Effects of different types of carbon based materials on electrical properties of cementitious composites
Farklı tür karbon esaslı malzemelerin çimento bağlayıcılı kompozitlerin elektriksel özelliklerine etkileri
Yazar: OĞUZHAN ÖZTÜRK
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ARİFE AKIN ; DOÇ. DR. MUSTAFA ŞAHMARAN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Hızlı gelişen ekonomilere sahip ülkelerde inşaat sektörü ekonominin en temel parçalarından birini oluşturmaktadır. Bu nedenle beton ekonomik gelişmenin önde gelen unsurlarındandır. Bugüne kadar pek çok araştırmacı tarafından geleneksel betonun yapısal ve performans özellikleri üzerinde araştırmalar yapılmıştır. Son yıllarda yapısal ve performans özelliklerinin yanı sıra beton gibi çimento esaslı malzemelerin yapısal olmayan bazı özelliklere de aynı anda sahip olabilmesi için bir takım çalışmalar yapılmaya başlanmıştır. Bu çalışmaların arasında en önemli konulardan birisi yapısal sağlık izleme araştırmalarıdır.   
Genel anlamda, bünyesinde herhangi bir sensör bulunmadan yapısal malzemelerin direk olarak sensör amacı ile kullanılması durumu kendiliğinden algılama olarak tanımlanmaktadır. Böylece, entegre sistemlere gerek kalmadan yapısal/malzeme sağlık izlemesi rahatlıkla yapılabilmektedir. Olası yapısal hasarlar veya deformasyonlar çimento bağlayıcılı kompozitlerin sahip olduğu piezo-dirençli özellikleri sayesinde belirlenebilmektedir. Piezo-direnç özelliğini sağlamak için çimento bağlayıcılı kompozitlerin üretimi sırasında karbon esaslı tanecikler, lifler, filamentler vb. yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu malzemelerden karbon nano tüpler (KNT) ve karbon nano lifler (KNL) çimento bağlayıcılı kompozitlerin elektriksel özellikleri açısından çok iyi sonuçlar göstermektedir.  
Bu çalışmada, karbon lif (KL) ve karbon nanotüplerin (KNT) çimento bağlayıcılı kompozitlerin elektriksel özellikleri üzerine etkileri, 1, 7, 28, 60, 90 ve 180 günlük ölçümlerle incelenmiştir. Çalışmalarda, nano-karbon ürünlerin çimento bağlayıcılı kompozitler içerisine ilavesi sırasında farklı karışım metotları en iyi deney sonuçlarını elde etmek amacıyla araştırılmıştır. Elektriksel ölçümlerin belirlenmesinin yanında mekanik testler uygulanarak çimento bağlayıcılı kompozitlerin piezo-dirençli özellikleri saptanmıştır. Çalışma sonuçları, farklı tür karbon esaslı malzemelerin çimento bağlayıcılı kompozitlerin elektriksel özellikleri üzerine etkilerinin, büyük ölçekli yapı sistemlerinde oluşan hasarların tutarlı bir şekilde algılamasında önemli bir basamak olarak kullanılabileceğini göstermektedir.  
Anahtar kelimeler: Çok fonksiyonlu çimento bağlayıcılı kompozitler, yapısal/malzeme sağlık izleme, kendiliğinden algılama, elektriksel özellikler, farklı tür karbon esaslı malzemeler.

Abstract:
Construction industry constitutes backbone of the economy in rapid growing countries. For this reason, concrete is one of the leading factors of economic development. Up to now, numerous studies have been conducted on structural and performance properties of conventional concrete by researchers. In addition to the structural and performance properties, some additional research works were started to be performed recently to equip cementitious composites such as concrete with non-structural properties. Among these studies, one of the significant topic is structural health monitoring researches.   
In general, structural materials that do not consist of any sensor but used for sensor purpose is called self-sensing materials. Thanks to self-sensing capability of concrete therefore, structural/materials health monitoring can easily be made without being in need of any integrated systems. Potential structural damages or deformations can be determined owing to piezo-resistivity characteristics of cementitious composites. To provide piezo-resistive charactarestics, carbon based particles, fibers, filaments etc. are widely used during fabricating of cementitious composites. Carbon based nano materials such as carbon nanotubes (CNT) and carbon nano fibers (CNF) exhibits promising results considering electrical properties of cementitious composites.  
In this study, effects of carbon fibers (CF) and carbon nanotubes (CNT) on the electrical properties of cementitious composites were investigated at curing ages of 1, 7, 28, 60, 90, 180 days measurements. In experiments, while supplementing nano-carbon products into the cementitious composites, different mixing methods were examined aiming to obtain best test results. Additionally, not only electrical measurements were conducted but also piezo-resistive characteristics of cementitious composites were determined by mechanical tests. Results indicates that effects of different types of carbon based materials on electrical properties of cementitious composites can be used as a crucial step for sensing damages that occurs in large-scale structural systems in a consistent way.  
Keywords: Multifunctional cementitious composites, structural/materials health monitoring, self-sensing, electrical properties, different types of carbon based materials.