Endüstriyel kenevir biyokütlesi kullanılarak yalıtım amaçlı biyokompozitler geliştirilmesi
Development of insulational biocomposites using industrial hemp biomass
- Tez No: 972160
- Danışmanlar: DOÇ. DR. YUŞA ŞAHİN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Bitki lifleri, Biyokompozit, Biyoçar, Doğal lifler, Isı yalıtımı, Puzolanlı çimento, Saçınım-radyasyon, Ses yalıtımı, Yangın yalıtımı, Çelik lif, Plant fibers, Biocomposite, Biochair, Natural fiber, Heat insulation, Pozzolanic cement, Scattering-radiation, Sound insulation, Fire insulation, Steel fiber
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yozgat Bozok Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzde hammaddelerin yok olma endişesi her geçen gün artmaktadır. Bu nedenle, çalışmaların birçoğunda biyokompozit malzeme geliştirilmesi ön plana çıkmaktadır. İnşaat sektöründe de benzer şekilde yapı ve yalıtım malzemeleri olarak kullanılabilecek biyokompozit ürün tasarımı, üretimi ve geliştirilmesi konularında çaba sarf edilmektedir. Yapı ve yalıtım üzerine biyokompozit malzemeyi oluşturan hammaddelerden birisi de endüstriyel kenevir bitkisidir. Endüstriyel kenevir bitkisinin kısımları pek çok sektörde kullanılsa da inşaat sektöründe kenevir esaslı biyokompozit (kenevir beton) başta olmak üzere birçok malzemenin elde edilmesinde hammadde olarak kullanılabilmektedir. Tez çalışmasında endüstriyel kenevir bitkisinin dişi ve erkek türlerinin sap kısımlarından elde edilen başlangıç, orta ve uç bölgelerinden öğütülen 0-0,5 cm, 0,5-1 cm ve 1-3 cm olmak üzere farklı boyutlarda kenevir kıtıklar (kırtık) ile kireç bazlı bağlayıcı birleştirilerek kenevir esaslı biyokompozitler üretilmiştir. Kenevir esaslı biyokompozitlerin mekanik özellikleri belirlendikten sonra ısıl, akustik, yangın direnci ve radyasyon geçirgenliği özellikleri de belirlenerek yalıtım performansları araştırılmıştır. Aynı zamanda biyokompozitlerin tuğla, panel ve beton şeklinde 3 farklı üretim tekniği ile üretilmiş ürünleri ve piyasada sıklıkla kullanılan kırmızı yığma tuğla ve gaz beton ile prototip yapılar inşa edilerek gerçek hava koşullarında bu prototip yapıların ısı yalıtım performansları ve durabiliteleri incelenmiştir. Böylece, yeterli dayanım ve üstün yalıtım özeliklerine sahip, üstelik gerçek ortam koşullarında başarısı ortaya konmuş kenevir esaslı biyokompoziteler geliştirilmiştir. Kenevir bitkisi biyokütlesinin diğer bir ürünü olan lifleri ve kenevir bitkisinin farklı kısımlarından piroliz işlemi uygulanarak elde edilen biyoçarlarla öncü araştırmalar yapılmıştır. Kenevir liflerin çimentolu harçların mekanik özelliklerine etkisi araştırılmış ve sık kullanılan keten, polipropilen, bazalt, cam ve çelik liflerle karşılaştırılmıştır. Biyokompozitlerin mekanik özelikleri üzerinde kenevir türü, sap kısmının bölgeleri, kıtık boyutu ve bağlayıcı oranının etkili olduğu görülmüştür. Orta boyutlu kenevir kıtık içeren biyokompozitlerin en yüksek basınç dayanımı ve yalıtım performansına sahip olduğu belirlenmiştir. Kenevir esaslı biyokompozitler ile üretilen prototip yapıların gerçek hava koşulları altında durabilite ve yalıtım performanslarının yığma tuğla ve gaz beton ile üretilen prototip yapılardan üstün olduğu belirlenmiştir. Karışım hacmine göre %0,2 ve %0,5 oranlarında kenevir lif kullanımının ve kenevir biyoçarın %5 oranında çimento ile yer değiştirilerek kullanımının harçların mekanik özellikleri üzerinde olumlu etkileri ortaya konulmuştur.
Özet (Çeviri)
Nowadays, concerns about the extinction of raw materials are increasing day by day. For this reason; many studies focus on developing biocomposite materials. In the construction sector, efforts are being made to design, produce and develop biocomposite products that can be used as building and insulation materials. One of the raw materials used to manufacture biocomposite building and insulation materials is the industrial hemp plant. Although parts of the industrial hemp plant are used in many sectors, it can be used as a raw material in the construction sector in order to produce various materials, especially hemp based biocomposites (hempcrete). In this dissertation study, hemp-based biocomposites were produced by combining hemp shives (hurds) of different sizes, 0-0.5 cm, 0.5-1 cm and 1-3 cm, obtained from the lower, middle, and upper regions of the stem female and male industrial hemp plants with a lime-based binder. The mechanical properties and insulation performance of the biocomposites were investigated by determining their compressive strength, thermal conductivity, acoustic properties, fire resistance and radiation permeability. Simultaneously, prototype structures were built with materials frequently used in the market including red masonry bricks and gas concrete. Three different production techniques of biocomposites were implemented to create brick-, panel-, and concrete-form structures. The durability and thermal insulation performance of these prototype structures were investigated in real weather conditions. Additionally, the effects of hemp and basalt, glass, steel, flax and polypropylene fibers, which are frequently used in the market, on the mechanical properties of cement mortars were investigated. Finally, the reactivity and the resistivity as well as the compressive strength and carbon sequestration of biochar-based mortars were investigated using hemp biochars obtained from different parts of the hemp plant by applying the pyrolysis process at different temperatures. The compressive strength of hemp-based biocomposites was found to be affected by the type of hemp plant, the region of the hemp plant stem, the size of the hemp shives, and the binder ratio. The shive size was also found to affect the insulation properties of hemp-based biocomposites; biocomposites containing medium-sized hemp shives exhibited the highest compressive strength and insulation performance. The durability and insulation performance of prototype structures made with hemp-based biocomposites under real weather conditions were found to be superior to those made with masonry bricks and gas concrete. Using hemp fiber at rates of 0.2% and 0.5% by volume of the mixture produced optimum results in the mortars' mechanical properties. Hemp biochar was found to be an effective replacement for 5% of the cement in mortars.
Benzer Tezler
- Jüt ve kenevir liflerinin karakterizasyonu ve katyonik boyama prosesi sonrası yapısal özelliklerinin incelenmesi
Characterization of jute and hemp fibers and investigation of their structural properties after cationic dyeing process
MD HUMAYUN KABIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiMarmara ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHAMMET UZUN
- Akaryakıtla çalışan endüstriyel tav fırınlarında yanma, sıcaklık ve basıncın optimum kontrolu
Optimum control of combustion temperature and pressure in industrial tempering furnaces working with fuel-oil
MEHMET EROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YÜCEL ERCAN
- Endüstrileşmiş yapım sistemlerinin Türkiye'ye uyumu ve gelişme koşulları
The Appropriation and development conditions of industrialized building systems in Turkey
FİKRİ KOLENOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
İnşaat MühendisliğiGazi ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. REŞAT ÖNGEN
- Üniversite ile ilgili kanun ve yönetmeliğin bilgisayara aktarılması
Başlık çevirisi yok
NAFİYE MESTANOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolEge ÜniversitesiBilgisayar Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ MANAS