Influence of cellulose nanocrystals and nanosilica on microstructural and mechanical performance of cementbased materials
Selüloz nanokristalleri ve nanosilikanın çimento esaslı malzemelerin içyapı ve mekanik performansına etkisi
- Tez No: 753590
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ DİDEM OKTAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Amorf silika, Boşluk oranı, Mekanik özellikler, Portland çimentosu, Selüloz, Yapı analizi, Çevre dostu ürünler, Amorphous silica, Void ratio, Mechanical properties, Portland cement, Cellulose, Structure analysis, Eco-sensivite products
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Nano malzemeler, malzeme özelliklerini geliştirmek için çeşitli alanlarda kullanılmaktadır. Son yıllarda, çevre dostu nano malzemeler çimento esaslı sistemlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu alandaki gelişmeler göz önünde bulundurularak, selüloz nanokristal (CNC) ve nanosilika (NS) kullanımının, CNC ve NS'nin farklı örneklerde ayrı ayrı ilave edilmesiyle çimento esaslı malzemelerin mekanik performansı ve iç yapı özellikleri üzerindeki etkileri bu deneysel çalışma kapsamında araştırılmıştır. Çimento ağırlığının %0,25, %0,50 ve %0,75'i oranında CNC ve NS ilavesi ile çimento pastası ve harç üretimleri yapılmıştır. Yayılma, reolojik özellikler ve priz süresi gibi taze hal özelliklerini incelemek için CNCc ve NS ilavesi ile yedi farklı karışım üretilmiştir. Nano malzeme ilaveli harçların sertleşmiş hallerinde basınç dayanımı testi ve su emme testi ölçümleri de yapılmıştır. Son olarak, nano malzemelerin çimento esaslı kompozitler üzerindeki etkilerini doğrulamak için pastalarda TGA, MIP, XRD ve SEM-EDS gibi içyapı özellikleri incelemeler uygulanmıştır. CNC oranın artması ile harçların yayılma çapları azalmıştır. NS oranının artışı ile yayılma çapı azalmış ancak CNC'li serilere kıyasla önemli bir değişiklik olmamıştır. NS yüksek oranda kullanılmadığı için yayılma çapı kayda değer şekilde etkilenmemiştir. CNC'nin priz süresi üzerinde geciktirici bir etkisi olduğu görülürken, NS CNC'ye kıyasla priz süresini kısaltmıştır. Reolojik ölçümlerde hem CNC hem de NS numuneleri, nanomalzeme dozajlarının arttırılmasında eşik kaymagerilmesinde artış görülmüştür. CNC0.75'te en yüksek kayma gerilmesi elde edilmiştir. Plastik viskozitenin çoğunlukla NS örneklerinde iyileştiği ve NS dozajlarının artmasıyla kademeli olarak arttığı görülmüştür. Serilerdeki CNC içeriğinin arttırılması ile basınç dayanımı değerleri artmıştır. 28. günde en yüksek dayanım%0,50 oranında CNC ilave edilen seride, 90. günde ise %0,75 oranında CNC içeren seride elde edilmiştir. NS'li serilerde, 28. günde %0,25 NS içeren karışım en yüksek basınç dayanımı sergilerken, 90. günde %0,75 NS kullanılan seride daha yüksek dayanım elde edilmiştir. CNC ilaveli numunelerde su emilimi ve boşluk içeriği kademeli olarak azalırken, NS'li numunelerde kayda değer bir değişiklik olmamıştır. Basınç dayanımı değerleri içyapı analizleri ile desteklenmiştir. En yüksek hidratasyon derecesi 28. günde CNC0.50 serisinde elde edilirken NS örnekleri erken yaşlarda artan bir hidratasyon derecesi değişimi göstermişlerdir. XRD sonuçlarına göre CNC örneklerinde çoğunlukla C3S ve C2S görülürken, NS'li serilerde hem CSH hem de Ca(OH)2'yi görülmüştür ve bu sonuçlar SEM-EDS sonuçları ile desteklenmiştir.
