Özellikleri nano boyutta modifiye edilmiş yüksek hacimde uçucu kül içeren tasarlanmış çimento bağlayıcılı kompozitler
Engineered cementitious composites that contains high volume fly ash and has properties modified on nano scale
Yazar: ÜMİT EROL
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ŞAHMARAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Geleneksel beton malzemesinden farklı olarak, Tasarlanmış Çimento Bağlayıcılı Kompozitler'in (ECC) malzeme tasarım süreçlerinde mikromekanik esaslı tasarım teorisi kullanılmaktadır. Mikromekanik esaslı tasarım teorisi ECC'nin temel bileşenlerinden birisi olarak yüksek hacimlerde uçucu kül (HVFA) kullanılmasınının önünü açmaktadır. Karışımlarda yüksek hacimlerde uçucu kül (HVFA) kullanımı (çimento ağırlığının %85'i seviyesine kadar) dar çatlak açıklıklarıyla birlikte yüksek çekme sünekliğini (yaklaşık %3 eksenel çekme şekil değiştirme kapasitesi) tetiklemektedir; ancak erken yaş basınç ve çekme dayanımı ile klorür iyon direncini oldukça düşürmektedir. Bu çalışmada, nano mineral katkıların farklı miktarlarda uçucu kül bulunduran ECC karışımlarının mikroyapısı ve çeşitli özellikleri üzerine yaptıkları etki üzerinde durulmuştur. HVFA ECC üretiminde nano kalsit ve nano silika olmak üzere iki farklı adet mineral katkı kullanılmıştır. Nano minerallerle modifiye edilmiş karışımların 180 günlük süre içerisinde mikroyapısal özelliklerine ek olarak hidratasyon özellikleri, taşınım ve mekanik özellikleri değerlendirilmiştir. Her ne kadar çeşitli özellikler için optimum uçucu kül miktarları belirlenebiliyor olsa da bu miktarın nano modifikasyon mekanizmasına (nano malzeme türüne) bağlı olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Ayrıca, ECC karışımlarının modifiye edilmesiyle farklı mekanik ve taşınım özellikleri bakımından elde edilen en yüksek gelişim oranları da değişim göstermiştir.

Abstract:
Being different from the conventional concrete materials, a micromechanics based design theory is used in the material design process of Engineered Cementitious Composites (ECC).  Application of the micromechanics based design theory, paved way to the use of fly ash in high volumes as one of the major components of ECC. High volume of fly ash (HVFA) (up to 85% replacement by weight of cement content) enables improved tensile ductility ( approximately 3% long-term tensile strain)  with the reduced crack width; however suffers from significantly reduced early age compressive and tensile strength, and early age chloride resistance.  Nano additives are known to improve mechanical strength and durability of HVFA systems. In this study, emphasis is placed on the effect of nano additives on the long term on altering material microstructure and properties of ECC mixtures with different fly ash content. Two different mineral additives are used namely nano calcite and nano silica in HVFA ECC production. Hydration characteristics, transport, and mechanical properties of nano additive modified mixtures are assessed in addition to the microstructural characteristics up to a period of 180 days. Test results confirmed that although an optimum fly ash content can be determined for various characteristics, it is dependent on the mechanism of modification i.e. type of modifier. Additionally, optimum fly ash content that yields the highest rate of improvement obtained through modification of ECC varies for different mechanical and transport properties.