Farklı kökenli jeomateryallerden elde edilen kompozitlerin termal ve mekanik akıllı davranışlarının araştırılması
Investigation of the thermal and mechanically intelligent behaviors of composites obtained from geomaterials of different origin
- Tez No: 959984
- Danışmanlar: PROF. DR. TAMER RIZAOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Jeoloji Mühendisliği, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Engineering Sciences, Geological Engineering, Polymer Science and Technology
- 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
Geçmişten günümüze kadar var olduğunu bildiğimiz temel bir kavram olan malzeme her çağın kendi içinde bulunduğu dönemi anlatan belirleyici bir unsur olmuştur. Taş devri çelik çağı ya da bronz çağı ifadelerinden anlaşıldığı üzere malzemelerin varlığı insanlık tarihine kadar uzanmaktadır. Doğal kaynaklı malzemelerin hızlı bir şekilde tükeniyor olması ve buna paralel olarak her geçen gün gelişmekte olan dünyada, malzemelerden beklentilerde artmakta olduğundan malzeme kavramı tek başına yetersiz hale gelmektedir. Bu sebepten konu üzerinde çalışan bilim insanlarını daha farklı malzemeler bulma arayışına yöneltmektedir. Bu bağlamda ortaya alternatif kavramlar olarak günümüz dünyasında talebe karşılık verecek kompozit malzemeler ve akıllı malzemeler ortaya çıkmak zorunda kalmıştır. İki veya daha fazla malzemenin belirli bir amaç doğrultusunda, makro düzeyde bir araya gelerek daha üstün veyahut da farklı bir özellik kazanmasıyla ortaya çıkan yeni malzemelere kompozit malzemeler denir. Akıllı malzemeler ise genel klasik malzemelerde var olan mücadeleci tavır yerine, savunmacı bir tavır sergileyen malzemelere denilmektedir. İçinde var olduğumuz yüzyıl içinde oldukça dikkat çeken bu iki kavram her geçen gün daha da önem kazanmaktadır. Bu bilgiler ışığında bu tezin temelini oluşturan kompozit malzemeler ve akıllı malzemeler kavramı ele alınacak olup bu çatı altında farklı jeolojik kökene sahip jeomateryaller (magmatik kayaçlar, metamorfik kayaçlar, sedimanter kayaçlar) belirli tane boylarında ve belirli oranlarda, polimer ve çimento matrisli olmak üzere iki farklı üretim reçetesi ve metodu kullanılarak farklı jeomateryallerden elde edilen kompozitler elde edilmiştir. Çalışma kapsamında kayaçların ilavesiyle elde edilen kompozitlerde mekanik termal anlamda davranışlarını ortaya koyulması amaçlanmaktadır. Çalışmanın ilk bölümünde çalışma kapsamında araziden toplanan numunelerin ağırlıkça-hacimce su emme ve kuru-doygun birim hacim ağırlıkları tespit edilmiş olup sırasıyla; en düşük su emme %0,23 ve %0,64, değeriyle Mag-A11 (gabro-norit), en yüksek ise %32,81 ve %42,62 değeriyle Mag-A14 (pomza) agregası olduğu, en düşük birim hacim ağırlık 1,30-1,73 gr/cm3, değeriyle Mag-A14 (pomza), en yüksek ise 3,15-3,16 gr/cm3 değeriyle Mag-A10 (harzburjit) agregası olduğu belirlenmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde 430 gr polimerler ve 430 gr kayaç homojen biçimde karıştırılmış pres yöntemiyle üretim sağlanmış olup ilaveten MAPE etkisi araştırmak üzere nihai ürün elde edilmiştir. Üretilen kompozit numuneler üzerinde fiziksel (yoğunluk, su alma ve kalınlık artımı), mekanik (çekme, eğilme, darbe özellikleri), termal (termogravimetrik analiz ve diferansiyel taramalı kalorimetri), morfolojik (SEM) ve ısı iletkenlik özellikleri belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara yoğunluk değerinin YYPE 0,95 g/cm3 olduğu, dolgu maddesi ilavesiyle değerleri artmaktadır. Uyumlaştırıcı olarak kullanılan MAPE'nin etkisi ise bütün kompozitlerde kökeni fark etmeksizin yoğunluk değerleri yükseldiği görülmektedir. Su alma değerlerinde ise süre artışına bağlı olarak su alma (%) değerlerinde süre artışıyla doğru orantılı artış olduğu gözlenmiştir. Mekanik testlerden çekme direncinde en yüksek değerin 31,51 MPa değeriyle Mag-P6 (0livinli gabro), eğilme direncinde 15,45 MPa değeriyle Mag-P12 (diyabaz), darbe direncinde 8,04 kJ/m2 değeriyle Mag-P10 (harzburjit) olduğu görülmüştür. MAPE kullanımı eğilme ve çekme dayanım değerlerinde artış, darbe dayanımında ise düşüş sağladığı görülmüştür. Isı iletkenlik katsayısı değerlerine göre elde edilen kompozitlerin tamamında yalıtım malzemesi olarak kullanılabilmektedir. Çalışmanın üçüncü bölümünde ise polimer beton eldesi sağlanmış; belirli oranlarda polimerler harç halinde beton içerisine eklenmiş olup sıcaklığın etkisini araştırmak maksadıyla sabit sıcaklıklara