Self-healing of high-performance fibre-reinforced cementitious composites
Yüksek performanslı fiber donatılı çimento esaslı kompozitlerin kendi kendini iyileştirmesi
- Tez No: 350509
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET ALİ TAŞDEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 119
Özet
Betondaki çatlakların betonun mekanik özelliklerine ve durabilitesine pek çok negatif etkisi vardır. Rötre ve donma-çözülme gibi bazı olaylar çatlakların oluşma sebepleri arasında gösterilebilir. Çatlaklar betonda performans düşüklüğüne ve betonun servis ömrünün azalmasına neden olabilir. Çatlakların engellenmesi yapıların servis ömrünün uzamasını sağlamakta ve özellikle su geçirimsiz yapılarda büyük önem arzetmektedir. Birçok araştırmacı son yıllarda betonun kendi kendini iyileştirmesi konusunda araştırma yapmaktadır. Betonun kendi kendini iyileştirmesi yöntemi çatlakların engellenmesi ve mekanik ve durabilite özelliklerinin geri kazandırılması konusunda bilinen bir metod haline gelmiştir. Betonun kendi kendini iyileştirmesi yapıların servis ömrünü uzattığı gibi durabilite özelliklerini de iyileştirmektedir. Böylece yapıların tamir masraflarının ve yeni yapı ve hammadde ihtiyaçlarının azaltılması bakımından bu metod ekonomik ve çevreci bir çözüm oluşturmaktadır. Betonun kendi kendini iyileştirmesi mekanizması çoğunlukla çatlak boyunca suyun mevcudiyetiyle beton içerisinde hidrate olmamış çimentonun hidrate olmasına ve kalsit oluşumuna dayanmaktadır.Bu çalışmada yüksek performanslı fiber donatılı betonların kendi kendini iyileştirmesi araştırılmıştır. Bu çalışmada 4 tabakalı tekstil donatılı betonlar yüksek performanslı fiber donatılı beton olarak seçilmiştir. Numune üretimi için iki farklı beton karışımı kullanılmıştır. Birinci grup beton karışımında bağlayıcı malzeme olarak CEM I çimentosu ikinci grup beton karışımında ise CEM III, uçucu kül ve silis dumanı kullanılmıştır. Üçüncü grup karışımlarda ise süper absorban (su emici) polimerlerin betonun kendi kendini iyileştirmesine etkisinin incelenmesi için söz konusu polimerler birinci grup beton karışımı ile aynı içeriğe sahip olan karışımlar üretilmiştir. Deney numuneleri 500x100x14 mm boyutlara sahip dikdörtgen prizmalardır. Numuneler kalıptan alındıktan sonra plastik folyolar ile kaplanmış ve laboratuvar şartlarında 28 gün bekletilmişlerdir. Sonrasında numunelerde kontrollü çatlakların sağlanması için eksenel çekme testi 3mm/m deformasyon kontrollü olarak gerçekleştirilmiştir. Bununla birlikte, iki çeşit ıslanma kuruma çevrimi söz konusu betonların karşılaşacabileceği çevresel koşulları temsil etmektedir. Numuneler laboratuvar koşullarında bekletilme, su içerisinde bekletilme, ıslanma kuruma çevrimi-I (numunelerin 1 saatlik su kürünün ardından laboratuvar şartlarında 23 saat bekletilmesi) ve ıslanma kuruma çevrimi-II (numunelerin 1 saatlik su kürünün ardından laboratuvar şartlarında 71 saat bekletilmesi) kür koşullarına maruz bırakılmıştır. Numuneler bu kür koşullarında 2 ve 4 hafta kürlenmiştir. Betonun kendi kendini iyileştirmesinin gözlemlenmesi amacıyla mekanik testler ve mikroskobik analizler yapılmıştır. Bu amaçla çalışmada eksenel çekme testleri, optik mikroskop analizleri, taramalı electron mikroskobu çalışmaları, EDX analizleri ve civalı porozimetre testleri (MIP) yürütülmüştür. Çalışmada ulaşılan sonuçlar şöyle özetlenebilir: Betonun kendi kendini iyileştirmesi sonucu çatlaklarda oluşan maddeler su kürü ve ıslanma kuruma çevrimleri sonucu oluşmuştur ve bu maddeler betonun mekanik özelliklerini geri kazanmasında etkili olmuşlardır. Laboratuvar şartlarına maruz bırakılan numunelerde herhangi bir kendi kendini iyileştirme aktivitesi görülmemiştir. Daha uzun süreli su kürü ve ıslanma kuruma çevrimleri, numunelerin mekanik özelliklerinin geri kazanılmasında kısa sureli kür ve çevrimleregöre daha etkili olmuştur. Bağlayıcı malzemesi CEM I çimentosu olup 4 hafta boyunca su kürü ve ıslanma kuruma çevrimine maruz bırakılan numuneler en iyi kendi kendini iyileştirme özelliğini göstermişlerdir. Numunelerde bulunan çatlaklar içerisinde su varlığı ile devam eden çimento hidratasyonu bunun en önemli nedenidir. Süper absorban polimerlerin beton karışımına eklenmesi çatlaklarda kür sonucu devam eden hidratasyonu desteklemesinin yanında daha az sayıdaki ıslanma kuruma çevrimlerinde betonun mekanik özelliklerinin geri kazanılmasında etkili olmuştur. Betonda oluşan çatlaklarda suyun bulunması betonun kendini iyileştirmesi için en önemli faktördür. Puzolanik reaksiyonların betonun kendini iyileştirmesini desteklediği görülmüştür. Betonun kendini iyileştirmesi sonucu çatlaklarda oluşan maddeler genellikle C-S-H fazı ve kalsittir. Civalı porozimetre testinde ise kür uygulanmış numunelerin kür uygulanmamış numunelere göre daha küçük boşluk boyutu dağılımına ve daha yoğun bir iç yapıya sahip olduğu gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Cracks in the concrete have many negative effects on durability and mechanical properties. Shrinkage and