Radyasyon zırhlama amacıyla işlevsel olarak kademelendirilmiş çimento esaslı kompozitlerin geliştirilmesi
Development of functionally-graded cementitious composites for radiation shielding purposes
Yazar: BURAK ALİ ILIKSU
Danışman: DOÇ. DR. ÇAĞLAR YALÇINKAYA ; DOÇ. DR. SERDAR AYDIN
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Malzemeleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Radyasyon son derece tehlikeli ve halk sağlığını tehdit eden bir enerjidir. Teknolojinin gelişmesiyle birlikte radyasyon ile insanın ilişkisi gün geçtikçe daha da artmıştır. İnşaat sektöründe radyasyon zırhlama amacıyla kompozit malzemelerin kullanım sıklığı artmış, buna paralel olarak beton teknolojisi konusunda yenilikçi çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Bu çalışma, iyileştirilmiş mekanik özelliklerin yanı sıra üstün radyasyon zırhlama özelliklerini sağlamak için işlevsel olarak kademelendirilmiş çimento esaslı kompozitleri geliştirmeyi amaçlamaktadır. Tez kapsamında normal harç (NH) numunelerine kıyasla mekanik özellikleri geliştirmek amacıyla ultra yüksek performanslı beton (UYPB) – NH kompozitleri ve UYPB numuneleri üretilmiştir. Her iki karışım da barit agregası kullanılarak üretilmiştir. Islak döküm yöntemiyle taze UYPB ve taze NH üst üste katmanlar halinde dökülmüştür. Çalışmada 40×40×160 mm'lik numunelerin ilk katmanına 5 mm kalınlığında UYPB, orta katmanında 30 mm kalınlığında NH, en üst katmanında 5 mm kalınlığında UYPB bulunmaktadır. İkinci kompozitte ise üst ve alt katmanlarda 10 mm kalınlığında UYPB, orta katmanda 20 mm kalınlığında NH bulunmaktadır. Geliştirilen kompozitlerin UYPB ve NH ile benzer radyasyon soğurma katsayılarına sahip olduğu ve radyasyon zırhlama amacıyla kullanılabileceği ortaya konmuştur. Katmanlardaki UYPB oranının artmasıyla mekanik özellikler önemli oranda artmıştır. Katmanlı karışımların NH'ye benzer radyasyon soğurma performansına ve NH'den daha yüksek mekanik özelliklere sahip olması nedeniyle optimum çözüm olabileceği sonucuna varılmıştır. Ayrıca yapılan maliyet analizine göre katmanlı karışımların UYPB'ye göre düşük maliyetli olması nedeniyle de tercih edilebilir olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Radiation is an extremely dangerous energy that threatens public health. With the development of technology, the relationship between radiation and human has increased day by day. The frequency of use of composite materials for radiation shielding in the construction industry has increased, and parallel to this, innovative studies have been carried out on concrete technology. This study aims to develop functionally graded cement-based composites to provide superior radiation shielding properties as well as improved mechanical properties. In the scope of thesis, ultra-high performance concrete (UHPC) – normal mortar (NM) composites and UHPC specimens were produced to improve mechanical properties compared to NM specimens. Both mixtures were produced using barite aggregate. Fresh UHPC and fresh NH were poured in layers on top of each other by the wet casting method. In the study, 40×40×160 mm samples have 5 mm thick UHPC in the first layer, 30 mm thick NH in the middle layer, and 5 mm thick UHPC in the top layer. In the second composite, there is 10 mm thick UYPB in the upper and lower layers and 20 mm thick NH in the middle layer. It has been revealed that the developed composites have similar radiation absorption coefficients with UHPC and NH and can be used for radiation shielding. With the increase in the ratio of UHPC in the layers, mechanical properties significantly increased. It was concluded that layered mixtures could be the optimum solution due to their similar radiation absorption performance and higher mechanical properties compared to NH. In addition, according to the cost analysis, it was concluded that layered composites are preferable because of their lower cost compared to UHPC.