Borlu bileşiklerle katkılanmış kenevir liflerinin yalıtım amaçlı yapı malzemesi üretiminde kullanılabilirliğinin araştırılması
Investigation of the usability of hemp fibres doped with boron compounds in the production of building materials for insulation purposes
Yazar: AHMET BURAK KOÇAK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ YILDIZ
Yozgat Bozok Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Mimarlık = Architecture
Dizin: Bor bileşikleri = Boron compounds ; Kenevir = Hemp ; Yalıtım malzemeleri = Insulating materials ; Yapı malzemeleri = Building materials

Özet:
Mimaride yapay malzemelere duyulan ihtiyacı azaltmak amacıyla bitkisel kökenli
malzemelerin kullanımı gün geçtikçe daha da önemli hale gelmektedir. Bununla
birlikte doğal malzemelerin yapılarda kullanımı sınırlı düzeyde olup, günümüz
tasarımlarında artan çevre bilinci ve insan sağlığına uygun malzemelere olan yönelim
sayesinde, bu malzemelerin geliştirilmesi yönünde yapılan çalışmalar artmaktadır. Kenevir
liflerinin mukavemet, dayanıklılık, termal ve akustik özellikleri yönüyle bitkisel kökenli
yapı malzemesi olarak kullanım potansiyeli yüksektir. Bununla birlikte özelliklerinin
iyileştirilerek kullanım alanın arttırılması önem arz etmektedir. Çalışmada, kenevir
liflerinin farklı derişimlerdeki borik asit çözeltisiyle katkılanması ile yangına ve biyolojik
zararlılara karşı dayanımının arttırılması ve bu liflerin kullanılmasıyla ısı ve ses yalıtımı
özellikli yapı malzemelerinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Katkılanmamış ve katkılanmış
kenevir lifleri alan emisyonlu taramalı elektron mikroskobu ile incelenerek içyapı
özellikleri araştırılmış, termogravimetrik ve diferansiyel termal analizler ile de liflerin
termal davranışı incelenmiştir. %10 ve %15 derişimli borik asit çözeltileriyle ayrı ayrı
katkılanmış ve katkılanmamış kenevir lifleri ile kireç bağlayıcı kullanılarak, ağırlıkça 1:4
oranında lif:bağlayıcı olmak üzere üç farklı numune hazırlanmıştır. Üretilen numunelerin
ısı ve ses yalıtım özelliklerinin tayini amacıyla; ısı akış plakası yöntemiyle ısıl iletkenlik
testi, empedans (Kunt) tüpü yöntemiyle de ses yutum ve ses iletim kaybı testleri
yapılmıştır. Analiz sonuçlarına göre katkılanmamış, %10 ve %15 derişimde borik asit
çözeltileriyle katkılanmış kenevir lifi kullanılarak üretilen numunelerin ısıl iletkenlik
katsayıları sırasıyla 0.0935 W/mK, 0.1926 W/mK, 0.1863 W/mK olarak belirlenmiş;
ortalama ses yutum katsayıları sırasıyla 0.33, 0.38 ve 0.32 olarak ölçülmüş; ortalama ses
iletim kaybı değerleri ise sırasıyla 24.02 dB, 17.74 dB ve 12.13 dB olarak kaydedilmiştir.
En yüksek ses iletim kaybı değeri 46.92 dB olmak üzere %15 derişimde borik asit
çözeltisiyle katkılanmış kenevir liflerinin kullanılmasıyla üretilen numuneden elde edilmiş
olup, bu değer malzemenin ses yalıtım malzemesi üretiminde kullanılabilir olduğunu
göstermektedir. Bununla birlikte bütün numunelerde ısı yalıtım malzemelerinin sahip
olması gereken ısıl iletkenlik değerinden daha yüksek bir katsayı elde edilmiş olsa da;
kullanılan bağlayıcı türü ve miktarı ile üretim yöntemi değiştirilerek bu değerin azaltılması
mümkün olup, yapılacak çalışmaların bu yönde geliştirilmesi önem arz etmektedir.

ANAHTAR KELİMELER: Bitkisel kökenli yapı malzemesi, Kenevir lifi, Borlu
bileşikler, Yalıtım malzemesi

Abstract:
In order to reduce the need for artificial materials in architecture, the use of plant-based
materials is becoming more important day by day. Also, the use of natural materials is
limited, and due to the increasing environmental awareness in today's designs and the
orientation towards materials suitable for human health, the studies on the development of
these materials are increasing. In terms of strength, durability, thermal and acoustic
properties of hemp fibers have a high potential for use as plant-based building materials.
However, it is significant to increase the usage area of hemp fiber by improving its
properties. In this study, it was aimed to increase the resistance against fire and biological
pests with boric acid solution doped hemp fibers in different concentrations and to develop
building materials with heat and sound insulation properties by using these fibers. The
internal structural properties of the fibers were investigated by field emission scanning
electron microscopy, and their thermal behavior was investigated by thermogravimetric
and differential thermal analysis. Samples were prepared by mixing undoped hemp fibers,
hemp fibers doped with 10% and 15% concentrated boric acid solutions and lime binder
separately. The fiber:binder ratio is 1:4 by weight in all samples. To determine the heat and
sound insulation properties of the samples; thermal conductivity test with heat flow plate
method, sound absorption and sound transmission loss tests with impedance (Kundt) tube
method were conducted. According to the analysis results, the thermal conductivity
coefficients of the samples produced using hemp fibers, which are undoped, doped with
10% and 15% boric acid solution, were determined as 0.0935 W/mK, 0.1926 W/mK and
0.1863 W/mK, respectively; average sound absorption coefficients were measured as 0.33,
0.38 and 0.32, respectively; the average sound transmission loss values were recorded as
24.02 dB, 17.74 dB and 12.13 dB, respectively. The highest sound transmission loss value
is 46.92 dB which belongs to the sample containing hemp fiber doped with 15% boric acid.
This value indicates that this material can be used in the production of sound insulation
material. In addition, while a higher coefficient than the thermal conductivity value, which
is required for thermal insulation materials, was obtained; it is possible to reduce this value
by changing the type and amount of binder used and the production method, thus it is
important to develop studies in this direction.

KEY WORDS: Plant-based building materials, Hemp fiber, Boron compounds, Insulation
material