Development of cementitious composites with electrostatic discharge capability
Elektrostatik yük boşaltma kabiliyetine sahip çimento bağlayıcılı kompozitlerin geliştirilmesi
- Tez No: 920841
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA ŞAHMARAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Elektriksel iletkenlik, Üçlü sistemler, Electrical conductivity, Ternary systems
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günlük yaşamda elektrostatik yükler, doğal fiziki olaylar sonucu oluşmakta ve insanların eşyalar ve cihazlarla temas etmesiyle statik yük olarak birikmektedir. Bu yükler, uygun şekilde döşemeden toprağa aktarılamazsa, özellikle hastaneler, elektronik endüstrisi, petro-kimya endüstrisi, üretim tesisleri ve askeri savunma yapıları gibi kritik öneme sahip yapılarda elektronik cihazlara zarar vererek maddi kayıplara sebebiyet verirken, aynı zamanda oluşan kıvılcımlar sebebiyle can güvenliği de tehlikeye atılmaktadır. Bu nedenle, inşaat sektörünün mevcut gereksinimlerine sahip, üstün performans özellikli, ekonomik ve sürdürülebilir kompozitin geliştirilmesi kritik yapılar için önemli bir yere sahiptir. Bu tez çalışması ile (i) erken yaşta yüksek dayanıma sahip matris karışımı geliştirilmesi ve (ii) geliştirilen çimento bağlayıcılı kompozite iletken malzemelerin tekli, ikili ve üçlü ilave ederek servis ömrü boyunca elektrostatik yük boşaltma kabiliyeti kazandırılması amaçlanmıştır. Tez çalışması sonucunda geliştirilen ana matris karışımın yayılma çapı 41,5 cm ve yayılma süresi 3,75 saniye ölçülmüştür. Matrisin iki saatlik basınç dayanımı 32,73 MPa, bir günlük basınç dayanımı 36,90 MPa ve doksan günlük iv basınç dayanımı 86,10 MPa olarak tespit edilmiştir. İletken ilave edilmemiş matris karışımının bir günlük elektriksel direnç değeri 15,40 MΩ olarak ölçülmüş ve yalıtkan özellik göstermiştir. Ana matris karışıma iletken malzemelerin ilave edilmesiyle en düşük elektriksel direnç değeri 180 gün sonunda B6(2) numunesinden 200,5Ω olarak ölçülmüştür. Kısa ve uzun dönemde yüksek elektriksel iletkenlik performansı iletkenlerin dağıtım şeklinden önemli ölçüde etkilenmiştir. Tekli, ikili ve üçlü iletken ilavelerinde en etkili iletken, karbon lif olmuştur. Farklı ortam koşullarına ve zararlı çözeltilere maruz bırakılan en iyi elektriksel iletkenlik performansına sahip karışımlar arasında mekanik ve elektriksel performans en iyi BAC1022(1) numunesinde korunmuştur. Mevcut tez çalışması tarafından geliştirilen kompozitin hali hazırda kullanılan sistemlere göre uygun maliyetli çözüm sunması, yüksek mekanik performansı sebebiyle üretimi aksatmadan zeminde kullanılabilmesi, uzun dönemde çeşitli zararlı koşullar altında elektriksel iletkenlik performansını koruyabilmesi, tek katmandan oluşması ve sahada uygulanabilmesi gibi özellikleri sebebiyle zemin uygulamalarında büyük bir fırsat sağlayacağına inanılmaktadır. Bu sayede, kritik öneme sahip yapılarda oluşması muhtemel elektrostatik yük boşalımı problemi çimento bağlayıcılı kompozitlerle engellenerek can ve mal kayıplarının önüne geçilebilecektir.
