kendİnİ İyİleŞtİren Çİmentolu kompozİtler · canlı malzemelerde (deri, kemik vb.),...
TRANSCRIPT
KENDİNİ İYİLEŞTİREN ÇİMENTOLU KOMPOZİTLER
DOÇ. DR. ÖZGE ANDİÇ ÇAKIR
EGE ÜNIVERSITESI
İNŞAAT MÜHENDISLIĞI BÖLÜMÜ
1 ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Sunum Akışı
Çimento ve Betonun Çevresel Etkileri
Kendini İyileştirme Konsepti ◦ Terminoloji
◦ Tarihçe
◦ Otojen İyileşme
◦ Otonom İyileşme
◦ Çatlak Yüzü İyileşmesi (Self-sealing)
Deneysel Çalışmalara Örnekler
Yapı Kimyasalları Sektörü için Öneriler
2
ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Mikro kapsüller
Biyolojik Müdahale
Damar Sistemi
BETON TEKNOLOJİSİ
3
ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
1973 Petrol Krizi,
Enerji öncelikleri ve enerji etkin iyileştirmeler,
Artan çimento ve beton talebi,
Betondan beklenen özelliklerin artması,
Çevresel etkilerin önemi,
4
Çimento Teknolojisi
ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Çimento ve Betonun Çevresel Etkileri
1 kg çimento 0,85 – 1,35 kg CO2
Dünya’da insan kaynaklı CO2 üretiminin yaklaşık %8’i çimento üretiminden kaynaklanmaktadır,
TÇMB’ye kayıtlı çimento üretim tesislerinin 2011 yılında kullanılan elektrik enerjisi 6,8 milyar kWh – Toplam maliyetin %21,1’i,
Yakıt masrafları toplam maliyetin %38’ine karşılık gelmekte,
Hammadde masrafları ise yalnızca %9,6’sına karşılık gelmektedir.
5
ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Çimento ve Betonun Çevresel Etkileri
ABD’de, çimento üretiminde kullanılan enerji toplam enerji tüketiminin %0,25’ine karşılık geliyor,
Çimentonun gayri safi milli mal ve hizmetlerdeki payının 10 katına karşılık gelmektedir.
Agrega üretimi – Yapı çeliği üretimi – Çimento üretimi – Öğütme – Tesislerin işletmesinde harcanan enerji
6
KENDİNİ İYİLEŞTİRME
7
Uyarıcı Malzemeler – Değişimi algılar
Koruyucu Malzemeler – Değişimi algılar bir seferlik tepki geliştirir
Akıllı Malzemeler – Değişimi algılar uzunca bir süre ve tekrar tekrar tepki geliştirir
8 ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Terminoloji
Canlı malzemelerde (deri, kemik vb.), iyileşme bazı biyokimyasal ve hücresel reaksiyonlar neticesinde gerçekleşir.
Cansız malzemelerde gerçekleştirilen iyileşme yapay bir kendiliğindenlik ile kontrol edilir.
Malzemede oluşan hasarın tekrar dayanım kazanarak veya yalnızca fiziksel olarak kapatılmasıyla telafi edilmesi olarak tanımlanabilir.
9 ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Kendini İyileştirme
KENDİNİ İYİLEŞTİRME
Otojen İyileşme Otonom İyileşme Çatlak Yüzü İyileşmesi
10 ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Doğal iyileşme eğilimi
Katkı veya ajan eklendiyse
Dayanım kazanma söz konusu değil, fiziksel kapama
TARIHÇE
1824 – Portland Çimentosunun patentlenmesi,
1836 – Fransız Bilim Akademisi
+ CO2 CaCO3
CaOH
+ Ca(HCO3) CaCO3
1926 – Soroker ve Denson
1931 – Glanville
1937 – Brandeis
11
ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Köprülerdeki çatlaklar
TARIHÇE
1969 – Malinskii, ilk kez otojen iyileştirme denemeleri yapıyor,
1974 – Wagner, ilk kez minimum çatlak genişliğinden bahsediyor,
1979-1981 – Wool termoset ve termoplastik polimerlerde iyileşme,
1990lar – Dry ilk kez çimentolu matrislerde polimer iyileştirme ajanı kullanıyor,
12 ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
TARIHÇE
2001 – White’ın çalışmasından sonra çok popüler bir konu haline geliyor,
13 ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
1984 1990 1993 1995 1997 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Nu
mb
er
of
stu
die
s o
n s
elf
-he
alin
g
Years
White et al.
