Dokuma kumaş takviyeli diatomit ikameli çimento ve alçı esaslı kompozitlerin mekanik özelliklerinin incelenmesi
Examination of the mechanical properties of woven fabric reinforced diatomite substituted cement and gypsum-based composites
- Tez No: 921982
- Danışmanlar: PROF. DR. SELÇUK TÜRKEL, PROF. DR. BURAK FELEKOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği, İnşaat Mühendisliği, Textile and Textile Engineering, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Malzemeleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 233
Özet
Tez kapsamında keten ve polyester dokuma kumaş takviyeli, çimento ve α-hemihidrat alçı esaslı, diatomit ikameli çok katmanlı kompozitlerin mekanik performans parametreleri farklı yaşlarda incelenmiştir. Bu kapsamda, XRD analizleri, puzolanik aktivite deneyi, matris basınç dayanım tespiti, matris birim hacim ağırlık tayini, matris kuruma büzülmesi testi, tek eksenli iplik, kumaş ve kompozit çekme testleri ve mikroyapı incelemeleri kapsamında SEM-EDS analizleri yapılmıştır. Daha sonra kompozitlerin CO2 emisyon değerleri ve maliyet analizleri belirlenmiştir. Deneysel çalışmalarda; 0,28 ve 0,45 su/bağlayıcı oranına sahip matrislerin kıvamı, süper akışkanlaştırıcı katkı yardımıyla 235 mm yayılma çapında sabit tutulmuştur. Kompozitlerin gerilme-birim şekil değiştirme eğrileri; eksenel çekme cihazı ve LVDT'ler yardımıyla elde edilmiştir. Deney sonuçları dikkate alınarak, lif türü ve zamana bağlı olarak kompozitlerin; çekme dayanımı, düktilitesi, tokluk gelişimi ve çoklu çatlak performansı elde edilip, zamanın mekanik özelliklere etkileri her lif türü için ayrı ayrı tartışılmıştır. Çimento esaslı matrise diatomit ikamesinin mekanik özellikleri geliştirdiği görülmüş, polyester dokuma kumaş takviyeli kompozitlerin keten dokuma kumaş takviyeli kompozitlere göre birçok mekanik özellik bakımından hem kısa vadede hem de uzun vadede üstün olduğu tespit edilmiştir. Yapılan çok katmanlı kompozit deneyleri sonucu dokuma kumaş katman artışı ile kalsine diatomit ikameli Portland çimentosu esaslı kompozitlerde, mekanik özellikler açısından optimum katman sayısı 3 olarak belirlenmiştir. Bu oranın α hemihidrat alçı esaslı kalsine diatomit ikameli kompozitlerde 4 katman olduğu görülmüştür. Bağlayıcı matrise kalsine diatomit ikamesi, Portland çimentolu serilerde puzolanik reaksiyon gelişimine bağlı kumaş-matris arayüz iyileşmesi sağlarken, alçılı serilerde reaksiyon gelişmemiş, zayıf kumaş-matris arayüzü oluşmuştur. Ancak kalsine diatomit alçılı kompozitlerde mikro boşluklu yapısı sayesinde birim hacim ağırlık değerlerinde azalma sağlanabilmiştir. Bu durum mikroyapı incelemeleri ile karakterize edilmiştir. Diğer taraftan, lif/hacim artışı ile α hemihidrat alçılı diatomit ikameli serilerde çoklu çatlama aşamasında kumaş liflerinin devreye girmesi ile çekme dayanımı ve tokluk parametrelerinde Portland çimentolu serilerin değerlerine ulaşabilmiş, hatta düktilite parametresinde de üstünlük sağlayabilmiştir. Çevreye uyumluluk açısından kritik bir gösterge olan karbon salım değerleri kıyaslandığında diatomit ikameli alçılı serilerin, Portland çimentolu serilere kıyasla CO2 salımında %50 mertebelerinde azalışa neden olduğu belirlenmiştir. Buna karşılık maliyetin ise 3.5 kata kadar attığı tespit edilmiştir. α hemihidrat alçılı diatomit ikameli polyester dokuma kumaş takviyeli kompozitlerin eğer lif/hacim oranı optimize edilirse hafif ve yeterli mukavemete sahip yapı elemanlarının üretimi için ideal olduğu ortaya konulmuştur. Alçıpan levha, cephe kaplaması, mimari restorasyon vb. alanlarda düşük karbon salım değerleriyle çevre dostu alternatif bir malzeme olarak ön plana çıkmaktadır.
