Nanofiber selüloz katkılı kireç esaslı enjeksiyon malzemelerinin taze ve sertleşmiş haldeki özelliklerinin incelenmesi
Investigation fresh and hardened state properties of lime based grouts incorporated with cellulose nanofiber
Yazar: ALİ SAYAR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ DİDEM OKTAY
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Malzemeleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Tarihi yapılar, geçmişi günümüze bağlayan kültürel değerlerdir. Tarihi yapılardaki özgün harçlar incelendiğinde saman, kıtık, yonga, bambu gibi ilave malzemelerin kullanıldığı görülmüştür. Harçlara lif olarak ilave edilen bu malzemelerin, harçların fiziksel ve mekanik özelliklerini geliştirdiği bilinmektedir. Günümüzde yapılan onarım ve güçlendirme çalışmalarında kullanılan harçlarda ise genellikle sentetik lifler kullanılmaktadır. Nano teknolojinin gelişmesi ve sunduğu avantajlar pek çok alanda olduğu gibi inşaat sektöründe de nano malzemelerin önemini artırmış ve kullanılmaya başlamasını sağlamıştır. Bununla birlikte, yapı malzemelerinde yenilenebilir ve sürdürülebilir nano malzemelere duyulan ihtiyaç araştırmacıları nanoselülozlara (kristalin ve/veya fiber) yönlendirmiştir. 
Bu çalışmada özgün malzemeler ile uyumlu, kireç esaslı ve nanofiber selüloz (NFS) katkılı enjeksiyon malzemeleri üretilmiş ve bu malzemelerin taze ve sertleşmiş hal özellikleri incelenmiştir. Çalışmanın amacı; sentetik liflere kıyasla özgün malzeme ile çok daha uyumlu, biyo-esaslı, sürdürülebilir, tarihi yapıların onarımında ve güçlendirilmesinde kullanılabilecek yeni bir kireç esaslı enjeksiyon malzemesi geliştirmektir. Bu kapsamda; %0,1, %0,2 ve %0,3 NFS ilaveli enjeksiyon malzemeleri üretilerek akışkanlık, penetrasyon ve hacim sabitliği deney sonuçlarına göre karışım oranlarına karar verilmiştir. Sonrasında dört farklı karışımın reolojik özellikleri belirlenmiştir. Enjeksiyon malzemelerinin sertleşmiş haldeki özelliklerini belirlemek için fiziksel ve mekanik testlerle birlikte rötre özellikleri de incelenmiştir. 
Deney sonuçlarına göre NFS ilavesi taze hal özelliklerini olumsuz etkilese de tüm serilerin enjekte edilebilirlik özellikleri sağlanmıştır. Buna ek olarak; NFS'nin doğal viskozite düzenleyici gibi çalıştığı ve sentetik katkı maddeleri yerine tercih edilebileceği görülmüştür. Sertleşmiş hal özellikleri dikkate alındığında, NFS'nin fiziksel özellikler üzerinde ciddi bir etkisinin olmadığı ancak mekanik özelliklerini ve rötre direncini ciddi oranda artırdığı gözlemlenmiştir.

Abstract:
Historical buildings are cultural values that connect the past to the present. When the original mortars in historical buildings were examined, it was seen that additional materials such as straw, tow, chip and bamboo were used. It is known that these materials added to mortars as fibers to improve the physical and mechanical properties of mortars. Synthetic fibers are generally used in the mortars used in today's repair and strengthening works. The development of nanotechnology and the advantages it offers have increased the importance of nano materials in the construction sector, leading to their use. However, the need for renewable and sustainable nanomaterials in building materials has led researchers to nanocelluloses (crystalline and/or fiber). 
In this study, lime-based grouts enriched with nanofiber cellulose (NFS), compatible with the original materials, were produced and the fresh and hardened state properties of these materials were examined. The aim of the study is to develop a new lime-based injection material that is much more compatible with the original material compared to synthetic fibers, bio-based, sustainable, and can be used in the repair and strengthening of historical structures. In this context; grouts with 0.1%, 0.2% and 0.3% NFS additions were produced, and the mixing ratios were determined based on the results of fluidity, penetration, and volume stability experiments. Subsequently,  the rheological properties of four different mixtures were determined. To determine the properties of the injection materials in the hardened state, physical and mechanical tests, along with shrinkage properties, were examined.
According to the experimental results, although NFS addition negatively affects the fresh properties, the injectability properties of all series have been ensured. In addition, it has been observed that NFS functions as a natural viscosity modifier and can be preferred over synthetic additives. Considering the hardened state properties, it has been observed that NFS has a significant impact on mechanical properties and shrinkage resistance, although it does not have a serious effect on physical properties.