OTOJEN İYILEŞME
Çimento matrisli kompozitlerde hidrate olmamış çimento parçacıkları
Çimento ile ikâme edilen mineral katkılar da otojen iyileşmeye neden olabilir.
14 ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Hidrate olmamış çimento parçası
C-S-H jeli
Kapiler boşluk
Hegzagonal Ca(OH)2 kristali (portlandit)
OTOJEN İYILEŞME
15 ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Kürlenme İleri
hidratasyon Otojen
İyileşme
Betonun dayanım kazanması için gerekli nem ve sıcaklığın sağlanması işlemlerinin tümü.
Kürleme işlemi süresince hidrate olmamış çimento parçacıklarının hidratasyonu
Hidratasyonun tamamlanmasından sonra hasar gören (çatlayan) kısma nem/su ulaşmasıyla dayanım kazanması.
OTONOM İYILEŞME
Otojen iyileşmenin kontrollü şekilde gerçekleştirileni denilebilir.
Kullanılacak ajanların belirli özelliklere sahip olması beklenir: 1. en küçük çatlaklara sızabilecek kadar düşük, malzemeden sızıp gitmeyecek kadar yoğun,
2. mikro çatlağın her bölgesine erişebilmesi açısından moleküler düzeyde olabildiğince küçük,
3. dayanım iyileşmesine katkıda bulunabilecek kadar mukavim,
4. uzun raf ömrüne sahip,
5. atmosferik ve beton içi şartlara dayanıklılık sahibi,
6. maliyet etkin
OLMALIDIR.
16 ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
OTONOM İYILEŞME
1. Damar Sistemi (Dolaşım Sistemi)
2. Mikro Kapsüller
3. Biyolojik Müdahale
17 ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
OTONOM İYILEŞME – DAMAR SISTEMI
Çimento matrisli kompozitlerde ilk kez Dry 1994’de gerçekleştiriyor.
Canlılardaki dolaşım sisteminden esinlenilmiş.
Aktif Yöntem ve Pasif Yöntem isimli iki farklı uygulaması bulunuyor.
Kendine has avantaj ve dezavantajları bulunuyor.
18 ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
OTONOM İYILEŞME – MIKRO KAPSÜLLER
Mikroenkapsülasyon; katı, sıvı hatta gaz malzemeleri süreklilik arz eden polimerik bir malzeme ile hapsedilmesi esasına dayanır.
1-1000 µm boyutlarındadır.
İlk kez farmakolojik amaçlarla üretilmiştir.
19 ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
OTONOM İYILEŞME – MIKRO KAPSÜLLER
Genellikle «yapıştırıcı» işlevi gören bir ajan enkapsüle edilse de, çimentolu matrislerde dayanım kazanılmasına katkıda bulunabilecek bir yapının (CaCO3,C-S-H, vb.) oluşmasına olanak tanıyacak bir malzeme/karışım da olabilir.
Genleşebilen bir malzeme olabilir (süperemici hidrojeller).
Farklı farklı yöntemlerle enkapsülasyon mümkündür. Kimya bilimi bu konuda çok sayıda seçeneği barındırmaktadır.
20 ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Optik mikroskop altında su emerek şişmiş hidrojeller (Erdem, 2011)
OTONOM İYILEŞME – MIKRO KAPSÜLLER
iyileştirme ajanı ile uyumlu olmalıdır,
matris ve bileşenleriyle uyumlu olmalıdır (burada çimentolu matris ve agregalar söz konusudur),
kapsül kırılana kadar ajanı katı, sıvı veya gaz girişinden uzun süre korumalıdır,
KABUK MALZEMESI
kabuk malzemesiyle tepkimeye girmemeli,
en küçük çatlak genişliklerine dahi erişebilecek kadar akışkan ancak çatlaktan sızıp gitmeyecek kadar da yoğun olmalı,
iyi yapıştırıcı veya çatlağı tıkayıcı özelliği olmalı,
21
ÇEKİRDEK MALZEMESİ
ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
OTONOM İYILEŞME – BIYOLOJIK MÜDAHALE
Yönetmelik ve standartlar sorunların çözümünde daha akılcı ve çevreyle uyumlu yaklaşımlara teşvik ediyor.