freezing-thawing can be mentioned as some reasons of cracks. They may cause loss of performance and decrease service life of concrete. Preventing cracks is important especially for watertight structures and for prolonging the service life. Many researchers have searched self-healing in recent years and it has become a common method for preventing cracks and recovery of strength and durability properties of concrete. Self-healing of concrete increases the service life of structures and durability properties of concrete structures. However self-healing of concrete is an economic and ecologic solution. The mechanism of self-healing mostly depends on continued hydration and formation of calcites in the cracks with the presence of water.The self-healing of high performance fiber reinforced concrete was investigated in this study. Four layered textile reinforced concrete specimens were chosen as high performance fiber reinforced concrete. Two concrete mixtures were desgined for production of specimens. The binder in the first mixture was pure Portland cement (CEM I) and in the second mixture the binders were CEM III, fly ash and silica fume. Super absorbent polymers were added to the first composition as the third mixture group to observe the effect of super absorbent polymers to self-healing. Specimens were cast as rectangular prisms with the dimensions of 500x100x14 mm. After demoulding they were wrapped in plastic foil and kept in the climate room for 28 days. Tensile test was chosen for controlled pre-cracking, the displacement ratio was 3mm/m. After pre-cracking specimens were exposed to different curing conditions and durations for 2 and 4 weeks. Two types of wet-dry cycles were chosen to simulate the outdoor environment conditions. Specimens were exposed to air, water, wet-dry cycle-I (water curing during 1 hour then laboratory climate during 23 hours) and wet-dry-II (water curing during 1 hour then laboratory climate during 71 hours). The curing durations were 2 and 4 weeks. Mechanical tests and microscopic analysis were done for observing self-healing. Uniaxial tensile test, optical microscope analysis, thin sections analysis, scanning electron microscopy, EDX analysis and MIP tests were performed in the study. It can be concluded that self-healing products, which were attached to cracks after water and wet-dry exposures, are leading to recovery of mechanical performance. Air curing showed no self-healing in all groups. Longer curing is increasing mechanical healing performance for water curing and wet-dry cycling. Specimens that were produced with CEM I cement and cured for longer time showed the best self-healing behavior because of unhydrated cement left after hydration. Addition of SAP materials supported further hydration and showed positive mechanical effect for less time wet-dry cycle. Presence of water in the crack is the most important factor for self-healing.capacity for pure Portland cement was the highest. Newly formed self-healing products in the cracks were mostly combination of C-S-H phases and calcites. Denser structures were observed after self-healing exposures in MIP tests
Benzer Tezler
- Production of engineered cementitious composites with waste materials of Mugla region
Muğla bölgesi atık malzemeleri ile tasarlanmış çimentolu kompozit üretimi
OLKAN İLTER TAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
İnşaat MühendisliğiMuğla Sıtkı Koçman Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SÜLEYMAN BAHADIR KESKİN
- Çimento bağlayıcılı kompozitlerde kendiliğinden iyileşme davranışının nano malzemelerle hızlandırılması
Accelarating of self-healing behavior of cementitious composites through nano materials
VADOOD FARZANEH
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
İnşaat MühendisliğiGazi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ŞAHMARAN
- Jeopolimer bağlayıcılı sünek kompozitlerde otojen kendiliğinden iyileşme davranışının taşınma özellikleri bakımından incelenmesi
Investigation of autogenous self-healing behaviour of ductile geopolymer composites through transport properties
MUHAMMED FARUK GÜNAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
İnşaat MühendisliğiKırıkkale Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜRKAN YILDIRIM
- Investigation of microcapsule based self-healing in cement base materials
Çimento esaslı malzemelerde mikrokapsül esaslı kendi kendine iyileşmenin araştırılması
DOĞA EYİCE
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
İnşaat MühendisliğiDokuz Eylül Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT YAZICI
- Osteokondral defektlerin onarımında kullanılmak üzere kriyojel-nanofiber çift katmanlı doku iskelelerinin üretimi ve karakterizesyonu
Production and characterization of cryogel-nanofiber bi-layered scaffolds for use in the repair of osteochondral defects
BURCU SAKIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Kimya MühendisliğiMersin ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİMET KARAGÜLLE