FBE- Mimarlık Lisansüstü Programı
Bu topluluk için Kalıcı Uri
Mimarlık Ana Bilim Dalı altında bir lisansüstü programı olup, yüksek lisans ve doktora düzeyinde eğitim vermektedir.
Gözat
Yayın Türü "Doctoral Thesis" ile FBE- Mimarlık Lisansüstü Programı'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeDoğal puzolan esaslı hafif jeopolimer duvar malzemesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Barış Ekiz, Kübra ; Tanaçan, Leyla ; 713986 ; Mimarlıkİskelet sistemli yapılarda yoğunluğu en fazla 1 gr/cm3 ve basınç dayanımı 2.5-7.5 MPa olan yatay ve düşey delikli pişmiş toprak tuğla, gazbeton blok ve bimsblok gibi bölücü duvar malzemeleri, TS 825 standardında belirtilen Uduvar değerlerini "ince kesitli halde" tek başına sağlayamamaktadır. Diğer yandan, gözenekli bir yapıya sahip olan bu malzemelerin, dış iklim koşullarına karşı herhangi bir koruyucu katman olmaksızın kullanılması halinde fiziksel ve mekanik performansının yüksek olması beklenemez. Bundan dolayı, yapı kabuğu tasarımında, kendini taşıma, ısı yalıtımı sağlama ve kaplama işlevlerinin farklı malzemeler tarafından karşılandığı katmanlı duvar kesiti yaklaşımı günümüzde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu yaklaşımda, çok sayıda farklı malzeme aynı duvar kesitinde bir arada kullanılmakta, yapım süreci birçok adımdan oluşmakta, inşaat süresi uzamakta ve daha yüksek yapım maliyetleri ortaya çıkmaktadır. Farklı malzemelerin bir arada kullanımı detay tasarımını daha karmaşık hale getirebilmektedir. Katmanlı duvar kesiti yaklaşımının neden olduğu bu dezavantajları ortadan kaldıracak bir monolitik duvar malzemesi geliştirmek, bu doktora tezinin temel anlamını ve önemini ortaya koymaktadır. Doktora tezinin amacı, ülkemiz yerel hammadde kaynaklarından üretilen; iç/dış bölücü duvar elemanı tasarımında kullanılabilen; belirli bir dayanım, rijitlik ve stabiliteye sahip; hafif ve kolay taşınabilen; ülkemiz iklim koşulları altında dış duvar için gereken ısı geçirgenlik katsayısı gereksinimini sağlayabilen; koruma gereksinimini kendi bağlayıcısı kullanılarak sağlayabilen; geleneksel çok katmanlı duvara nazaran daha az sayı ve çeşitte malzeme kullanılarak daha hızlı uygulama sürecine olanak sağlayan bir doğal puzolan esaslı hafif jeopolimer duvar malzemesi geliştirilmesidir. Söz konusu monolitik duvar malzemesi kendi içerisinde üç katmanlı olarak tasarlanmaktadır. Ortada yer alan gözenekli çekirdek katmanının işlevi malzeme gövdesini oluşturmak ve ısıl performansı sağlamak, çekirdeğe nazaran daha ince tasarlanan iç ve dış koruyucu katmanlarının işlevi ise nispeten boşluklu malzeme gövdesini fiziksel ve mekanik etkenlerden korumak ve gerekli strüktürel stabiliteyi sağlamaktır. Deneysel yöntem üç aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada, hedeflenen hafif jeopolimer duvar malzemesinin iç ve dış koruyucu katmanını tasarlamak amacıyla bağlayıcı cinsi, karışım oranı ve kür koşulları saptanmaktadır. Bu aşamada, monolitik bölücü duvar malzemesinin iç ve dış koruyucu katmanının fiziksel ve mekanik özelikleri üzerinde ideal alkali aktivatör türü; sıcaklık kürü koşulları; alkali hidroksit konsantrasyonu ve aktivatör oranı; toplam aktivatör / puzolan oranının etkileri tespit edilmektedir. İkinci aşamada hedeflenen hafif jeopolimer duvar malzemesinin ısıl performansa sahip çekirdek katmanını tasarlamak amaçlanmaktadır. Yüksek ısıl performans sağlamak amacıyla, birinci aşamada ideal karışım oranları ve kür koşulları belirlenmiş olan bağlayıcının içerisinde kimyasal yöntemle köpük oluşturulmaktadır. Köpükleştirici ajan oranının çekirdek katmanının fiziksel, mekanik ve ısıl performansı