Akrilatlar, siyanatlar vb. malzemeler insan ve çevre sağlığı için zararlı olabilir.
Bakteri sporlarının enkapsüle edilerek, karışımdaki alkalin ortama dayanabilecek ve hidratasyon devam ettikçe sıkışıp ezilmeyecek bakteri sporları kullanılabilir.
22 ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
OTONOM İYILEŞME – BIYOLOJIK MÜDAHALE
Bakteri boyutları 1-3µm arasında değişirken ortalama gözenek büyüklüğü 0,5 µm dolaylarında olmaktadır.
Yeterli besin ve üreme için ortam iyileşme sürecinin başlaması için yeterli.
Gözenekli minerallere emdirerek: Genleştirilmiş perlit, pomza, diatomik toprak
Kapiler cam ürünler içerisinde,
Polimerlerle birlikte: Hidrojeller, gibi genleşebilen polimerler, poliüretan gibi polimerler
23 ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Seagren, et al.
ÇATLAK YÜZÜ İYILEŞMESI
İyileştirme ajanlarının kompozit malzemeye eklenmesi her zaman dayanım kazanılmasıyla sonuçlanmayabilir.
Çatlağın fiziksel olarak tıkanması da özellikle su yapıları için son derece önemlidir.
Dayanım kazanılması söz konusu olmadığından dolaylı yollarla test edilir: 1. Su emme özellikleri
2. Ultrases hızı ölçümleri
3. Hava geçirimliliği ölçümleri
4. Klor iyon geçirimliliği ölçümleri gibi.
24 ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Çatlak içinde genleşmiş hidrojelin 7 ve 28 gün fotoğrafları (Ertuğ, 2012)
ÖRNEK ÇALIŞMA
25
GMA IÇERIKLI PMF MIKRO KÜRELERI ÜRETIMI
26 ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Deneysel Çalışma
1. Öncü polimer oluşturulması:
2. Emülsiyonlaştırıcı – Dengeleyici çözeltisi oluşturulması + Yağ fazı
3. Polimerizasyon
MALZEME – POLI(GLISIDIL METAKRILAT) - P(GMA)
GMA p(GMA)
27 ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Deneysel Çalışma
Dispersiyon polimerizasyonu
Hidrofilik
Biyo-uyumlu
Yüzey alanı> 100 m2/g
y = 2,2545x R² = 0,9796
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6
Ku
ru k
ütl
e (m
g)
Hacim (mL)
MALZEME – CAM PIPET
Borosilikat 3.3 tipi laboratuvar camlarından, cam pipetler el işçiliği ile üretildi.
28 ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Deneysel Çalışma
(D) Ç
ap =
1±0.1
mm
Boy = 12±1 mm (L)
Et Kalınlığı = 0.1 mm
ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Deneysel Çalışma
YÖNTEM – PIPET ENJEKSIYON
◦ Cam pipetlerin bir ucu önce parafin esaslı bir malzemeyle
kaplanmış, diğer uçtan şırınga yardımıyla doldurulmuştur.
◦ Diğer uç da doldurulduktan sonra kapatılmıştır.
◦ Bu şekilde çatlama bölgelerine yerleştirilmiştir.
29
ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Deneysel Çalışma
YÖNTEM – KONTROLLÜ HASAR OLUŞTURMA
• Kalıba ekleme yapılarak çentikli üretilir veya 7. günde hasar öncesi elmas uçlu hızarda kesilir,
• 7 gün kürlenen numuneler video ekstansometre ile izlenerek 0,3 mm çatlak genişliğine kadar yüklenir,
• 21 gün daha küre devam edilir,
• 28. günde iyileşme tespit edilir.
EĞILME NUMUNELERI
30
ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Deneysel Çalışma
YÖNTEM – ETKIN İYILEŞTIRME
Değerlendirmeye esas olan ölçüm Ultrases Hızı değişimleridir.
Dolaylı ölçümlerdir.
