CCB nano partiküllerle güçlendirilmiş ahşap yapı elemanlarının mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical properties of wood structural elements reinforced with CCB nano-particles
Yazar: TAHİR AKGÜL
Danışman: PROF. DR. AHMET  CELAL  APAY
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Günümüzde doğal malzemeler, ileri teknolojik ürünlerle desteklenen kompozit malzeme üretim metodu ile mekanik ve fiziksel özelliklerinin iyileştirilmesi bir yana, kullanım yerleri bakımından alışılmışın çok ötesine taşınabilmektedir. İleri teknolojik ürün üretimi denildiğinde, hiç şüphesiz ilk akla gelen uygulama nano boyutta üretilen malzemelerle geliştirilmiş nano teknolojik ürünlerdir. Günümüzde nano teknolojinin, savunma, silah sanayi, tıp, sağlık, gıda, giyim, enerji ve inşaat gibi birçok endüstriyel alanda kullanımı oldukça yaygındır. Nano teknolojik ürünlerin yapı sektöründeki uygulama alanları incelendiğinde, genellikle inşaatta kullanılan malzeme özelliklerini iyileştirmesi, geliştirilmesi, korunması veya yeni kompozit malzemelerin üretilmesi amacıyla kullanıldığı görülmektedir. 

Öte yandan yapı sektöründe kullanılan başlıca malzemelerden birisi ahşaptır. Ahşap yapı tasarımı bazı bölgelerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak bu tasarımlarda, masif ağaç malzemenin büyük boyutlu elemanlarda tek parça halinde kullanılması, gerek ekonomik ve gerekse teknik açıdan elverişli değildir. Ahşap yapı tasarımında, emniyet sınırları içerisinde daha küçük ebatlarda yapı elemanı üretmek ancak ahşabın mekanik özelliklerini artırmakla mümkündür. Bu amaçla ahşaba metal oksit nano parçacıklar emprenye edilerek ahşabın mekanik performansının artırılması böylece daha özgün tasarımlara sahip, daha az ahşap gerektiren, sağlam ve çevreye duyarlı yapılar tasarlanabilmesine olanak sağlanması hedeflenmiştir. 

Bu hedef doğrultusunda yapılan ve çalışmanın temelini oluşturan Bakır-krom-bor (CCB) nano parçacıkların, ahşabın güçlendirilmesi amacıyla kullanılması konusunda daha önce yapılan bir çalışma bulunmamaktadır. Bu nedenle yapılan tez çalışması özgün bir değere sahiptir. 

Yapılan deneysel çalışmalarda yapı tasarımında sıkça kullanılan sarıçam ahşaba alçak basınç-vakum yöntemiyle emprenye edilen farklı oranlardaki bakır, krom ve bor oksit nano parçacıkların ahşabın basınç, çekme, eğilme ve kesme direnci üzerindeki etkisi ayrı ayrı incelenmiştir. Yapılan bu çalışmalar sonucunda piyasada bakır-krom-bor bileşiklerinden oluşan ve makro/mikro boyutlarda kullanılan CCB emprenye tuzlarının aksine, ahşabın mekanik özelliklerini yaklaşık %30 oranında iyileştiren yeni bir nano CCB emprenye maddesi üretilmiştir.

Abstract:
Nowadays, both mechanical properties and application areas of natural materials can move beyond the classical point of use by composite material production methods supported with advanced technological products. Undoubtedly, the first that comes to mind is mentioned the production of high-tech materials is nano technology products developed by nanoscale materials. Today, nano-technology products are widely used in many areas such as defense and war industry, medical, health, food, clothing, energy and construction. However, nano technology applications are focused on material properties improvement, development, protection or development of new composite materials in the construction sector. 

On the other hand wood is an important material which is used in the construction sector. Timber constructions design is widely used in some areas such as historical and rural structures. But in these constructions use of a single massive wood material in big size elements is not suitable in terms of economic and technical problems. In wooden construction design, production of smaller structure parts in safety limits is possible only with improving of mechanical properties of wood.

In reviewing the literature, there is not any study using copper-chromium-boron particles to strengthening of wood by nano-tech. In this respect this study is unique at this area.

For this purpose, nano metal oxide particles are impregnated into wood material for improving of mechanical performance of the wood. Thus this study aims to produce structures requiring less wood, stable, strong and environmentally sensitive. In the experimental studies effect of cooper, chrome and boron oxide nano particles with different ratios which was impregnated into wood under low pressure vacuum method are examined and compressive, tensile, bending and shearing resistance of wood material have been investigated. At the end of the study a new CCB impregnation material has been produced which was improved the mechanical property of wood by 30 % in comparison to standard value.