Yeni nesil yapılar için elektromanyetik dalga soğurma özelliği kazandırılmış çimento esaslı kompozitlerin geliştirilmesi

Abstract

Tez çalışmasında demir-çelik ve aluminyum fabrikaları atıkları-yan ürünleri, atık tekerlek lastiği ve nikel kaplamalı-kaplamasız karbon lifler çimento esaslı kompozitler içerisine katılarak bu kompozitlere elektromanyetik dalga zayıflatma becerileri kazandırılması hedeflenmiştir. Harç numuneler üzerinde mekanik testler yapılırken bütün kompozitlere EM testler uygulanmıştır. Sonuçlar incelendiğinde, elektrik ark ocağı cürufu içeren harçlarda en iyi mekanik özellikler %40 elektrik ark ocağı cürufu içeren numunelerde görülmüştür. Elektromanyetik dalga zayıflatmada ise kompozit içerisinde elektrik ark ocağı cürüfu arttıkça artış gözlemlenmiştir. Tufal içeren harçlarda %15 içerikli olanlar en iyi mekanik performansı sağlamıştır. Elektromanyetik dalga zayıflatma ise tufal kullanım oranı arttıkça artmıştır (iki farklı tufal kullanılmıştır, manyetit özelliklere sahip tufalin hematit yapıda olandan elektromanyetik dalga zayıflatmada daha üstün olduğu görülmüştür). Atık tekerlek lastiği içeren harçlarda lastik miktarı arttıkça dayanım değerlerinde azalma gözlenip bu azalma manyetit özellikli tufal kullanarak sınırlandırılmıştır. Ayrıca tufal ile beraber atık tekerlek lastiği kullanıldığında kompozitteki lastik miktarı arttıkça elektromanyetik dalga zayıflatmanın da artttığı tespit edilmiştir. Yüksek fırın cürufu, uçucu kül, silis dumanı ve pirinç kabuğu külü gibi puzolanlar içeren harçlarda en iyi mukavemet değeri için gerekli katkılama oranı tespit edilmiştir. Bu katkı malzemelerinin kimyasal yapılarında bulunan demir ve aluminyum iyonlarından dolayı kullanıldıkları kompozitlere elektromanyetik dalga zayıflatma yeteneği kazandırdıkları görülmüştür. Kırmızı çamur içeren harçlarda, kırmızı çamurun dayanımı bir miktar düşürmesine karşın bu değerin tolere edilebilir olduğu anlaşılmıştır. Kırmzı çamur içerindeki demir ve aluminyum bileşikleirinden dolayı kullanıldıkları kompozite elektromanyetik dalga zayıflatma yeteneği kazandırdıkları tespit edilmiştir. Nikel kaplamalı ve kaplamasız karbon lif içerikli çimento pastalarında nikel kaplamalı karbon liflerin kaplamasız liflere göre elektromanyetik dalga zayıflatmada daha üstün olduğu fakat her iki lifi içeren kompozitlerin elektromanyetik dalga zayıflatmada üstün özellikler sergilediği gözlemlenmiştir. Bu tez, elekromanyetik dalgaların kontrol altında tutulabilmesi için gerekli malzeme bilgisi açısından önemlidir.

In the thesis study, it is aimed to give cement-based composites electromagnetic wave attenuation capability by adding iron-steel and aluminum factory wastes-by-products, waste tires and nickel-coated-uncoated carbon fibers into these composites. While mechanical tests were carried out on mortar samples, EM tests were applied to all composites. When the results were examined, the best mechanical properties were seen in samples containing 40% electric arc furnace slag. For electromagnetic wave attenuation, an increase was observed as amount of the electric arc furnace slag in the composite increased. In the mortars containing mill scales, those with 15% content provided the best mechanical performance. Electromagnetic wave attenuation increased as the mill scale usage rate increased (two different scales were used, it was observed that scale with magnetite properties was superior to the one with hematite structure in electromagnetic wave attenuation). In mortars containing waste tires, as the amount of tires increased, a decrease in strength values was observed and this decrease was limited by using mill scale with magnetite properties. In addition, when waste tire is used with mill scale in the composites, it had been determined that as the amount of rubber in the composite increases, the electromagnetic wave attenuation increases. In mortars containing pozzolanes such as blast furnace slag, fly ash, silica fume and rice husk ash, the required additive rate for the best strength value had been determined. It had been observed that these additives give the composites they are used electromagnetic wave attenuation capability becuse of the iron and aluminum ions in their chemical structure. In mortars containing red mud, red mud decreased the strength of the composite slightly. Although this value was found to be tolerable. It had been determined that the iron and aluminum compounds in the red mud give the composite they are used an electromagnetic wave attenuation ability. In mortars containing carbon fiber and nickel coated carbon fiber, it had been observed that nickel-coated carbon fibers in cement pastes are superior in electromagnetic wave attenuation compared to carbon fibers, but composites containing both fibers exhibited superior properties in electromagnetic wave attenuation. This thesis is important in terms of material knowledge required to keep electromagnetic waves under control.