the cement matrix and positively affect the development of compressive and flexural strength. The effects on crack propagation in the mixtures were evaluated using fracture parameters such as fracture energy, fracture toughness, and load–crack tip opening. It has been demonstrated that the addition of nano-cellulose fibres and basalt fibres increases the energy absorption capacity in the cement matrix, delays crack propagation, and provides a more ductile fracture behaviour. Overall, the experimental findings indicate that a 1.0% NSL addition provides optimal performance in terms of the parameters examined. The results obtained were supported by scanning electron microscopy (SEM). This study contributes to the development of an eco-friendly material that improves the rheological behaviour, mechanical performance and fracture properties of cement-based materials when nano-cellulose fibres dispersed using the ultrasonic bath method are used in appropriate proportions.
Benzer Tezler
- Malt posasından hemiselüloz bazlı filmlerin eldesi ve gıda ambalajı yönünden karakterizasyonu
Production of hemicellulose-based films from brewer's spent grain and characterization for food packaging
BUSE SEZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜRBÜZ GÜNEŞ
- Çevre dostu ve doğal bileşenler içeren antibakteriyel nano lif ve yara iyileştirici örtü eldesi
Production of antibacterial nano-fibers and wound-healing dressing containing eco-friendly and natural compounds
HAZAL GERGEROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Polimer Bilim ve TeknolojisiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HÜSEYİN AVCI
- Production of cellulose nanowhiskers reinforced elastomeric nanofibers with electrospinning technique
Selüloz nanowhisker ile güçlendirilmiş elastomerik nano liflerin elektroeğirme yöntemi ile üretilmesi
ONUR AYAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURAY UÇAR
- Nanofiber selüloz katkılı kireç esaslı enjeksiyon malzemelerinin taze ve sertleşmiş haldeki özelliklerinin incelenmesi
Investigation fresh and hardened state properties of lime based grouts incorporated with cellulose nanofiber
ALİ SAYAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DİDEM OKTAY
- Nano-mikro ölçekli parçacıklar için yeni filtre malzemesi geliştirilmesi
Development of new filter materials for the nano and/or micro scale particles
ZEKİ TOK
Doktora
Türkçe
2024
KimyaDokuz Eylül Üniversitesiİş Sağlığı ve Güvenliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADRİYE ERTEKİN