üzerindeki etkileri araştırılmaktadır. Çalışmanın son aşamasında, Datça puzolanı esaslı jeopolimer bağlayıcıdan üretilen, fiziksel, mekanik ve ısıl özelikleri belirlenen iç/dış koruyucu ve çekirdek katmanlarının, ülkemizin Binalarda Isı Yalıtım Kuralları Yönetmeliği (TS 825) ile belirlenmiş beş iklim bölgesi için dış duvar malzemesi olarak kullanım olanakları belirlenmektedir. Karışımlar hazırlanırken ilk olarak puzolan ve dolgu maddeleri (dış ve iç koruyucu katmanlarda standart kum, çekirdek katmanında ince öğütülmüş silis kumu) kuru halde karıştırılmış ve bu karışıma 24 saat önceden hazırlanmış olan NaOH/KOH çözeltileri, sıvı sodyum silikat çözeltisi ve su eklenmiştir. Kalıplanan karışım, bünyesinde sahip olduğu nemi kaybetmemesi için PE kaplanarak 20±2 °C ve % 95±5 bağıl nemde 24 saat ön kürlemeye tabi tutulmuştur. Ön kürlemenin ardından, kalıplar sökülerek numuneler 90 °C sıcaklıkta ve PE kaplı halde 24 saat etüvde kürlenmiştir. Fiziksel özeliklerin belirlenmesi için özgül kütle, birim hacim ağırlık, kapiler su emme, atmosfer basıncı altında su emme, kompasite ve porozite, buhar geçirgenlik direnci, ultrases hızı ve elastiklik modülü; mekanik özeliklerin belirlenmesi için eğilmede çekme dayanımı ve basınç dayanımı; ısıl performansın belirlenmesi için ısı iletkenlik katsayısı ve makro boyutlu boşluk yapısının belirlenmesi için optik analizler yapılmıştır. Çalışma sonunda, Datça Puzolanı alkali kimyasallar ile aktive edildiğinde, jeopolimer bağlayıcı üretimine elverişli olduğu ve söz konusu puzolanın jeopolimer öncüsü olarak kullanılabileceği tespit edilmiştir. En yüksek mekanik özeliklere sahip Datça Puzolanı esaslı jeopolimer bağlayıcı, 12.5 M potasyum hidroksit ve sodyum silikat alkali aktivatörlerinin kombinasyonuyla üretilebilmektedir. 12.5 M KOH çözeltisinin 2.5 aktivatör oranı (Na2SiO3/KOH) ile birlikte kullanılması, polikondansasyon reaksiyonlarının gelişimi için gerekli olan öncü maddenin daha fazla çözünmesine, daha az gözenekli ve daha az geçirgen bir matris oluşumuna ve en yüksek mekanik özeliklere sahip malzeme üretimine imkan vermektedir. Datça Puzolanı esaslı jeopolimer harcın ideal toplam alkali aktivatör/puzolan oranı kütlece 0.3'tür. Alkali aktivatör miktarı daha fazla artırıldığında, fazla miktardaki alkali kimyasal suyun buharlaşmasını ve buna bağlı olarak harcın içyapı gelişimini engellediğinden fiziksel ve mekanik özelikleri olumsuz yönde etkilemektedir. Ayrıca konu ekonomik açıdan değerlendirildiğinde, malzemeden beklenen performans kriterlerinden ödün verilmeksizin, alkali aktivatörlerin minimum miktarda kullanımına yönelmek gerekmektedir. Datça Puzolanı esaslı jeopolimer harcın ideal kür koşulu 90 °C sıcaklıkta ve PE kaplanarak 24 saat etüv kürüdür. PE kaplı halde kürleme daha yüksek mukavemet sonuçları sağlarken, PE kaplanmaksızın kürleme kuruma rötresinden dolayı numunelerin yüzeyinde gözle görülür çatlaklara neden olmaktadır. Bu nedenle kürleme sırasındaki nem koşulları sağlanmalıdır. Karışım oranları ve kür koşullarının optimize edilmesiyle 2.0 g/ cm3 yoğunluk, % 5.48 su emme oranı ve 10.57 MPa basınç dayanımına sahip jeopolimer bağlayıcı üretilmesi mümkündür. Malzemenin su emme oranı (% 5.48) ve doyma derecesinin (0.64) cephede kullanılan malzeme özelikleriyle ilgili gereksinimleri karşılamasından dolayı, sertleşmiş harcın iç ve dış koruyucu katman olarak kullanılabilmesi mümkün olabilmektedir. Datça Puzolanı esaslı jeopolimer bağlayıcının alüminyum tozu ile köpürtülmesiyle yüksek poroziteye ve iyi ısıl performansa sahip bir jeopolimer köpük üretilebilmesi umut vaat etmektedir. Söz konusu jeopolimer köpüğün taze haldeki hacimsel