Çimento esaslı silis dumanlı uçucu küllü kompozitlerin sem ve xrd destekli görsel analizlerin yapay sinir ağları ile modellenmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2019
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: BURHAN UZBAŞ
Danışman: Abdulkadir Cüneyt Aydın
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu çalışmada, beton içerisindeki çimento yerine farklı miktarda uçucu kül (UK), silis dumanı (SD) ve bunların ikili kombinasyonunun kullanılmasının çimento hamuru ve beton hidratasyon ürünlerine (C-S-H ve CH), betonun mekanik ve mikroyapısına etkisi araştırılmıştır. Portland çimentosu yerine ağırlıkça %5, %10, %15 ve %20 oranında uçucu kül, silis dumanı ve uçucu kül + silis dumanı ikame edilmiştir. Elde edilen betonların basınç dayanımı ile birlikte mikroyapıları X-ışını kırınımı (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) teknikleri kullanılarak incelenmiştir. Çalışmada, UK 7 günlük betonun basınç dayanımını olumsuz etkilerken 28 ve 90 günlük yaşlarda ise basınç dayanımını olumlu etkilediği görülmüştür. SD kullanılan betonlarda ise 7, 28 ve 90 günlük numunelerin basınç dayanımı kontrol numunesine kıyasla daha yüksek bulunmuştur. Nihai basınç dayanımında, SD numunelerinden en yüksek basınç dayanımı %15 oranında SD katıldığında, UK içeren numunelerde %10 oranında UK katıldığında, SD ve UK birlikte kullanıldığı durumlarda ise %15 (%7,5 SD+%7,5 UK) oranında katıldığında elde edilmiştir. SEM ve XRD analizinde, SD, UK ve SD+UK birlikte beton içerisinde kullanıldığında hidratasyon sonucu oluşan CH oranının yaşa ve kullanılan mineral katkı oranına bağlı olarak azaldığı görülmüştür. Tüm yaşlarda UK içeren numunelerde CH miktarı, katkısız numunelere göre daha az gerçekleşmiştir. SEM analizinde ise SD ve UK kullanılması boşlukları ve oluşan CH yoğunluğunu azaltırken, C-S-H oranını artırdığı gözlemlenmiştir. Kullanılan mineral katkı (SD ve UK) miktarındaki artış ile oluşan C-S-H yoğunluğundaki artış arasında doğrusal orantılı ve oluşan CH yoğunluğu arasında ise ters orantılı bir ilişki olduğu görülmüştür. Bunun sebebi SD ve UK ile portlandit (CH) arasında meydana gelen reaksiyondan dolayı oluşan Ca(OH)2 miktarında azalmaya neden olması ve boşlukları doldurmasıdır. Çalışmada SEM analizinden elde edilen görüntüler fotograf işleme programı aracılığıyla analiz edilmiştir. Analiz sonucunda hidratasyon ürünlerinin yoğunlukları elde edilerek bu yoğunlukları esas alan bir model geliştirilmesi hedeflenmiştir. SEM ve XRD analizlerinden elde edilen veriler doğrultusunda betonun basınç dayanımın teorik olarak tahmini için model önerilmiştir. Yapay sinir ağları (YSA) üzerine kurulan modelde SEM ve XRD verilerinden elde edilen CH ve C-S-H yoğunlukları, silis dumanı oranı, uçucu kül ve yaş parametreleri girdi olarak alınmış ve basınç dayanımı elde edilmiştir. Modellerden elde edilen sonuçlar deneylerden elde edilen sonuçlarla kıyanlanmış ve %96,26 oranında korelasyon elde edilmiştir. Bu yöntem ile mevcut yapıda tahribat yapmadan küçük bir beton numunesinin SEM ve XRD analizi ile elde edilen sonuçlardan betonun basınç dayanımının öngörülebileceği anlaşılmıştır.