Akıllı hafif betonun gerilme ve sıcaklık davranışlarının incelenmesi
The investigation of stress and temperature behaviours of the smart lightweight concrete
Yazar: BAHAR DEMİREL
Danışman: YRD. DOÇ. DR. SALİH YAZICIOĞLU ; PROF. DR. NURİ ORHAN
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Yapı Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
ÖZETDoktora TeziAKILLI HAFİF BETONUN GERİLME VE SICAKLIK DAVRANIŞLARININİNCELENMESİBahar DEMİRELFırat ÜniversitesiFen Bilimleri EnstitüsüYapı Eğitimi Anabilim Dalı2006, Sayfa : 95Bu tez çalışmasında, matrisi hafif agregadan oluşan karbon fiber takviyeli hafif betonungerilme ve sıcaklık gibi dış zorlamalara verdiği tepkiler incelenmiştir. Çalışma ile, ilimizdemevcut olan pomza agregasının kullanılmasıyla yörenin doğal kaynaklarının değerlendirilmeside amaçlanmıştır.Çalışmada, beton iletken kısa karbon fiber takviyesi ile akıllı hale getirilmiş; basınç,çekme ve sıcaklık farkına bağlı olarak elektrik iletkenliğinde meydana gelen değişim izlenerekdeformasyon ve sıcaklığı sezme kabiliyeti araştırılmıştır. Ayrıca, uçucu kül ve silis dumanı gibimineral katkıların akıllı hafif betonun sezme kabiliyetinde meydana getirdiği değişimlerincelenmiştir. Hazırlanan numunelerin basınç ve çekme dayanımları belirlenmiş; statik vetekrarlı yüklemeler uygulanarak elektrik iletkenliğinde meydana gelen değişimler gözlenmiştir.Numunelerin mikroyapı ve kırık yüzeyleri SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu)kullanılarak incelenmiş ve malzemenin iç yapısının akıllılık üzerine yaptığı etkiler tespitedilmiştir. Ayrıca, karbon fiber takviyeli hafif betonun sadece basınç ve çekme gerilmelerinideğil, sıcaklığı da sezebilen akıllı bir malzeme olduğu malzemenin Seebeck katsayısınıhesaplamak suretiyle belirlenmiştir.Tez 7 bölümden oluşmaktadır. İlk bölümde, tez konusu genel hatlarıyla izah edilmiş veçalışmanın amacı kısaca belirtilmiştir. 2.bölümde yapıların temelini oluşturan beton genelhatlarıyla anlatılmıştır. 3.bölümde yapılarda, malzemede ve betonda akıllılığın nasılgerçekleştiği, akıllı betonun çalışma prensibi, akıllı betonun kullanıldığı yerler gibi temelkonular verilmiştir. Literatür araştırması ve tezin literatürdeki yeri 4.bölümde ayrıntılı olarakverilmiştir. 5.bölüm, deneysel çalışmaları, malzeme ve metot konularını içerirken; 6.bölüm isebulgular ve değerlendirmeyi içermektedir. Son bölümde ise sonuç ve öneriler yer almaktadır.Sonuç olarak, literatürde akıllılık özellikleri henüz incelenmemiş olan karbon fibertakviyeli hafif betona akıllılık özelliği kazandırılabileceği görülmüştür. Böylelikle, gerilme vesıcaklığın meydana getirdiği deformasyon ve hasarın akıllı hafif beton ile de sezilebileceğisonucuna varılmıştır.Anahtar Kelimeler : Akıllı Hafif Beton, Sezme Kabiliyeti, Karbon Fiber, Uçucu Kül,Silis Dumanı

Abstract:
ABSTRACTPhD ThesisTHE INVESTIGATION OF STRESS AND TEMPERATURE BEHAVIOURS OF THESMART LIGHTWEIGHT CONCRETEBahar DEMİRELFırat UniversityGraduate School of Natural and Applied SciencesDepartment of Construction Education2006, Page :95In this thesis, the reactions of the carbon fiber reinforced lightweight concrete, whosematrix was formed by pumice aggregate, in response to the external forcing such as stress andtemperature were investigated. With this study, it was also aimed to evaluate pumice, which is anatural material in the region, by using as aggregate in concrete.In the study, the concrete was made smart by adding short conductive carbon fibers andits sensing ability of strain and temperature was investigated by observing the change on theelectrical conductivity under the compression, tension and temperature differences. In addition,the changes that mineral admixtures such as fly ash and silica fume constituted on the self-sensing ability of the smart lightweight concrete were investigated. Compressive and tensiletests were applied to the samples prepared for this study and electrical conductivity change wasobserved by applying the static and cycling loading.Microstructures of the samples and fractured surfaces were examined by SEM(Scanning Electron Microscope) thus determining structural properties and changes affectingthe sensing ability of concrete. In addition, it was shown that carbon fiber reinforced lightweightconcrete was a smart material that could sense not only compressive or tensile stress, but alsotemperature differences by the aid of Seebeck coefficient calculated.The thesis consists of 7 Chapters. In the first chapter, the topic of thesis is explained in ageneral frame and the aim of the study is clarified shortly. In the second chapter the commonmaterial of the structures, concrete, is dealt with in general. In the third chapter, the fundamentalchapters such as how smartness occurs in structures, smart materials and concrete, functionalprinciple of smart concrete and the places where smart concrete are used are given. Literatureresearch and the place of the thesis in the literature are given in chapter 4 in detail. The 5thchapter comprises experimental studies, materials and methods whereas in the 6th chapter resultsand discussions are presented. In the last chapter, conclusions and recommendations take place.As a result, it was seen that carbon fiber reinforced lightweight concrete had the abilityof smartness which has not been investigated so far. Therefore, it was concluded thatdeformation and damage due to the stress and temperature could be sensed in lightweightconcrete.Keywords: Smart Lightweight Concrete, Sensing Ability, Carbon Fiber, Fly Ash, SilicaFume