Özet (Çeviri)
In the scope of this thesis, the mechanical performance parameters of multilayer composites reinforced with linen and polyester woven fabrics, based on cement and α-hemihydrate gypsum matrices with diatomite substitution, were examined at various ages. The research involved XRD analysis, pozzolanic activity tests, matrix compressive strength determination, matrix unit weight measurement, matrix drying shrinkage tests, uniaxial tensile tests on yarns, fabrics, and composites, and microstructural analyses using SEM-EDS. Additionally, the CO2 emission values, and cost analyses of the composites were evaluated. In the experimental studies, the consistency of matrices with water/binder ratios of 0.28 and 0.45 was maintained at a fixed 235 mm spread diameter using a superplasticizer additive. The stress-strain curves of the composites were obtained using an axial tensile device and LVDTs. Based on the test results, the tensile strength, ductility, toughness development, and multiple-crack performance of the composites were analyzed with respect to fiber type and aging, and the effects of aging on mechanical properties were discussed for each fiber type. It was observed that diatomite substitution in the cement-based matrix improved mechanical properties, and polyester woven fabric-reinforced composites exhibited superior mechanical performance compared to linen woven fabric-reinforced composites, both in the short and long term. The multilayer composite experiments revealed that the optimal number of fabric layers for achieving favorable mechanical properties was three for calcined diatomite-substituted Portland cement-based composites and four for α-hemihydrate gypsum-based composites. Calcined diatomite substitution in the binder matrix enhanced the fabric-matrix interface through pozzolanic reaction development in Portland cement series. However, no such reaction occurred in gypsum-based series, resulting in a weak fabric-matrix interface. Nonetheless, calcined diatomite imparted lightness to the gypsum composites due to its micro-porous structure, as characterized by microstructural analyses. Moreover, with an increase in fiber/volume ratio, tensile strength and toughness parameters of α-hemihydrate gypsum-based diatomite-substituted composites reached or even exceeded the values of Portland cement-based series during the multiple-crack formation stage, achieving superior ductility. In terms of environmental compatibility, the CO2 emission values of gypsum-based diatomite-substituted series were approximately 50% lower than those of Portland cement-based series. However, the cost increased up to 3.5 times. It was demonstrated that optimizing the fiber/volume ratio in α-hemihydrate gypsum-based diatomite-substituted polyester woven fabric-reinforced composites makes them ideal for producing lightweight and sufficiently durable structural elements. These composites stand out as eco-friendly alternatives with low CO2 emission values for applications such as drywall panels, facade claddings, and architectural restoration.
Benzer Tezler
- Modification of mechanical properties of woven fabric reinforced composites by adding nonwoven fabric
Dokuma kumaş takviyeli polimer kompozitlerin mekanik özelliklerinin dokusuz kumaş ilavesiyle modifikasyonu
AHMET YILDIRIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ERDEM İNCE
DOÇ. DR. HALİL İBRAHİM İÇOĞLU
- Aramid fiber takviyeli kompozitlerde nanopartikül takviyesinin mekanik ve balistik özelliklere etkilerinin deneysel incelenmesi
Experimental investigation of the effects of nanoparticle reinforcement on mechanical and ballistic properties of aramid fiber reinforced composites
SERKAN BATI
Doktora
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiBatman ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAHYA HIŞMAN ÇELİK
- Numerical and experimental analysis of thermo-stamping process applied to woven fabric reinforced thermoplastic composites
Dokuma kumaş takviyeli termoplastik kompozitlere uygulanan ısıl presleme işleminin nümerik ve deneysel analizi
HALİL YILDIRIM
Doktora
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FAHRETTİN ÖZTÜRK
- Dokuma kumaş ve cam elyaf takviyeli matris yapıdaki dokuma olmayan kumaş (nonwoven) esaslı kompozit kumaşların fiziksel özelliklerinin incelenmesi
Investigation of physical properties of woven fabric and glass web reinforced nonwoven composite fabrics with matrix structure
MUSTAFA SABRİ ÖZEN
Doktora
Türkçe
2006
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiMarmara ÜniversitesiTekstil Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF.DR. MEHMET AKALIN
- Polyester dokuma kumaş takviyeli kompozit malzemelerin darbe ve eğilme davranışının incelenmesi
Investigation of impact and bending properties of polyester woven fabric reinforced composite materials
NEŞE YILMAZ İŞMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiUludağ ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİL RIFAT ALPAY