Karbon nokta katkılı çimento matriksi: Mekanik özelliklerin ve korozyon direncinin incelenmesi
Cement matrix with carbon dot additives: Investigation of mechanical properties and corrosion resistance
- Tez No: 990343
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HASAN ESKALEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Civil Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, karbon kuantum noktaların (CQD'lerin) çimento matrisine entegrasyonunun mekanik performans ve korozyon direnci üzerindeki etkileri deneysel olarak araştırılmıştır. Farklı katkı oranlarında (%0–1 aralığında) CQD katkılı harç karışımları hazırlanmış; taze harç özellikleri (akışkanlık), sertleşmiş harç dayanımları (basınç, eğilme, elastisite modülü), mikroyapısal karakteristikler (yoğunluk, ultrasonik ses geçiş hızı, porozite, su emme davranışı) ve dayanıklılık parametreleri (klorür iyonu geçirgenliği, hızlandırılmış korozyon direnci) sistematik olarak değerlendirilmiştir. Karbon noktalar, sitrik asit ve etilendiamin öncüllerinden tek adımlı piroliz yöntemiyle sentezlenmiş ve XRD, FT-IR, XPS, FE-SEM/EDS, UV-Vis ve fotolüminesans analizleri ile karakterize edilmiştir. Deney sonuçları, %0,25 oranındaki CQD katkısının (CQD-1) en etkili doz olduğunu göstermiştir. Bu katkı seviyesinde 7 ve 28 günlük basınç dayanımlarında sırasıyla %93 ve %67 artış, eğilme dayanımında %14 iyileşme, işlenebilirlikte %11 artış ve korozyon akımında %53 azalma gözlenmiştir. Ayrıca, CQD'lerin çimento matrisinde gözenek yapısını sıkılaştırarak poroziteyi düşürdüğü, su ve klorür iyonu penetrasyonunu sınırlandırdığı ve bu sayede donatı çeliğinin korozyona karşı korunduğu tespit edilmiştir. Mekanizma olarak, CQD'lerin çekirdeklenme merkezi görevi görerek hidratasyon ürünlerinin (özellikle C–S–H jeli) yoğunlaşmasına katkıda bulunduğu ve yüzeylerindeki oksijen/azot içeren fonksiyonel gruplarla klorür bağlama kapasitesini artırdığı belirlenmiştir. Elde edilen bulgular, düşük dozda CQD katkısının çimento esaslı kompozitlerde hem mekanik hem de dayanıklılık özelliklerini eş zamanlı olarak iyileştirebileceğini ortaya koymakta; sürdürülebilir, yüksek performanslı ve korozyona dirençli yapı malzemeleri geliştirmede karbon kuantum noktaların etkili ve umut verici bir katkı malzemesi olarak kullanılabileceğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In this study, the effects of incorporating carbon quantum dots (CQDs) into a cementitious matrix on mechanical performance and corrosion resistance were experimentally investigated. Mortar mixtures with varying CQD dosages (0–1 wt.%) were prepared, and their fresh properties (workability), hardened mechanical properties (compressive strength, flexural strength, elastic modulus), microstructural characteristics (density, ultrasonic pulse velocity, porosity, water absorption), and durability parameters (chloride ion permeability, accelerated corrosion resistance) were systematically evaluated. The CQDs were synthesized via a one-step pyrolysis method using citric acid and ethylenediamine as precursors and were thoroughly characterized by XRD, FT-IR, XPS, FE-SEM/EDS, UV-Vis, and photoluminescence spectroscopy. Experimental results revealed that a CQD dosage of 0.25 wt.% (CQD-1) was the most effective. At this dosage, compressive strength increased by 93% at 7 days and 67% at 28 days, flexural strength improved by 14%, workability (slump flow) enhanced by 11%, and corrosion current density decreased by 53%. Furthermore, CQDs were found to densify the pore structure of the cement matrix, thereby reducing porosity and effectively limiting the penetration of water and chloride ions—ultimately protecting embedded steel reinforcement from corrosion. The underlying mechanisms include CQDs acting as nucleation sites that promote the formation and densification of hydration products—particularly calcium–silicate–hydrate (C–S–H) gel—and their surface oxygen/nitrogen-containing functional groups enhancing chloride-binding capacity. These findings demonstrate that even at low dosages, CQDs can simultaneously improve both mechanical and durability properties of cement-based composites, highlighting their potential as an effective and promising admixture for developing sustainable, high-performance, and corrosion-resistant construction materials.
Benzer Tezler
- Karbon kuantum nokta ve tungsten trioksit katkılı titanyum dioksit fotokatalizörlerin sentezlenmesi ve atık sulardan aromatik aminlerin gideriminde kullanımlarının incelenmesi
Synthesis of carbon quantum dot and tungsten trioxide dopped with titanium dioxide photocatalysts and investigation of their uses in the removal of aromatic amines from wastewater
SEVAL ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYSEL KANTÜRK FİGEN
ÖĞR. GÖR. HÜLYA CİVELEK YÖRÜKLÜ
- Süperkapasitör uygulamaları için bor katkılı karbon kuantum nokta ile metal ftalosiyanin nanohibritlerinin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of boron doped carbon quantum dots and metal phthalocyanine nanohybrids for supercapacitor applications
MEHMET ŞÜKRÜ DÜNDAR
- Sitozin tayini için karbon kuantum nokta (CQDs) katkılı floresan hidrojel tabanlı sensör geliştirilmesi
Development of carbon quantum dots (CQDs) doped fluorescent hydrogels based sensor for cytosine detection
İREM SENA KARASAKAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Mühendislik BilimleriNecmettin Erbakan ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALUK BİNGÖL
- İndirgenmiş grafen oksit ve karbon kuantum nokta katkılı polikaprolakton nanofiber üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of reduced graphene oxide and carbon quantum dots filled polycaprolactone nanofibers
BÜŞRA BOZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
BiyomühendislikBilecik Şeyh Edebali ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FERDA MİNDİVAN
- Gıda ambalajı uygulamaları için karbon kuantum nokta katkılı biyopolimerik filmlerin hazırlanması ve biyolojik aktivite çalışmaları
Preparation of carbon quantum dots added biopolymeric films for food packaging applications and biological activity studies
TUĞÇE NUR AKGÜN