EĞILME NUMUNELERI
31
∑İyileşmekontrol = UPViyileşme - UPVhasar = -a + b
∑İyileşmetest = UPViyileşme - UPVhasar = -c +d
Etkin İyileşme = ∑İyileşmetest - ∑İyileşmekontrol = (-c + d) – (-a + b)
İyileşme (%)
Hasar (%)
Hasar (%)
İyileşme (%)
d
b a
c t0 t7 t28
UPVbakir UPVhasar UPViyileşme
UPVbakir UPVhasar UPViyileşme
ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Deneysel Çalışma
YÖNTEM – KONTROLLÜ HASAR OLUŞTURMA
7. güne kadar kürlenen numuneler, 7. günde maksimum yüklerine kadar yüklenir,
21 gün iyileşmeye bırakılır,
28. günde kırılarak iyileşmenin dayanım cinsinden değeri belirlenir.
BASıNÇ NUMUNELERI
32
ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Deneysel Çalışma
YÖNTEM – ETKIN İYILEŞTIRME
Değerlendirmeye esas olan ölçüm MPa cinsinden dayanım miktarlarıdır.
Direkt ölçüm sonuçlarıdır.
BASıNÇ NUMUNELERI
33
Pmax’a kadar
yükleme
(σ7)
Kırılana kadar
yükleme
(σ28)
Pmax’a kadar
yükleme
(σ7)
Kırılana kadar
yükleme
(σ28)
Zaman
Zaman
7.gün 28.gün 28.gün
∑İyileşmekontrol = σ
28 − σ
7
σ7
𝑥 100
∑İyileşmetest = σ28 − σ
7
σ7
𝑥 100
Etkin İyileşme = ∑İyileşmetest - ∑İyileşmekontrol
ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Deneysel Çalışma
YÖNTEM – BIRIM İYILEŞTIRME
Hangi metodun ne kadar etkili olduğunu ifade edebilmek adına %1’lik iyileştirme için gerekli iyileştirme ajanı miktarı belirlenmiştir.
Bu değer «Birim İyileştirme Hacmi» olarak adlandırılmıştır.
Bir iyileştirme yöntemiyle ilgili direkt yargıya varmaya yeterli değildir; ancak fikir verebilir.
34
ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Deneysel Çalışma
YÖNTEM – AKUSTIK EMISYON
Kırılma, çatlak yüzü boyunca bir enerji açığa çıkmasına neden olur.
Bu enerji büyük ölçüde ses enerjisi olarak ortaya çıkar.
Kırılmaya bağlı ortaya çıkan mikro sismisite Akustik Emisyon adı verilen elastik dalgaların açığa çıkmasına neden olur.
Bu dalgaların kaydedilmesi çatlağın büyüklüğü, kaynağı, oluşma süresi gibi önemli bilgileri içerir.
Akustik Emisyon ölçümleriyle yükleme eşzamanlı başlatılmıştır, böylece gerilme-birim deformasyon grafiğiyle tam anlamıyla örtüşmektedir.
35
Tittelboom et al., 2012
ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Deneysel Çalışma
YÖNTEM – MICROCT (COMPUTERED TOMOGRAPHY) ANALIZI
Cihaz: Scanco Medical µCT 50,
X-ışını yoğunluğu kapasitesi: 20-100 kVp,
Güç: 4-18W arasında değişir,
Maksimum numune boyutu 100 x 160 mm (ØxL)
Maksimum tarama büyüklüğü 50 x 120 mm (ØxL),
Çözünürlüğü 0,5 µm (nanoCT) – 100 µm arasında değişkenlik göstermektedir.
36
ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Deneysel Çalışma
DENEY PROGRAMı
37
UP
Vb
akir
UP
Vh
asar
UP
Viy
ileş
me
0. Gün 28. Gün 7. Gün Kontrollü Hasar
(Pmax’a kadar yükleme)
Eğilme Deneyleri 1) Kontrol 2) PMF-GMA 3) GMA-CP 4) PGMA-CP 5) PGMA-DK2 6) PGMA-DK3 7) PGMA-DK3.5 8) PGMA-DK4
Basınç Deneyleri 1) Kontrol 2) PMF-GMA 3) GMA-CP 4) PGMA-CP 5) PGMA-DK2 6) PGMA-DK3 7) PGMA-DK3.5 8) PGMA-DK4
Enkapsülasyon
Pipet Enjeksiyon
p(GMA) Sentezi
0. Gün 7. Gün Hasar Öncesi
7. Gün Hasar Sonrası
28. Gün İyileşme Sonrası
SONUÇLAR ve TARTIŞMA
38
ENKAPSÜLASYON
Melamin formaldehit reçinesi sanayide çok büyük bir kullanım alanı bulmaktadır, bu nedenle de üretim prosesinin her aşaması bellidir.
pH düzenlemeleri (ilk ve ikinci) farklı zorluklar içermektedir.