Özet (Çeviri)
In daily life, electrostatic charges occur due to natural physical events and accumulate as static charges when people come into contact with objects and devices. If these charges cannot properly transfer from the floor to the ground, these can cause financial losses by damaging electronic devices and endanger life safety due to sparks. This problem is critical, especially in structures such as hospitals, the electronics industry, the petrochemical industry, production facilities, and military defense structures. The fact that 60% of the malfunctions in the electronics industry occur due to electrostatic discharge is of great importance in removing the static electric charge from the environment, especially on the floors of critical structures. In this context, the coating composite with superior performance, which meets the current requirements of the construction industry, is expected to be both economical and sustainable. This thesis study aims to (i) develop an early age high strength matrix mixture and (ii) obtain electrostatic discharge capability by incorporating single, double, and triple conductive materials into the developed cementitious composite. As a result of the thesis study, the main matrix was developed, the flow diameter of the mixture was measured as 41.5 cm, and the flow ii time was measured as 3.75 seconds. The matrix's two-hour compressive strength was determined to be 32.73 MPa, its one-day compressive strength to be 36.90 MPa, and its ninety-day compressive strength to be 86.10 MPa. The one-day electrical resistance value of the matrix mixture without conductor addition was 15.40 MΩ and showed insulating properties. Among conductor-based samples, the lowest electrical resistance value was measured from the B6(2) sample as 200.5Ω after 180 days. The dispersion of the conductors significantly affected the short- and long-term electrical conductivity performance. Carbon fiber was the most effective conductor in single, double, and triple conductor additions. The BAC1022 (1) sample best preserved the mechanical and electrical performance among the mixtures exposed to different environmental conditions and harmful solutions. The composite developed in this thesis study offers a cost-effective solution compared to currently used systems. Thanks to its high mechanical performance, it can be applied directly on the ground without disrupting production. Furthermore, its high mechanical performance under various harsh conditions ensures long-term maintenance of electrical conductivity. Comprising a single layer, it is suitable for field applications, presenting a significant opportunity. In this way, the electrostatic discharge problem likely to occur in critically essential structures can be prevented with cementitious-based composites, thus preventing loss of life and property.
Benzer Tezler
- Production of engineered cementitious composites with waste materials and hybridization of different fiber types to create sustainable rigid pavement overlay
Sürdürülebilir rijit üstyapı kaplaması oluşturmak için atık malzemeler ve farklı lif türlerinin hibritlenmesi ile tasarlanmış çimento esaslı kompozitlerin üretilmesi
FATİH YILDIZHAN
Doktora
İngilizce
2026
UlaşımGaziantep Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HASAN ERHAN YÜCEL
PROF. DR. MUSTAFA GÜNAL
- Development of high early strength engineered cementitious composites
Yüksek erken dayanımlı tasarlanmış çimentolu kompozit geliştilmesi
AHMED LATIF KADHIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
İnşaat MühendisliğiMuğla Sıtkı Koçman Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜLEYMAN BAHADIR KESKİN
- Development of construction and demolition waste-based engineered geopolymer composites with self-healing capability
Kendi kendini iyileştirme yeteneğine sahip inşaat yıkıntı atığı bazlı tasarlanmış geopolimer kompozitlerin geliştirilmesi
HÜSEYİN ULUGÖL
Doktora
İngilizce
2021
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL ÖZGÜR YAMAN
- Dayanım ve dayanıklılık açısından yüksek performanslı çimento esaslı tabakalı kompozitlerin geliştirilmesi
Development of high performance cementitious laminated composites in terms of high strength and high durabilty
ESMA GİZEM DAŞKIRAN
Doktora
Türkçe
2018
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA GENÇOĞLU
- Radyasyon zırhlama amacıyla işlevsel olarak kademelendirilmiş çimento esaslı kompozitlerin geliştirilmesi
Development of functionally-graded cementitious composites for radiation shielding purposes
BURAK ALİ ILIKSU
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
İnşaat MühendisliğiDokuz Eylül Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÇAĞLAR YALÇINKAYA
DOÇ. DR. SERDAR AYDIN