Determination of an efficient self-healing method for cement based composites by use of polymeric agents

Çimento esaslı kompozitlerde bulunan mikro/makro-çatlaklar yükleme ve çeşitli çevresel etkilerle ilerleyebilir, sayıları artabilir ve bir araya gelerek daha büyük hasarlara neden olarak elemanın veya yapının servis ömrünü kısaltabilirler. Malzemelerin servis ömürlerini olabilecek en yüksek seviyeye çekmek çevresel ve fiziksel gerekliliklerin yanı sıra ekonomik kıstaslar için de önem arz etmektedir. Bu bağlamda, bu tezin konusu olan kendini iyileştirme konsepti, malzemede oluşan mikro düzeydeki çatlaklara daha en başında müdahale ederek ilerlemeleri, birleşmelerini ve çoğalmalarını engellemeyi amaçlamaktadır. Bu amaç doğrultusunda emülsiyon polimerizasyon yöntemiyle üretilen Polimelamin Formaldehit (PMF) kabuk malzemesinden oluşan ve Glisidil Metakrilat (GMA) monomeri iyileştirme ajanı içeren mikro küreler numunede önceden belirlenmiş kontrollü çatlak bölgelerine yerleştirilmiştir. Buna ek olarak GMA ve bu monomerin süspansiyon polimerizasyonu ile üretilen polimeri poli(Glisidil Metakrilat) (p(GMA)) el ile üretilmiş cam pipetler içerisine enjekte edilerek yine önceden belirlenmiş kontrollü çatlak bölgelerine yerleştirilmiştir. p(GMA)'nın farklı miktarlarda olmak üzere direkt olarak karışım suyuna eklendiği numuneler de diğer test gruplarını oluşturmaktadır. Üretilen eğilme ve basınç numunelerine 7. günde hasar verilmiş ve 21 gün daha su üzerinde kürlenmeye bırakılarak iyileştirme ajanlarının etkinliği, Ultrases Hızı İyileşmesi ve Basınç Dayanımı İyileşmesi tespitleriyle analiz edilmiştir. Ayrıca eklenen cam pipetlerin 7. gündeki kontrollü çatlak oluşturulması sırasında kırılıp kırılmadığı ise Akustik Emisyon Yöntemi ile doğrulanmıştır. Karışım suyuna direkt olarak eklenen p(GMA) ve polimer mikro küreleri dikkate değer ölçüde iyileşme gösterirken cam pipetlere enjekte edilen aynı ajanların önemli bir iyileşmeye katkıda bulunamadıkları tespit edilmiştir.Micro/macrocracks present in cementitious matrix composites may grow, coalescence and new cracks might initiate resulting in greater damage due to loading and various environmental effects within the service life of the material. Maximizing the service life of the cementitious matrix composites is not only environmental and physical challenge but also an economical aspect to be taken into consideration. The objective of this thesis is self-healing that aims to interfere the initiation of the micro cracks and prevent them to grow or coalescence. For this aim, micro-spheres produced by means of in-situ polymerization of Poly(melamine formaldehyde- shell material) and Glycidyl Methacrylate (GMA-core material) were placed into the specimens in predetermined cracking regions. Additionally, GMA and its polymer produced by means of suspension polymerization method were injected into glass pipettes and each end was sealed. These pipettes were placed in the pre-determined regions where controlled cracks to be formed. Also, p(GMA) solution was added directly to the mixing water of the mixture. These pre-determined regions are right in the middle of the specimens length and depth where the pre-cracks were planned to be created. Similarly, for the compression specimens these healing agents were placed as a layer in the middle of the depth of the specimen. The specimens were damaged at 7th day and stored at RH ≥%50 and at 21±1oC temperature over water to complete curing. The effectiveness of the agents were analysed by means of Ultrapulse Velocity Method and Compressive Test Method. To confirm that the glass pipettes were broken during initial damage, Acoustic Emission Method was used. The specimens containing polymeric micro-spheres and p(GMA) added directly to the mixing water showed promising healing degrees, while the specimens containin glass pipettes did not