39 ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Sonuçlar ve Tartışma
ENKAPSÜLASYON
40 ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Sonuçlar ve Tartışma
EĞILME ÖRNEKLERINDE İYILEŞME TAYINI
Ultrases hızı ölçümleri boşluk yapısıyla direkt ilintili olduğundan, malzemenin sürekliliği ile önemli bilgiler vermektedir.
25-80 MPa basınç dayanımı bandında, ultrases hızı değerleri 3,8 ile 5,2 km/s arasında değişmektedir.
Çalışmadaki aralık 4,01 ile 4,61 km/s olarak görülmektedir. Literatüre uygun sonuçlar elde edilmiştir.
∑İyileşmekontrol = UPViyileşme - UPVhasar
∑İyileşmetest = UPViyileşme - UPVhasar
Etkin İyileşme = ∑İyileşmetest - ∑İyileşmekontrol
41 ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Sonuçlar ve Tartışma
3,3
3,5
3,7
3,9
4,1
4,3
4,5
4,7
Kontrol GMA PMF GMA-CP PGMA-CP PGMA-DK2 PGMA-DK3 PGMA-DK3,5 PGMA-DK4
UPV Hızları (km/s)
Çatlak Öncesi Çatlak Sonrası İyileşme Sonrası
EĞILME ÖRNEKLERINDE İYILEŞME TAYINI – ETKIN İYILEŞME
42 ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Sonuçlar ve Tartışma
4,73
9,90
4,74 5,33 6,02
11,94 11,23 12,12 11,52
13,48 12,05 11,61 11,76
17,09 18,88
23,55
0,00
7,13
0,54 0,69 1,53
12,78 13,86
19,42
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
Kontrol GMA-PMF GMA-CP PGMA-CP PGMA-DK2 PGMA-DK3 PGMA-DK3.5 PGMA-DK4
Eğilme Test Grupları İyileşme Miktarları
Hasar (%) İyileşme (%) Etkin İyileşme (%)
Huang ve Ye, 2013 0,8-1 mm çatlak İlk 45 saat %25-50
1,134 – 1,512 mm3
4 x 6,25 mm3
%5’i kadar hacimle 13 kata kadar daha etkili sonuç
EĞILME ÖRNEKLERINDE İYILEŞME TAYINI – BIRIM İYILEŞME HACMI
43 ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Sonuçlar ve Tartışma
Birim İyileşme Hacmi (mm3)
GMA-PMF 0,185
GMA-CP 46,30
PGMA-CP 36,23
PGMA-DK2 1307
PGMA-DK3 234,74
PGMA-DK3.5 252,53
PGMA-DK4 205,97
EĞILME ÖRNEKLERINDE İYILEŞME TAYINI – AKUSTIK EMISYON ÖLÇÜMLERI
44 ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Sonuçlar ve Tartışma
Kontrol Yük – Deformasyon grafiğinde kırılma 347,5 sn’de gerçekleşiyor.
GMA-CP Yük – Deformasyon grafiğinde kırılma 326. sn’de gerçekleşiyor.
PGMA-CP Yük – Deformasyon grafiğinde kırılma 529,5. sn’de gerçekleşiyor.
22,45
31,34 26,91374794
31,22 36,00
68,24
8,89 4,46 8,77 13,56
45,79
0
10
20
30
40
50
60
70
Kontrol GMA-PMF GMA-CP PGMA-CP PGMA-DK3 PGMA-DK4
Basınç Test Grupları İyileşme Miktarları
İyileşme (%) Etkin İyileşme (%)
BASıNÇ ÖRNEKLERINDE İYILEŞME TAYINI
45 ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Sonuçlar ve Tartışma
Basınç Deneyleri 1) Kontrol
2) PMF-GMA
3) GMA-CP
4) PGMA-CP
5) PGMA-DK2
6) PGMA-DK3
7) PGMA-DK3.5
8) PGMA-DK4
1,134 – 1,512 mm3 4 x 6,25 mm3
BASıNÇ ÖRNEKLERINDE İYILEŞME TAYINI – BIRIM İYILEŞME HACMI
46 ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
Sonuçlar ve Tartışma
Birim İyileştirme Hacmi (mm3)
GMA-PMF 0,15
GMA-CP 5,59
PGMA-CP 2,85
PGMA-DK3 221,24
PGMA-DK4 87,36
Yapı Kimyasalları Sektörü için Öneriler
47
ÖNERILER
İyileştirme için farklı ajanlar?
