1

Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

YAPI MALZEMESİ - I

1. Giriş

PROF.DR. KAMİLE TOSUN FELEKOĞLU

2

Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Yayınları

Yayın No : 307

İnşaat Mühendisleri için

MALZEME BİLGİSİProf. Dr. Bülent BARADAN Temmuz 2003İZMİR

KAYNAK KİTAP:

1. Giriş

3

1. Giriş

Materials of ConstructionTurhan Y. ErdoğanODTÜ Geliştirme Vakfı Yayıncılık

Materials Science(Introduction to for Civil Engineering)İ. Özgür Yaman, Mustafa Tokyay, Sinan T. Erdoğan, Turhan Y. ErdoğanODTÜ Geliştirme Vakfı Yayıncılık

4

DERS NOTLARI

• www. deu.edu.tr• Kişisel sayfalar:• http://kisi.deu.edu.tr/kamile.tosun/

5

1. GİRİŞ

2. KATI CİSİMLERİN İÇ YAPISI

3. MALZEMELERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

4. CİSİMLERİN DİĞER MEKANİK ÖZELLİKLERİ

5. ÇEVRE ve KULLANIM KOŞULLARININ MALZEME ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ

6. MALZEMELERİN ŞEKİL DEĞİŞİMİNİ ÖLÇME TEKNİKLERİ

1. Giriş

6

7. GERİLME, ŞEKİL DEĞİŞİMİ VE ZAMAN İLİŞKİLERİ

8. PERİYODİK YÜKLEME ve YORULMA

9. EMNİYET GERİLMELERİ ve GÜVENİLİRLİK

10. MALZEMELERİN FİZİKSEL ve KİMYASAL ÖZELLİKLERİ

11. MALZEME BİLGİSİNDE İSTATİSTİKSEL YÖNTEMLER

12. MÜHENDİSLİK METAL ve ALAŞIMLARI

1. Giriş

7

13. CAMLAR

14. POLİMERLER

15. SERAMİKLER ve PİŞMİŞ TOPRAK ÜRÜNLERİ

16. BİTÜMLÜ MALZEMELER

17. AHŞAP

1. Giriş

8

- DERS UYGULAMA ŞEKLİ:TEORİK + LABORATUVAR UYGULAMALARI

- SINAV: SAYISAL + SÖZEL

- 1. ara sınav %40 + lab sınavı %10 + Final %50

1. Giriş

9

DAYANIM DAYANIKLILIK (DURABİLİTE)

EKONOMİK İŞLEVSEL-FONKSİYONEL

ESTETİK

YAPI

1. Giriş

MÜHENDİS - MİMARIN GÖREVİ ve AMACI

10

• Örneğin, ucuz bir malzeme, belirli bir süre sonra süreklibakım veya yenileme gerektirebileceğinden, ilk fiyatı dahafazla olan bir malzemeye kıyasla ekonomik olmayabilir.

1. Giriş

• Malzemenin az veya çok bakım gerektirmesiözellikle yapının ömrü boyunca işletmegiderlerini önemli ölçüde etkiler.

11Malzemenin özelliklerini bilmek

1. Giriş

DOĞRU MALZEME SEÇİMİ

İŞÇİLİK

DOĞRU PROJELENDİRME

YAPI

12

• Yapı malzemelerinin fiziksel,mekanik ve kimyasal özellik-lerini, üretim şekillerini, kullanımsırasındaki davranışlarını, ama-ca uygun malzeme seçimini vegeliştirilmesini araştıran veöğreten bilim alanına YapıMalzemesi bilim dalı adı verilir.

1. Giriş

Sürekli yeni ürünler

13

• Genelde bir yapının inşaat bedelinin yaklaşık

% 65-75'ini malzeme giderleri oluşturur.

1. Giriş

malzeme işçilik

Tasarım, projelendirme, kontrol vb. diğer

giderler

14

1. Giriş

15

1. Giriş

16

• İlk yapı malzemeleri: ağaç, taş, çamur

• İkinci aşamada: basit araç ve gereçlerlemalzemelerin şekillendirilmesi

• Üçüncü aşama: Doğadaki malzemelerinfiziksel ve kimyasal değişikliklere uğratılarakkullanılması (metal eriyikleri, alaşımlar,pişmiş toprak…)

• Dördüncü aşama: Doğada bulunmayanyapay malzemelerin üretimi (plastik,betonarme vb.)

1. Giriş

17

1. Giriş

İnsanlık tarihi boyunca malzeme türlerinin önem kazandığı dönemler

18

1. GirişYapı malzemelerin gruplandırılması

Kullanılış yer ve amacına göre gruplandırma (3)

1. Taşıyıcı malzemeler

19

2. Detay malzemeleri (işlev ve görsellik)

1. Giriş

Dekoratif amaçlarla kullanılan cilalı taş,boya vb. cephe ve çatı kaplamaları

20

3. Koruyucu malzemeler (olumsuz dış etkiler)

1. Giriş

ısı, ses ve su izolasyon malzemeleri

xps

21

1. Giriş

Çoğu malzeme çift işlevlidir.

