Kenevir lif takviyeli pomza agregalı inorganik matrislerin mekanik karakteristikleri ve akustik özelliklerinin belirlenmesi
Mechanical characteristics and acoustic properties of hemp fiber reinforced inorganic matrices with pumice aggregates
Yazar: HAVVA MERVE TUNCER
Danışman: PROF. DR. ZEHRA CANAN GİRGİN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Mimarlık = Architecture

Özet:
Günümüzde doğal kaynakların kullanımı açısından kompozit yapı malzemeleri alanında önemli gelişmeler görülmektedir. Güncel yaklaşımların başında dayanım ve dayanıklılığı yeterli, karbon ayak izi daha az "yeşil beton" tasarımı yer almaktadır. Bu bağlamda, son yıllarda selülozik liflerin çimento ve kireç esaslı bağlayıcılarla birlikte kullanılabilirliği üzerine çalışmalar da artmaktadır. Selülozik lif takviyeli inorganik matrislerde, liflerin mekanik karakteristiklerini uzun süre koruması, dolayısıyla kompozitin dayanıklı olması beklenmektedir. Çevre dostu yaklaşım açısından yenilikçi bir çözüm olmasının yanı sıra, uygun karışım tasarımıyla mekanik karakteristikler ve dayanıklılık açısından farklı lif tiplerine alternatif olması da mümkündür. 
Selülozik liflerin alkali ortamda bozunmasını azaltmak için doğru puzolanik bileşenleri doğru oranlarda uygulamak önemlidir. Tez kapsamında çimento ve kireç bağlayıcıyla birlikte, çoğunluğu harç esaslı literatürden farklı olarak, ilk defa iri hafif agregalar (volkanik esaslı pomza) da karışım tasarımında kullanılmıştır. Ayrıca, kireç bağlayıcı ile birlikte sentetik makro liflerin kullanımı da literatürde ilk defa incelenmiş ve selülozik lif takviyeli deney sonuçları ile karşılaştırılmıştır.
Selülozik lif takviyeli betonun üst katmanda kullanılması ile (topping), ahşap/çelik döşeme sistemlerde katı doğuşlu ses kaynaklı yalıtım ve titreşim problemlerine çözüm sunmak mümkündür. Betonun kütle ve boşluk düzeyi/yapısı bu problemlerin odak noktası niteliğindedir. Bu özellikler dikkate alınarak inorganik matrisli ahşap/çelik kompozit döşemelerde doğal hafif agrega ve selülozik lif takviyesi kullanılması üzerine çalışmalar yapılmıştır.
Tezin birinci bölümünde amaç, kapsam, hipotez ve çalışma yöntemi aktarılmıştır. 
İkinci bölümde literatürdeki selülozik lif takviyeli inorganik matrisler üzerine çalışmalar incelenmiş; lif tipi ve boyu, liflere uygulanan iyileştirme yöntemleri, muhtelif puzolanik bileşenlerin kompozitin mekanik karakteristiklerine etkileri irdelenmiştir.
Üçüncü bölümde özgün deneysel çalışmalar yer almaktadır. Farklı oranlarda çimento, kireç, üç tip puzolanik bileşen ve takviye amaçlı üç tip lif (iki tip sentetik ve kenevir lif) kullanılarak muhtelif karışımlar tasarlanmıştır. Selülozik lif takviyeli matriste eğilme dayanımı, şekil değiştirme, enerji yutma kapasitesini arttıran ve hepsinden önce dayanıklılığı olumlu etkileyen karışımların basınç, eğilme, yaşlandırma ve su emme testlerine odaklanılmıştır. 
Dördüncü bölümde kompozit döşeme sistemlerinde darbe sesi yalıtımı için literatür çalışması yapılmıştır. Üçüncü bölümdeki deneylerden elde edilen optimum tasarıma esas alınarak, kompozit döşemelerde darbe sesi yalıtımı için KS – Sound Insulation Calculator ® benzeşim programıyla analizler gerçekleştirilmiştir. 
Beşinci bölüm elde edilen deneysel ve teorik sonuçlar ile değerlendirmelere ayrılmıştır.

Abstract:
Significant advancements are under progress in the field of composite structural materials increasingly use natural sources. The design of "green concrete" having sufficient strength and durability as well as lower carbon footprint is at the forefront of current approaches. In this context, research on the usability of cellulosic fibers in concrete has also increased nowadays. In cellulosic fiber reinforced inorganic matrices, those fibers are expected their mechanical characteristics to preserve over a long period. In addition to an innovative solution for environmentally friendly approaches, cellulosic fiber reinforced inorganic matrices have the potential to serve as an alternative to different fiber types regarding mechanical characteristics and durability by ensuring appropriate mixture design.
The utilization of proper pozzolanic materials in the correct ratios is essential to mitigate the degradation of cellulosic fibers in alkaline environment. In this thesis, for the first time, lightweight coarse aggregates (volcanic based, pumice) were used in the mixture design which is different from mostly mortar-based literature, together with inorganic (cement, lime) matrices. Furthermore, the usage of macro synthetic fibers incorporating with lime binder was examined for the first time and compared with the experimental results of cellulosic fibers. 
It is possible to focus on resolving the impact sound insulation and vibration issues in wood/steel floor systems with the use of cellulosic fiber-reinforced concrete. The mass and porosity of the material are crucial aspects in these concerns. Research have been conducted in wood/steel composite floors via cellulosic fiber reinforced matrices. 
The first chapter, the aim, scope, hypothesis, method of the study are presented.
In the second chapter, the studies related to cellulosic fiber reinforced inorganic matrices in the current literature were examined. The investigations focused on fiber type, fiber length, fiber treatments and the influence of supplementary cementitous materials (SCM) on the mechanical characteristics of the composite.
The third chapter focuses the original experimental studies of this thesis. The mix designs were formulated by using various ratios of cement, lime, three types of pozzolanic materials, and three types of fibers (hemp fiber and two synthetic fibers). In the cellulosic fiber reinforced matrices, flexural strength, deformation capacity, energy absorption capacity and durability as well as compressive strength and water absorption tests were addressed.
In the fourth chapter, the literature review on impact sound and vibration issues in composite floor systems was conducted, and an experimental study was carried out using a simulation program (KS – Sound Insulation Calculator ®) on composite floors with the optimum mixture designs from the previous chapter's experimental results.
In the fifth chapter, the results and the evaluations obtained from the thesis are explained.