Dayanım ve geçirimlilik değişimlerinin incelenmesi ile iyileştirme etkinliğinin belirlenmesi
UPV ve Akustik Emisyon gibi indirekt yöntemlerle iyileştirme etkinliğinin belirlemesi
Ekonomik ve görece kolay enkapsülasyon yöntemi geliştirilmesi
Çimentolu matrislerle çok daha uyumlu seramik veya mineral kaplamaların kullanımı
Yapının tamamına dağılabilecek veya karışıma direkt eklenecek iyileştirme ajanları tercih edilmesi
Kullanılan farklı yöntemler, ajanların çatlak bölgelerine nasıl ulaştırılacağı sorusunu ilgilendiren lojistik problemidir.
48
ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
ÇİMSA 1. Yapı Kimyasalları Semineri- 10 Eylül 2015 // Sakıp Sabancı Müzesi
TEŞEKKÜRLER
49
Kaynakça Akgöl, S., Bayramoğlu, G., Kacar, Y., Denizli, A., Arıca, M.Y., 2002, Poly(hydroxyethyl methacrylate-co-glycidyl methacrylate)
reactive membrane utilised for cholesterol oxidase immobilisation, Polymer International, 51:1316-22 pp.
Day, J. L., Ramakrishnan, V., and Bang, S. S., 2003, Microbiologically induced sealant for concrete crack remediation, 16th
Engineering Mechanics Conference, 16-18 pp.
De Muynck, W., Cox, K., Belie, N. De, and Verstraete, W., 2008, Bacterial carbonate precipitation as an alternative surface treatment
for concrete, Construction and Building Materials, 22(5): 875–885 pp.
de Rooij, M.R., Qian S., Liu H., Gard W.F., and van de Kuilen J.W.G., 2008, Using natural wood to heal concrete. 2nd International
conference on concrete repair, rehabilitation and retrofitting.
Dong, H., Huang, H., and Ye, G., 2013, Inorganic powder encapsulated in brittle polymer particles for self-healing cement-based
materials, Proceedings of International Conference on Self Healing Materials.
Dry, C., 1994, Matrix cracking repair and filling using active and passive modes for smart timed release of chemicals from fibers into
cement matrices, Smart Materials and Structures, 3(2): 118–123 pp. doi:10.1088/0964-1726/3/2/006
Dry, C., 1996, Procedures developed for self-repair of polymer matrix composite materials, Composite Structures, 35: 263–269.
Dry, C., and McMillan, W., 1999, Three-part methylmethacrylate adhesive system as an internal delivery system for smart responsive
concrete, Smart Materials and Structures, 5(3): 297–300 pp.
Ertuğ, M., Üzüm, O., Şendemir Ürkmez, A., Andiç Çakır, Ö., 2013, Natural Polymer-based Hydrogel Incorporating Self Healing
Mortar, Restroration of Buildings and Monuments, 19(2/3): 179-186 pp.
Hearn N., Morley C.T., 1997, Self-healing property of concrete – experimental evidence, Materials and Structures, 30, 404–11 pp.
Hearn, N., 1998, Self-healing, Autogenous Healing and Continued Hydration: What Is the Difference, Materials and Structures, 31: 563–
567 pp.
Huang, H. and Ye, G., 2013b, Possibility of self healing by using capsules and vascular system to provide water in cementitious
materials, International Conference of Self-Healing Materials 2013 Proceedings.
Huang, H., Ye, G., and Shui, Z., 2014, Feasibility of self-healing in cementitious materials–By using capsules or a vascular
system?, Construction and Building Materials, 63: 108-118 pp.
Jonkers, H.M., Bacteria-based self-healing concrete, Heron, 56: 1–12.
