Naylon esaslı liflerin çimento bağlayıcılı kompozitlerin özellikleri üzerine etkileri
Effect of naylon based fibers on the properties of cementitious composites
Yazar: FARHAD EMAMI KHIAVI
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ŞAHMARAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu tez çalışması kapsamında çimento bağlayıcılı kompozit malzeme karışımları içerisinde düşük maliyetli naylon (ticari ismi ile Naylon mono) liflerin kullanımının genel kompozit malzeme özellikleri üzerine etkileri araştırılmış ve bu sayede performanstan ödün verilmeksizin bu tarz malzemelerin daha makul üretim maliyetleriyle üretilebilmelerinin önü açılmaya çalışılmıştır. Deneysel program kapsamında kabul edilebilir özelliklere sahip düşük maliyetli kompozitlerin geliştirilebilmesi amacıyla farklı deneysel parametreler kullanılarak karışımlar tasarlanmıştır. Bu bağlamda farklı su – bağlayıcı malzeme oranları (Su/B) (0,27 ve 0,35) ve mineral katkı – Portland çimentosu değişim oranları (uçucu kül [UK] ya da cüruf/PÇ) (1,2, 2,2 ve 4,2) kullanılarak çeşitli karışımlar üretilmiştir. 12 adet karışım yukarıdaki parametrelere bağlı olarak hacimsel olarak %2 oranda naylon lif kullanılarak üretilmiştir. Kontrol amacı ile bu karışımlara benzer içeriklere sahip 12 adet karışım hacimsel olarak %2 oranda polivinil-alkol lif kullanılarak üretilmiştir. Ayrıca, karşılaştırma amacıyla toplamda 12 adet referans karışımı yukarıdaki parametrelere bağlı olarak lifsiz olarak üretilmiştir. Toplamda üretimleri tamamlanan 36 farklı karışımın kum – bağlayıcı malzeme oranları 0,36 olarak sabit tutulmuştur. Tez kapsamında karışımların performans analizleri, mekanik özellikler (basınç dayanımı, eğilme dayanımı, sehim, döşeme panel testi ve darbe dayanımı) ve donma-çözülme direnci bakımından gerçekleştirilmiştir. Elde edilen deneysel sonuçlar, farklı karışım tasarımlarına bağlı olarak kompozit malzeme karışımlarında naylon liflerin kullanılmasının referans karışımlarına kıyasla genel performansı önemli ölçüde iyileştirdiğini göstermiştir. Naylon lif kullanımının kompozit malzeme performansına polivinil-alkol lif kullanımından daha kısıtlı etki yaptığı görülmüş olsa da belirli testler altında performansların birbirine yakın olduğu görülmüştür. Bu sonuçlar ışığında, belirli uygulamalar için kompozit malzeme tasarımlarının tamamen naylon lifler aracılığıyla yapılabileceği, ancak daha yaygın uygulamalarda kullanım için naylon liflerin polivinil-alkol lifleriyle birlikte kullanımlarının maliyet ve performans bakımından daha uygun olacağı belirtilebilir.

Abstract:
In the present thesis, the effects of utilization of low-cost Naylon fibers (Naylon mono) on the general properties of cementitious composites were studied and by doing so, these kind of composite materials were tried to be manufactured at reasonable prices without compromising the overall performance. In the scope of experimental program, with the purpose of producing low-cost cementitious composite materials with acceptable properties, mixtures were designed using different experimental parameters. In this sense, mixtures were produced by using different water to binder ratios (W/B) (0.27 and 0.35) and mineral admixture to Portland cement ratios (fly ash [FA]/ or blast furnace slag/PC) (1.2, 2.2 and 4.2). Based on the abovementioned parameters, 12 mixtures were produced using 2% of Naylon fibers on volumetric basis. Another 12 mixtures were produced using 2% of polyvinyl alcohol fibers on volumetric basis. Moreover, based on the abovementioned parameters, 12 additional reference mixtures without fibers were produced for comparison. In total, 36 mixtures were manufactured with sand to binder ratio of 0.36. Within the thesis, performance analysis of the mixtures were made by mechanical (compressive strength, flexural strength, flexural displacement, slab panel test and impact resistance) and freezing-thawing tests. Experimental results showed that based on different mixture parameters, utilization of Naylon fibers enhanced the overall performance of reference mixtures considerably. Although the usage of Naylon fibers made limited impact on the performance of composite materials compared to polyvinyl alcohol fibers, performances were rather similar for certain tests. In the light of this information, it can thus be stated that the design of cementitious composite mixtures can be made using Naylon fibers singly for certain applications, however, considering the initial cost, performance and widespread usability of these materials, it is better to use Naylon fibers in conjuction with polyvinyl alcohol fibers.