maruz bırakılmıştır. Polimer katkısız ve polimerlerle modifiye edilmiş polimer betonlarda fiziksel (su emme, yoğunluk), mekanik (eğilme dayanımı, basma dayanımı, aşınma dayanımı), morfolojik (SEM) ve ısı iletkenlik özellikleri belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara yoğunluk değerinin kayaç kökenleri fark etmeksizin bütün numunelerde polimer katkısının birim hacim ağırlıkları ve su emme değerlerini düşürdüğü görülmüştür. Polimer katkısının ise eğilme dayanımını artırmakta olup basma dayanımı değerlerinde düşüş sağladığı görülmüştür. Sıcaklığa maruz bırakılan polimerlerle modifiye edilmiş polimer betonlarda 28 gün sonunda hem eğilme hem de basma dayanımlarında artış olduğu görülmektedir. Aşınma dayanımı değerleri polimer katkısız ve polimer katkılı bütün numunelerde sırasıyla en az aşınma 4,74–8,04 cm3/cm2 değeriyle Mag-Ç10 (hazrburjit), en fazla ise 62,40–119,90 cm3/cm2 değeriyle Mag-Ç14 (pomza) olduğu görülmüş olup polimer katkısının ısıl iletkenlik üzerine negatif etkisi olduğu belirlenmiştir. Isı iletkenlik katsayısı değerlerine polimer katkısız ve polimer katkılı bütün numunelerde sırasıyla 0,1985-0,5676 W/mK değeriyle Mag-Ç14 (pomza), 5,8036-7,2584 W/mK değeriyle Mag-Ç10 (hazrburjit) olduğu görülmüş olup polimer katkısının ısıl iletkenlik üzerine negatif etkisi olduğu belirlenmiştir. SEM görüntüleri incelendiğinde polimerle modifiye edilmiş beton numuneleri üzerinde, polimer ilavesinin ve sıcaklık etkisi sem görüntüleri sayesinde açık biçimde tespit edilmiş olup dayanım artığını gösteren oldukça bol CSH jelleri ve portlandite görülmektedir. Negatif etki gösteren etrenjitlerin, çatlak ve boşlukların azaldığı görülmektedir.
Özet (Çeviri)
Material, a basic concept that we know has existed from the past to the present, has been a defining element describing the period in which each age finds itself. As the terms Stone Age, Steel Age or Bronze Age indicate, the existence of materials goes back to the history of mankind. As materials of natural origin are rapidly depleted and in parallel with this, in the world that is developing day by day, the concept of material alone is becoming insufficient as expectations from materials are increasing. For this reason, scientists working in this field are looking for more diverse materials. In this context, composite materials and smart materials have had to emerge as alternative concepts to respond the demands of today's world. Composite materials are defined as new materials that are formed by combining two or more materials at the macro level for a specific purpose and gaining a superior or different feature. Smart materials are materials that have a defensive attitude instead of the combative attitude that exists in general classical materials. These two concepts, which are attracting a lot of attention in this century, are becoming more and more important every day. In the light of this information, the concept of composite materials and smart materials, which is the basis of this thesis, will be discussed, and under this umbrella, composites of different geomaterials have been obtained by using geomaterials of different geological origin (igneous, metamorphic, sedimentary) in specific grain sizes and in specific proportions, using two different production recipes and methods as polymer and cement matrix. The aim of the study is to reveal the mechanical-thermal behaviour of the composites obtained with the addition of rocks. In the first part of the study, water absorption by weight-volume and dry-saturated unit volume weights of the samples collected from the field within the scope of the study were determined; Mag-A11 (gabbro-norite) aggregate with the lowest water absorption values of 0. 23% and 0.64%, Mag-A14 (pumice) aggregate with the highest values of 32.81% and 42.62%, Mag-A14 (pumice) aggregate with the lowest unit volume weight value of 1.30-1.73 g/cm3, Mag-A10 (harzburjite) aggregate with the highest value of 3.15-3.16 g/cm3. In the second part of the study, 430 g of polymer and 430 g of rock were homogeneously mixed and the final product was obtained to study the effect of MAPE. Physical (density, water absorption and thickness increase), mechanical (tensile, flexural, impact properties), thermal (thermogravimetric analysis and differential scanning calorimetry), morphological (SEM) and thermal conductivity properties were determined on the composite