Polimer esaslı beton kaplamalarının aderans ve mekanik özelliklerinin deneysel ve analitik olarak incelenmesi
Experimental and analytical investigation on the bonding and mechanical properties of polymer concrete overlays
- Tez No: 742360
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MERAL OLTULU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Malzemeleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 119
Özet
Amaç: Bu çalışmada mermer tozu, silis dumanı ve nano silikon dioksit (n-SiO2) içeren polimer kompozitlerin mekanik özellikleri, beton ile aderans dayanımı deneysel ve analitik olarak incelenmiştir. Yöntem: Bu çalışma başlıca dört aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşama; literatür araştırmasına dayanarak atık ve nano malzemeler içeren polimer kompozitlerin mekanik özelliklerinin tespitini, ikinci aşama; SEM/EDS ve FTIR testleri yapılarak polimer kompozitlerin mikro yapısının incelenmesini, üçüncü aşama; polimer kompozitlerin eğimli kesme ve yarmada çekme deneyleri yapılarak beton ile arasında oluşturduğu aderans dayanımının ölçümlerini, dördüncü aşama; ABAQUS yazılımı kullanılarak, sonlu elemanlar modeli ile basınç, eğilmede çekme, yorulma ve aderans deneylerinin sonuçlarını içermektedir. Mekanik özeliklerinin tespitinde mermer tozu polyester reçinenin ağırlıkça %20, 25, 30 ve 40'ı oranlarında, silis dumanı ağırlıkça %2,5, 5, 7,5 ve 10'u oranlarında ve n-SiO2 ağırlıkça %0,5, 1, 1,5 ve 2'si oranlarında kullanılarak toplam 21 grup polimer kompozit üretilmiştir. Aderans özelliğinin belirlenmesinde ise mekanik özelliklerin tespit edildiği optimum orana göre belirlenen toplam 6 grup kompozit numune üretilmiştir. Bulgular: Polimer kompozitlere, farklı tane boyutlarındaki silika esaslı malzemelerin ilave edilmesinin, kompozitlerin mekanik özelliklerini önemli ölçüde iyileştirdiği gözlenmiştir. Kullanılan malzemeler ile üretilen PM30, PS5, PN1, PM30N1 ve PS5PN1 grupları, yapılan deneylerde en iyi mekanik performansı göstermiştir. Polimer ve beton arasındaki aderansı belirlemek için bu gruplara eğimli kesme ve yarmada çekme deneyleri uygulanmıştır. Deney sonuçlarından hareketle Mohr-Coulomb daireleri yapışma kuvveti ve içsel sürtünme açılarının bulunmasında kullanılmıştır. Yalnızca polimer içeren gruba kıyasla, aderans dayanımında PM30, PS5, PM30N1, PS5N1 ve PN1 gruplarında sırasıyla %40, 77, 256, 116 ve 128 oranında artış gözlenmiştir. Yapılan deneylerin sonlu elemanlar yöntemi ile ABAQUS yazılımı ile modellemesi yapılmıştır. ABAQUS'te elde edilen sayısal eğriler ile deneysel veriler iyi bir şekilde uyumlu çıkmıştır. Sonuç: Tekli veya ikili mermer tozu, silis dumanı ve n-SiO2 içeren polimer kompozit gruplarından, kontrol grubuna göre PM30, PS5, PN1, PM30N1 ve PS5PN1 grupları en iyi mekanik performans göstermiş olup bu grupların beton ile arasında oluşturduğu aderans dayanımı da kontrole göre daha iyi değerler almıştır.
Özet (Çeviri)
Purpose: In this study, the mechanical properties and adherence strength of polymer composites containing marble powder, silica fume and nano-silica (n-SiO2) were investigated experimentally and analytically. Method: This study consists of four main stages. The first stage includes the measurements of the mechanical properties of polymer composites containing waste and nanomaterials based on the literature. The second stage includes examining the microstructure of polymer composites by performing SEM/EDS and FTIR tests. The third stage includes measurements of the bond strength between polymer composites and concrete by performing slant shear and splitting tensile tests. The fourth stage includes the validation of compressive, fatigue, flexural and bond test results with the finite element model using ABAQUS software. In determining the mechanical properties, a total of 21 groups of polymer composites were produced by replacing polyester resin with 20, 25, 30 and 40% by weight of marble powder, 2,5, 5, 7,5 and 10% by weight of silica fume, and 0,5, 1, 1,5 and 2% by weight of nano-silica. In determining the bond strength, a total of 6 groups were produced by using the optimum ratio determined in the mechanical properties of marble dust, silica fume and nano-silica powders. Findings: The results of the experiments showed that the addition of different sizes of silica-based materials to polymer composites significantly improved the strength and other mechanical properties. Among the materials used, the PM30, PS5, PN1, PM30N1, and PS5PN1 groups showed the best mechanical performance. In order to measure the bond strength between polymer and concrete, slant shear and splitting tensile tests were used. Based on the experimental results, Mohr-Coulomb circles were used to find the adhesion and internal friction angles. In comparison to the neat polymer sample, the bond strength was improved by 40, 77, 256, 116, and 128% for PM30, PS5, PM30N1, PS5N1, and PN1, respectively. Compression and bond tests were modeled with the finite element method in ABAQUS software. The numerical curves obtained in ABAQUS and the experimental data were well matched. Results: Among the polymer composite groups containing sole or combined marble dust, silica fume and nano-silica, the PM30, PS5, PN1, PM30N1, and PS5PN1 groups showed the best mechanical performance in comparison to the control group. In addition, the bond strength formed by these groups with concrete showed better values compared to the control.
Benzer Tezler
- Beton yapılarda donatı korozyonunun önlenmesine yönelik tedbirlerin araştırılması
Investigation of measures for the prevention of corrosion of steel in concrete structures
ÖZLEM AYDIN
Doktora
Türkçe
2012
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEKİ ÇİZMECİOĞLU
- Elektromanyetik radyasyon zırhlama uygulamaları için farklı metal tuz takviyeli polimer esaslı kompozit malzemelerin geliştirilmesi
Development of composite materials with different metal salts fillers and polymer matrix for electromagnetic radiation shielding applications
EZGİ EREN BELGİN
- Polimer esaslı malzemeler ile güçlendirilmiş betonarme kirişlerin eğilme altındaki davranışının incelenmesi
Investigation of the behavior of reinforced concrete beams reinforced with polymer-based materials under bending
NURİ KIŞLAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
İnşaat MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FERHAT AYDIN
- Polimer esaslı atıkların çimento bazlı malzemelerde kullanımının fiziksel ve mekanik özellikler üzerine etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of polymer-based waste on the physical and mechanical properties of cement-based materials
NAZLI İPEK KUL GÜL
Doktora
Türkçe
2023
İnşaat MühendisliğiAkdeniz Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİYAZİ UĞUR KOÇKAL
- Makrosentetik ve çelik lif donatılı betonların mekanik davranışı
Mechanical behavior of macrosynthetic and steel fiber reinforced concrete
CİHAT ÇAKIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YILMAZ AKKAYA