İki ve üç fazlı kompozitlerin elastik modülünün belirlenmesi
Determination of modulus of elasticity of two and three phase composites
Yazar: AHMET ONUR AKOL
Danışman: PROF. DR. ADNAN ÇOLAK
Trakya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Mimarlık = Architecture ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışmada, iki ve üç fazlı kompozitlerin mekanik özelliklerinin deneysel ve teorik sonuçları sunulmuştur. Literatürdeki mevcut denklemlerin bu malzemeler için deneysel olarak elde edilen elastisite modülleri ve basınç dayanımlarını tanımlayıp tanımlamadığı araştırılmıştır. Bu sonuçlara uymayan bazı denklemler modifiye edilmiştir. Modifiye edilmiş Sherban denklemi ile yapılan hesaplamalar, bu denklemin sıradan ve silis dumanlı çimento hamurlarının gözenekliliğe bağlı mekanik özelliklerini tahmin etmede oldukça başarılı olduğunu göstermektedir. Epoksi emülsiyonu içeren betonların basınç dayanımındaki azalmalar, karışıma silis dumanı eklenerek en aza indirilebilmektedir. Önerilen denklemler, hem su/çimento oranına hem de agrega/çimento oranına bağlı olarak betonun basınç dayanımındaki değişiklikleri açıklamaktadır. Elde edilen sonuçlardan, epoksi emülsiyonu ve silis dumanı içeren Portland çimentolu betonların maksimum basınç dayanımlarının bu denklemler ile hesaplanabileceği anlaşılmaktadır. Ayrıca bu tip betonların gerilme ve şekil değiştirme davranışlarını tanımlamak için Çolak modeli önerilmiştir. Bu model, en yüksek gerilmeye karşılık gelen şekil değiştirmeye kadar eğrinin tüm özelliklerini yansıtmaktadır. Böylece eğrinin altında kalan alan sonlu farklar yöntemi ile hesaplanmış ve betonların kırılma tokluğu belirlenmiştir. Beyaz Portland çimentosu ve alçı karışımından oluşan iki fazlı kompozitlerin elastisite modülleri Reuss, modifiye Paul, modifiye Ishai ve Popovics modelleri ile hassas bir şekilde belirlenmiştir. Beyaz Portland çimentosu, alçı ve kireç içeren üç fazlı kompozitlerin elastisite modülleri Çolak modeli ile hassas bir şekilde hesaplanmıştır. Teorik ve deneysel sonuçlar arasındaki uyum, denklemleri türetmek ve değiştirmek için kullanılan varsayımların doğruluğunu kanıtlamaktadır.

Abstract:
In this study, the experimental and theoretical results of mechanical properties of two- and three-phase composites are presented. It was investigated whether the existing equations in the literature describe the experimentally obtained elastic moduli and compressive strengths for these materials. Some equations that do not fit these results have been modified. The calculations performed with the modified Sherban equation show that this equation is very successful in predicting the porosity-dependent mechanical properties of ordinary and silica fume cement pastes. The reductions in compressive strength of concretes containing epoxy emulsion can be minimized by adding silica fume to the mixture. The proposed equations explain the changes in the compressive strength of concrete depending on both the water to cement ratio and the aggregate to cement ratio. From the results obtained, it was understood that the maximum compressive strengths of Portland cement concretes containing epoxy emulsion and silica fume can be calculated by these equations. In addition, Çolak model has been proposed to define the stress and strain behaviour of these types of concretes. This model reflects all the properties of the curve up to the strain corresponding to the peak stress. Thus, the area under the curve was calculated by the finite difference method and the fracture toughness of the concretes was determined. The modulus of elasticity of two- phase composites, consisting of a mixture of white Portland cement and gypsum were determined precisely by Reuss, modified Paul, modified Ishai and Popovics models. Elasticity modules of three-phase composites containing white Portland cement, gypsum and lime were calculated precisely with Çolak model. The agreement between theoretical and experimental results proves the correctness of the assumptions used to derive and modify the equations.