samples. According to the results obtained, the density value of HDPE is 0.95 g/cm3 and the values increase with the addition of filler. The effect of MAPE, used as a compatibiliser, is seen to increase the density values in all composites regardless of their origin. It was observed that the water absorption (%) values increased in direct proportion to the increase in time. From the mechanical tests it was observed that the highest value in tensile strength was Mag-P6 (olivine gabbro) with a value of 31.51 MPa, Mag-P12 (diabase) with a value of 15.45 MPa in flexural strength and Mag-P10 (harzburgite) with a value of 8.04 kJ/m2 in impact strength. It was observed that the use of MAPE resulted in an increase in flexural and tensile strength values and a decrease in impact strength. According to the thermal conductivity coefficient values, it can be used as an insulating material in all the composites obtained. In the third part of the study, polymer concrete was prepared by adding polymers to the concrete as a mortar in certain proportions and subjecting it to constant temperatures to study the effect of temperature. The physical (water absorption, density), mechanical (flexural strength, compressive strength, abrasion resistance), morphological (SEM) and thermal conductivity properties of polymer concrete without polymer additives and polymer modified concrete were determined. According to the results obtained, it was observed that the polymer additive decreased the unit volume weights and water absorption values in all the samples regardless of the rock origin of the density value. It was observed that the polymer additive increased the flexural strength and decreased the compressive strength values. Flexural and compressive strengths increased at the end of 28 days in polymer modified concrete exposed to temperature. Abrasion resistance values of all samples without and with polymer additives showed that the lowest abrasion was Mag-C10 (harzburgite) with a value of 4.74-8.04 cm3/cm2 and the highest abrasion was Mag-C14 (pumice) with a value of 62.40-119.90 cm3/cm2 and it was found that polymer additive had a negative effect on thermal conductivity. The thermal conductivity coefficient values of all samples without and with polymer additives are Mag-C14 (pumice) with a value of 0.1985-0.5676 W/mK and Mag-C10 (hazrburjite) with a value of 5.8036-7.2584 W/mK, respectively, and it is determined that polymer addition has a negative effect on thermal conductivity. When the SEM images were analysed, the effect of polymer addition and temperature on the polymer modified concrete samples were clearly detected by SEM images and abundant CSH gels and portlandite were observed, indicating an increase in strength. It is seen that the negative effects of etrengites, cracks and voids are reduced
Benzer Tezler
- Farklı kökenli cinmısır (Zea mays everta sturt.) çeşitlerinde verim ve kaliteye etkili başlıca karekterler üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
SEVAL POYRAZ AKYÜREK
Yüksek Lisans
Türkçe
1992
ZiraatTrakya ÜniversitesiTarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
PROF.DR. TEMEL GENÇTAN
- Farklı kökenli rosmarinus officinalis L. (biberiye) bitkilerinin verim ve uçucu yağları üzerinde araştırmalar
Research on the diffirent orijin rosmarinus officinalis L. (biberiye)
MUZAFFER KIRPIK
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
ZiraatÇukurova ÜniversitesiTarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MENŞURE ÖZGÜVEN
- Farklı kökenli Melissa officinalis L. (oğulotu)'lerin Menemen ve Bozdağ ekolojik koşullarında bazı agronomik ve kalite özellikleri üzerinde araştırma
Determination of some agronomic and quality characteristics of Melissa officinalis L. (lemon balm) populations originated from different sources in Menemen and Bozdağ ecological conditions
ALİ OSMAN SARI
- Farklı kökenli sarı kantaron (Hypericum perforatum L. ) tiplerinin adaptasyonu ve ontogenetik varyabilitesi
Investigation on the adaptation and ontogenetic variability of types of St. John's wort (Hypericum perforatum L. ) with different origin
HATİCE GEREN
- Farklı kökenli mısır (Zea mays L. ) genotiplerinin çeşitli agronomik ve kalite karakterleri bakımından karşılaştırmalı olarak değerlendirilmesi
Comparative evaluation of maize genotypes having different origins in terms of some agronomical and quality characteristics
METİN BABAOĞLU