Influence of cellulose nanocrystals and nanosilica on microstructural and mechanical performance of cementbased materials

ALI SATAR JABER AL-ASKARY

Influence of cellulose nanocrystals and nanosilica on microstructural and mechanical performance of cementbased materials

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2022

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: ALI SATAR JABER AL-ASKARY

Danışman: Didem Oktay

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Nano malzemeler, malzeme özelliklerini geliştirmek için çeşitli alanlarda kullanılmaktadır. Son yıllarda, çevre dostu nano malzemeler çimento esaslı sistemlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu alandaki gelişmeler göz önünde bulundurularak, selüloz nanokristal (CNC) ve nanosilika (NS) kullanımının, CNC ve NS'nin farklı örneklerde ayrı ayrı ilave edilmesiyle çimento esaslı malzemelerin mekanik performansı ve iç yapı özellikleri üzerindeki etkileri bu deneysel çalışma kapsamında araştırılmıştır. Çimento ağırlığının %0,25, %0,50 ve %0,75'i oranında CNC ve NS ilavesi ile çimento pastası ve harç üretimleri yapılmıştır. Yayılma, reolojik özellikler ve priz süresi gibi taze hal özelliklerini incelemek için CNCc ve NS ilavesi ile yedi farklı karışım üretilmiştir. Nano malzeme ilaveli harçların sertleşmiş hallerinde basınç dayanımı testi ve su emme testi ölçümleri de yapılmıştır. Son olarak, nano malzemelerin çimento esaslı kompozitler üzerindeki etkilerini doğrulamak için pastalarda TGA, MIP, XRD ve SEM-EDS gibi içyapı özellikleri incelemeler uygulanmıştır. CNC oranın artması ile harçların yayılma çapları azalmıştır. NS oranının artışı ile yayılma çapı azalmış ancak CNC'li serilere kıyasla önemli bir değişiklik olmamıştır. NS yüksek oranda kullanılmadığı için yayılma çapı kayda değer şekilde etkilenmemiştir. CNC'nin priz süresi üzerinde geciktirici bir etkisi olduğu görülürken, NS CNC'ye kıyasla priz süresini kısaltmıştır. Reolojik ölçümlerde hem CNC hem de NS numuneleri, nanomalzeme dozajlarının arttırılmasında eşik kaymagerilmesinde artış görülmüştür. CNC0.75'te en yüksek kayma gerilmesi elde edilmiştir. Plastik viskozitenin çoğunlukla NS örneklerinde iyileştiği ve NS dozajlarının artmasıyla kademeli olarak arttığı görülmüştür. Serilerdeki CNC içeriğinin arttırılması ile basınç dayanımı değerleri artmıştır. 28. günde en yüksek dayanım%0,50 oranında CNC ilave edilen seride, 90. günde ise %0,75 oranında CNC içeren seride elde edilmiştir. NS'li serilerde, 28. günde %0,25 NS içeren karışım en yüksek basınç dayanımı sergilerken, 90. günde %0,75 NS kullanılan seride daha yüksek dayanım elde edilmiştir. CNC ilaveli numunelerde su emilimi ve boşluk içeriği kademeli olarak azalırken, NS'li numunelerde kayda değer bir değişiklik olmamıştır. Basınç dayanımı değerleri içyapı analizleri ile desteklenmiştir. En yüksek hidratasyon derecesi 28. günde CNC0.50 serisinde elde edilirken NS örnekleri erken yaşlarda artan bir hidratasyon derecesi değişimi göstermişlerdir. XRD sonuçlarına göre CNC örneklerinde çoğunlukla C3S ve C2S görülürken, NS'li serilerde hem CSH hem de Ca(OH)2'yi görülmüştür ve bu sonuçlar SEM-EDS sonuçları ile desteklenmiştir.