Yapı sağlığının izlenmesi için betonda elektriksel direnç –  birim uzama ilişkisinin deneysel olarak araştırılması
Experimental investigation of electrical resistance - strain relationship of concrete for structural health monitoring
Yazar: ÖZKAN AYBERK KOLATAR
Danışman: DOÇ. DR. EGEMEN TEOMETE
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Mekaniği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Depremler, malzeme bozulmaları ve diğer çevresel etkiler yapıların performansını tehdit eder. Yapı sağlığının izlenmesi, can ve mal güvenliği açısından önemlidir. Yapı sağlığının izlenmesi için kullanılan gerinim pulları, düşük dayanıklılığa, düşük duyarlılığa ve yüksek maliyete sahiptirler. Bu çalışmada, basınç yükü altında farklı hacimsel oranlarda bakır, karbon, alüminyum, kömür, pirinç ve tufal iletkenlerini içeren beton karışımlarının birim şekil değiştirme – elektriksel direnç ilişkileri deneysel olarak incelendi. Çalışma kapsamında, 1 adet lifsiz, 7 adet bakır lifli, 6 adet bakır tozlu, 5 adet 3mm karbon lifli, 5 adet 6mm karbon lifli, 5 adet 13mm karbon lifli, 6 adet alüminyum tozlu, 6 adet alüminyum lifli, 6 adet pirinç tozlu, 6 adet kömür tozlu, 6 adet tufal iletkenli toplamda 59 adet karışım grubu oluşturuldu. Beton karışım tasarımı, TS802 "BETON KARIŞIM TASARIMI HESAP ESASLARI" standartı esas alınarak yapıldı. Her bir karışım grubu için üç adet 75mm boyutlu küp örnek döküldü ve örneklere basınç testi uygulandı. Toplamda 177 örnek döküldü, test edildi ve analizleri yapılıp grafiklere işlendi. Basınç testlerinde örneklerin elektriksel dirençlerindeki değişim, örneklere uygulanan basınç kuvveti, basınç birim şekil değiştirmeleri eş zamanlı olarak ölçüldü. Test sonuçlarından elde edilen sensör parametreleri ile her bir örnek için puanlar hesaplandı. Örneklerin sensör parametreleri ve puanları karşılaştırıldı. Test edilen karışımlarda birim şekil değiştirme – elektriksel direnç arasında çok güçlü doğrusal ilişki tespit edildi. Elde edilen sonuçlar, kendi hasarını ve birim şekil değiştirmesini ölçen akıllı betonun geliştirilmesinde önemli rol oynamaktadır.

Abstract:
Earthquakes, material deteriorations and other environmental factors challenge the structural safety. In order to protect the lives, structural health monitoring is crucial. The metal foil strain gages have low durability, low sensitivity and high cost. In this study, concrete mixes containing different volumetric ratios of conductive materials were casted. Copper, carbon, aluminum, coal, oxidized layer and brass were used as conductors. The relationship between strain and electrical resistance has been investigated, experimentally. In this study, 1 fiber free, 7 copper fiber, 6 copper powder, 5 carbon fiber that is 3mm lenght, 5 carbon fiber that is 6mm lenght, 5 carbon fiber that is 13mm lenght, 6 aluminum powder, 6 aluminum fiber, 6 brass powder, 6 coal dust, 6 oxidized layer mix groups were formed. A total of 59 mix groups were formed. In concrete mixture design, TS802 "BETON KARIŞIM TASARIMI HESAP ESASLARI" was used. Three 75mm cubes were casted and pressure test made for each of the groups.  In total 177 mixture was casted and tested. All mixtures were analyzed and treated in the graphics. In pressure tests changes in electrical resistance of the mixtures, pressure force change that was applied to the mixtures and compression strains were measured simultaneously. With sensor parameters obtained from the test results, scores were calculated for each sample. The mixture group's average scores and the average sensor parameters results were compared. A strong linear relationship between strain and electrical resistance change was obtained for tested mixtures. The results are contribution to the development of smart concrete which can sense its strain and damage.