Nano malzeme içeren çimentolu kompozitlerin termal verimliliği
The investigation of thermal efficiency of nano additive included cement composites
Yazar: ADAR KARAGÖZ
Danışman: DOÇ. DR. EGEMEN TEOMETE
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Akıllı malzemeler = Intelligent materials ; Elektriksel iletkenlik = Electrical conductivity ; Kompozit malzemeler = Composite materials ; Nanopartiküller = Nanoparticles ; Nanotüp = Nanotube

Özet:
Her yıl buzlanma ve kar nedeniyle birçok trafik kazası olmakta, vatandaşlarımız hayatlarını kaybetmekte, maddi ve manevi büyük kayıplar yaşanmaktadır. Hava alanlarında pist buzlanması ve kar nedeniyle de kazalar olmakta, can ve mal güvenliği tehdit altında kalmaktadır. Buzlanmaya karşı yollara ve pistlere atılan tuz ve diğer kimyasallar, yol malzemesine, taşıtlara zarar vermektedir. Tuz-kimyasal atma veya küreme ile yollar-pistler sürekli ve zamanında açık tutulamamakta, buna karşın personel, araç, yakıt ve sarf maliyetleri oluşmaktadır. Ayrıca, trafiği durdurma veya yavaşlatma nedeniyle oluşan sefer iptalleri ve gecikmeler, maddi ve manevi kayıplar oluşturmaktadır.
Elektrikle ısınan harcı belirlemek için, öncelikle iletken olan tüm malzemeler (13 mm çelik lif, 6 mm çelik lif, pirinç toz ve lif, bakır toz ve lif, karbon lif, çok duvarlı karbon nanotüp, nano tufal, nano grafen, nikel) kullanılarak doğru akım ile ısınma testi yapıldı. Bu sonuçlara göre en iyi ısınan iletkenler, harç içerisinde farklı hacimsel oranlarda olmak üzere 18 farklı harç karışımı tasarlandı. Her karışımdan 3 adet 5×5×2,5 cm³ prizma üretildi. Isınma testi uygulamak amacı ile referans karışımı dâhil toplam 18 farklı harç karışımı hazırlandı. 7. günde ve 35. günde elektrik verilerek ısınma testleri yapıldı. Isınma testinde elde edilen; sıcaklık artışı, sıcaklık artış hızı ve tüketilen enerji, performans parametreleri olarak kullanıldı ve puanlama sistemi geliştirildi. Elektriksel direnç değişimi ile sıcaklık artışı arasındaki ilişki belirlendi. En iyi ısınan makro ve nano boyutta malzeme katkılı karışımlar belirlendi. Elektrik ile ısınan harç, hava alanlarında, yollarda ve binaların ısıtılmasında kullanılabilir.

Abstract:
Every year,  traffic accidents occur due to icing and snow, our citizens lose their lives, and big financial and moral losses take place. At airports, there is the danger of icing and cover of snow on runway and apron, which directly threatens the life and property security. Usage of salt and other chemicals against icing damages existing construction materials and vehicles.

Salt-chemical pouring or plowing causes temporary stop in the utilization of  roads and runways, which in turn generates staff, vehicle, fuel and consumable costs. In addition, congested traffic results in flight cancellations and delays, causing financial and moral losses.

In order to determine the electrically heated mortar, conductive materials (13 mm steel fiber, 6 mm steel fiber, brass powder and fiber, copper powder and fiber, carbon fiber, multiwall carbon nanotube, nano iron oxide, nano graphene) was subjected to a heating test. According to these results, different mixtures were designed. Three 5 × 5 × 2,5 cm³ prisms were produced from each mixture. A total of 18 different mortar mixes were prepared, including the reference mix. On the 7th day and on the 35th day, electricity was applied and heating tests were carried out. Obtained in heating test; temperature increase, temperature increase rate and consumed energy were used as performance parameters and a scoring system was developed. The relationship between electrical resistance change and temperature increase was determined. Mixtures with the best-heated macro and nano-sized materials were identified. Electricity-heated mortar can be used to heat airports, roads and buildings.