stabilitesini koruması ve çökmenin engellenebilmesi için karışıma ince öğütülmüş silis kumu eklemek önemlidir. Köpükten beklenen fiziksel, mekanik ve ısıl özelikleri sağlayan ideal Al tozu/puzolan oranı ağırlıkça % 0.5 olarak tespit edilmiştir. Söz konusu orana sahip numuneler, daha küçük gözenek çapına, daha düzenli gözenek boyutu dağılımına, gözeneklerin birbirleriyle daha az bağlantısına ve daha homojen bir içyapıya sahiptir. İdeal karışım oranları tespit edilmiş olan Datça Puzolanı esaslı jeopolimer köpüğün ısı iletkenlik katsayısı (0.088 W/mK), yapı sektöründe yaygın olarak kullanılan hafif duvar malzemesi alternatifleri olan düşey delikli hafif tuğla, pomza betonu, gazbeton ve köpük beton gibi bölücü duvar malzemelerinin ısı iletkenlik katsayılarına nazaran daha düşük olması, geliştirilmiş olan malzemenin herhangi bir ısı yalıtım malzemesine gerek duyulmadan kullanılma potansiyelinin olabileceğini göstermektedir. İç ve dış koruyucu katman ve çekirdek katmanı olmak üzere üç tabakalı monolitik duvar malzemesinin Türkiye'nin beş farklı iklim bölgesinde kullanılma olanakları değerlendirildiğinde, birinci derece iklim bölgesinde gereken Uduvar değerini sağlayan ve yıl içerisinde herhangi bir ayda yoğuşmaya sebep olmayan optimum katmanlaşma, 2'şer cm'lik iç ve dış koruyucu katman ve 10 cm'lik çekirdek katmanı olarak tespit edilmiştir. İkinci derece iklim koşulları altında, optimum katmanlaşma 2'şer cm'lik iç ve dış koruyucu katman ve 12.5 cm'lik çekirdek katmanı ile elde edilmiştir. Üçüncü derece iklim bölgesinde, Uduvar gereksinimi 2'şer cm'lik iç ve dış koruyucu katman ve 15 cm'lik çekirdek katmanı kullanılarak elde edilebilmiştir. Dördüncü ve beşinci derece iklim bölgelerinde, 2 cm iç, 2 cm dış koruyucu ve 20 cm çekirdek katmanı ile kriterler sağlanabilmiştir. Ülkemiz iklim koşullarının sıcak/ılıman iklimden soğuk ve karasal iklime doğru ilerlemesiyle, Uduvar gereksinimini sağlayan ve yıl içerisinde herhangi bir ayda yoğuşma oluşumuna neden olmayan ideal duvar kalınlığı kademeli olarak artmaktadır. Bundan dolayı, her bir iklim bölgesi için uygun duvar katmanlaşması tasarlanırken aynı türde duvar kesiti tasarımı yerine, sistem bir bütün olarak ele alınmalı, duvarlardaki ısıl performansın yanısıra yoğuşma ve bunların kullanıcı sağlığı üzerindeki etkileri birlikte değerlendirilmeli ve ideal malzeme katmanlaşmasına karar verilmelidir. Üretilen monolitik duvar malzemesinin kesiti, geleneksel çok katmanlı dış duvar kesitleriyle karşılaştırmalı olarak değerlendirildiğinde, monolitik malzemenin Uduvar değerini sağlayan ve yoğuşma oluşmayan toplam kalınlığı, düşey delikli pişmiş toprak tuğla ve gazbeton gövdeli çok katmanlı ve dıştan yalıtımlı duvarların toplam kalınlığının yaklaşık yarısı olması bakımından önemlidir. Yani, monolitik duvar malzemesinin yapılarda kullanılabilmesiyle, toplam duvar kalınlığı yarı yarıya azalması ve yapının kullanılabilir alanında artış olması beklenmektedir. Gerek duvar kalınlığındaki azalma gerekse malzeme çeşidinin ve sayısının azalması, yapıdaki duvar ağırlığının azalmasını beraberinde getirebilmektedir. Türkiye'nin yerel hammadde kaynağı olan doğal Datça Puzolanı'nın alkali aktivasyonuyla üretilen, ideal karışım oranları, kür koşulları, fiziksel, mekanik ve ısıl özelikleri tespit edilmiş, ülkemizdeki farklı iklim koşulları altında dış duvar kesitinden beklenen ısıl performansı herhangi bir ısı yalıtım malzemesi kullanılmadan sağlayabilen, koruma gereksinimini herhangi ek bir kaplamaya gerek duyulmaksızın sağlayabilen, kendi içinde katmanlı ancak makro ölçekte homojen davranan bir jeopolimerin üretilebileceği tespit edilmiştir.