Meng, L. M., Yuan, Y. C., Rong, M. Z., and Zhang, M. Q., 2010, A dual mechanism single-component self-healing strategy for
polymers, Journal of Materials Chemistry, 20(29): 6030-6038.
Mihashi, H.; Nishiwaki, T., 2012, Development of engineered self-healing and self-repairing concrete—State-of-the-art Report, Journal
of Advanced Concrete Technology, 10: 170–184.
Morimoto, T., Kunienda, M., Ueda, N., Nakamura, H., 2009, Self-healing properties of Ultra High Performance Strain Hardening
Cementitious Composites (UHP-SHCC), Proceedings of 4th International Conference on Construction Materials.
Nakamura, H., and Higai, T., 2001, Compressive fracture energy and fracture zone length of concrete, Modeling of inelastic behavior
of RC structures under seismic loads, 471-487 pp.
Neville, A. 2002, Autogenous healing: A concrete miracle? Concrete International, 24(11).
Qian, S. Z., Zhou, J., & Schlangen, E., 2010, Influence of curing condition and precracking time on the self-healing behavior of
Engineered Cementitious Composites, Cement and Concrete Composites, 32(9): 686–693. doi:10.1016/j.cemconcomp.2010.07.015
Pelletier, M., Brown, R., Shukla, A., and Bose, A., 2011, Self-healing concrete with a microencapsulated healing agent, Cement and
Concrete Research.
Ramachandran, S. K., Ramakrishnan, V., and Bang, S. S., 2001, Remediation of concrete using microorganisms, ACI Materials
journal, 98(1).
Reinhardt, H.-W.; Jooss, M., 2003, Permeability and self-healing of cracked concrete as a function of temperature and crack width,
Cement and Concrete Research, 33: 981–985.
Sisomphon, K.; Copuroglu, O., 2011, Self healing mortars by using different cementitious materials, Proceedings of International
Conference on advances in construction materials through science and engineering, Hong Kong, China.
Şahmaran, M., Yildirim, G., & Erdem, T. K. (2013). Self-healing capability of cementitious composites incorporating different
supplementary cementitious materials. Cement and Concrete Composites, 35(1), 89–101.
T.C. Bilim, Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı, 2013, Çimento Sektörü Raporu 2013/1), Sanayi Genel Müdürlüğü Sektörel Raporlar ve
Analizler Serisi, 15s.
Üzüm, O. 2015, Polimer Ajanları Kullanarak Çimento Çimento Esaslı Kompozitler için Uygun Kendini İyileştirme Yönteminin
Belirlenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Ege Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Anabilim Dalı, İzmir.
Van Tittelboom, K., De Belie, N., De Muynck, W., and Verstraete, W., 2010, Use of bacteria to repair cracks in concrete, Cement
and Concrete Research, 40(1): 157–166 pp.
Van Tittelboom, Kim, De Belie, N., Lehmann, F., and Grosse, C. U., 2012, Acoustic emission analysis for the quantification of
autonomous crack healing in concrete, Construction and Building Materials, 28(1): 333-341.
Van Tittelboom, K., and De Belie, N., 2013, Self-Healing in Cementitious Materials: A Review, Materials, 6:2182-2217 pp.
Wagner, E.F., 1974, Autogenous healing of cracks in cement linings for grey-iron and ductile-iron watered pipes, Journal of American
Water Works Association, 66: 358-360 pp.
Wang, J.; van Tittelboom, K.; de Belie, N.; Verstraete, W., 2012, Use of silica gel or polyurethane immobilized bacteria for self-
healing concrete, Construstion and Building Materials, 26: 532–540.
Wu, M., Johannesson, B., and Geiker, M., 2012, A review: Self-healing in cementitious materials and engineered cementitious
composite as a self-healing material, Construction and Building Materials, 28(1): 571–583 pp. doi:10.1016/j.conbuildmat.2011.08.086
Yang, Y., Lepech, M. D., Yang, E. H., and Li, V. C., 2009, Autogenous healing of engineered cementitious composites under wet–dry
cycles, Cement and Concrete Research, 39(5): 382-390 pp.
Zhong, W., and Yao, W., 2008, Influence of damage degree on self-healing of concrete, Construction and Building Materials, 22(6):
1137–1142 pp.
50