Özet (Çeviri)
Nanomaterials are used in various fields to enhance material properties. In recent years, eco-friendly nanomaterials have been widely used in cement-based systems. By considering the developments in this field, the effects of cellulose nanocrystal (CNC) and nanosilica (NS) on the mechanical and microstructural performance of cement-based materials have been investigated within the scope of this experimental study. Cement pastes and mortars were prepared with the inclusion of 0.25%, 0.50%, and 0.75% wt. for CNC groups, and similar contents for NS groups. Seven different mixtures incorporated with CNC and NS were produced to examine their fresh state performance as flow table, rheological properties and setting time. In a hardened state, compression, and water absorption tests were performed. Lastly, microstructural analyses e.g., TGA, MIP, XRD, and SEM-EDS were applied on pastes to confirm the effects of nanomaterials on cement-based composites. The flow diameters decrease with the increase of CNCs. NS has decreased the flow diameter but did not cause a notable change compared to CNC concluding that NS has low effectivity in low quantities. CNC played as retarder admixture delaying setting time in all of its contents, while NS reduced the setting time significantly in comparison to CNC addition. In rheological measurements, both CNC and NS samples exhibited a rise in yield stress within the increasing of nanomaterials dosages, where CNC0.75 showed the highest yield stress, meanwhile, the plastic viscosity was seen to be improved mostly in NS samples and gradually increased with the increasing of NS dosages. A compressive strength test was performed at the ages of 3, 7, 28, and 90 days. The results for CNC concluded that increasing CNC content in the mixture increased the compressive strength where it showed high compressive strength in 0.50% dosage for 28 days and 0.75% CNC content scored higher in 90 days. NS inclusion exhibited higher compressive strength in 0.25% content within 28 days while in 90 days 0.75% scored higher. Water absorption and void content has been reduced gradually in the CNC incorporated samples, while NS samples showed no remarkable effect. Microstructural analyses were mostly supportive to compressive strength results. The highest degree of hydration was obtained in CNC0.50 in 28 days, while the NS samples exhibited an incremental change in hydration degree within the early ages. C3S and C2S were mostly seen in CNC samples, while NS was showing both CSH and Ca(OH)2 in XRD results and those were supportive and agreed in SEM-EDS results.
Benzer Tezler
- İsmayıl Hakkı Baltacıoğlu'nun kültür ve eğitim kavramı üzerine bir inceleme
An Examination of the concepts of culture and education of Ismayıl Hakkı Baltacıoğlu
ABDULLAH DİKİCİ
Doktora
Türkçe
1986
Eğitim ve ÖğretimUludağ ÜniversitesiEğitim Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SUAT ANAR
- Üzüm sularının pastörizasyonu ve kontsantresi sırasında hidroksimetilfurfural oluşumu üzerinde bir araştırma
Başlık çevirisi yok
ŞERİFE ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiTarım Ürünleri Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYDIN URAL
- Çukurova bölgesinde biyoklimatik veriler kullanılarak açık ve yeşil alan sistemlerinin belirlenmesi ilkeleri üzerinde bir araştırma
A research on the determination of the principles in open and green spaces systems by using the bioclimatic data in Çukurova region
MEHMET FARUK ALTUNKASA
Doktora
Türkçe
1987
Çevre MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDOĞAN GÜLTEKİN
- Statik elektrikle yüklenmiş sıvı ilacın pamuk ilaçlamasında etkinliğinin belirlenmesi üzerinde bir araştırma
Başlık çevirisi yok
ALİ BAYAT
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
ZiraatÇukurova ÜniversitesiTarımsal Mekanizasyon Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YUSUF ZEREN
- Şeker şurubunun inversiyonuna etki eden kimi faktörlerin araştırılması
Başlık çevirisi yok
SAİDE GÜNERİ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiTarım Bilimleri ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÜNAL YURDAGEL