Detay malzemeleri

Koruyucumalzemeler

22Lastik ve kauçuk

1. GirişYapı malzemelerin gruplandırılması

Şekil değişimine göre gruplandırma (3)

1. Elastik malzemeler

Model: yay

23

Bu davranışa en iyi örnek kildir.

1. Giriş

2. Plastik malzemeler

24Çelik, beton gibi birçok yapı malzemesi

1. Giriş

3. Elasto-plastik malzemeler

yükün seviyesine bağlı olarak hem elastik, hem de plastik

Gerilme

Birim şekil değiştirme

Elastik bölge

Plastik bölgeGöçme

25

1. GirişYapı malzemelerin gruplandırılması

Fiziksel yapıya göre gruplandırma (1.karışım)

HOMOJEN KARIŞIMLARA ÖRNEKLER :• Tuzlu su• Şekerli su (Şerbet)• Hava• Çelik• Petrol

HETEROJEN KARIŞIMLARA ÖRNEKLER :• Zeytinyağı-su• Kum-su• Sis• Şeker-tuz• Süt-su• Demir tozu-su

26

Bileşik, iki ya da daha fazla cinste atomun bir araya gelerek oluşturduğu maddedir.Bileşiklerin en küçük yapı taşı moleküllerdir.

Bileşiklerinözellikleri

Karışımlarınözellikleri

1 – Bileşiği oluşturan elementler belirli oranlardabirleşirler.

1 – Karışımı oluşturan maddeler rastgele oranlardakarıştırılabilirler.

2 – Saf ve homojendirler. 2 – Saf değillerdir. Homojen ve heterojen olabilirler.

3 – Erime ve kaynama noktaları sabittir. 3 – Erime ve kaynama noktaları sabit değildir.4 – Kimyasal yöntemlerle elementlerine ayrışırlar. 4 – Fiziksel yöntemlerle karışanlarına ayrılırlar.

5 – Belirli formülleri vardır. 5 – Formülleri yoktur.6 – Bileşiği oluşturan elementler bileşik içinde özelliklerini kaybederler.

6 – Karışanlar özelliklerini karışım içerisinde de korurlar

1. GirişYapı malzemelerin gruplandırılması

Fiziksel yapıya göre gruplandırma (2. bileşik)

27

1. GirişYapı malzemelerin gruplandırılması

28

1. GirişYapı malzemelerin gruplandırılması

Fiziksel yapıya göre gruplandırma (izotrop-anizotrop)

Mikro boyutta

Anahtar kelime: eksenel yönlenme

alçıtaşı

29

1. GirişYapı malzemelerin gruplandırılması

Fiziksel yapıya göre gruplandırma (izotrop-anizotrop)

30

1. GirişYapı malzemelerin gruplandırılması

Fiziksel yapıya göre gruplandırma (izotrop-anizotrop)

31

1. GirişYapı malzemelerin gruplandırılması

Fiziksel yapıya göre gruplandırma (izotrop-anizotrop)

Kaolen kili

32

1. GirişYapı malzemelerin gruplandırılması

Makro boyutta anizotropi (şeyl benzeri kayaçlar)

33

1. GirişYapı malzemelerin gruplandırılması

Kristal yapıya göre gruplandırma

Metalik (kristal) yapı

Amorf yapı

34Polikarbonat yüzeyde Ge2Sb2Te5

1. GirişYapı malzemelerin gruplandırılması

Kimyasal yapıya göre gruplandırma (kristal-amorf)

Record / Erase process in DVD-RAM. Stage I and II: recording process,stage III: erasing process.

BD Blu Ray Disk

HD video, PS-3

Tek tabaka: 25 GB, çift 50 GB kapasite

Teorik üst limiti: belirsiz.

Farkı kristal yapıyı amorf yapıya dönüştürmek için kullanılanlazer:

DVD: 650 nm dalga boylu kırmızı lazerBlu-ray: 405 nm dalga boylu mavi (ultraviyoleye yakın)

1. GirişYapı malzemelerin gruplandırılması

Kimyasal yapıya göre gruplandırma (kristal-amorf)

36

1. GirişYapı malzemelerin gruplandırılması

Kimyasal yapıya göre gruplandırma (kristal-amorf)

Kristal Fe Amorf

polyoxyethylene oligomer

Kristal Fe

yarıiletken

37

1. GirişYapı malzemelerin gruplandırılması

Kimyasal yapıya göre gruplandırma (bileşik, kolloidal, seramik)

2. Bölüm

38

1. GirişYapı malzemelerin değişik özellikleri

1. Mekanik2. Fiziksel3. Kimyasal4. Fiziko-kimyasal5. Termal6. Elektriksel7. Akustik8. Optik

taşıyıcı malzemelerbilinmeli

ilişkili

39

1. GirişYapı malzemelerin değişik özellikleri

40

Belirli malzemelerin standart veya şartnamelerde belirtilenözellikleri sağlayıp sağlamadığı kontrol edilir. Bu deneylerlaboratuvar veya üretim yerinde yapılabilir.

1. GirişYapı malzemeleri deneyleri

1. Kalite kontrol deneyleri:

41

1. GirişStandardizasyon ve kalite kontrol yöntemleri

TSE

EN

ISO9000

9001

AB üyesi ülkelere malzeme satmak için şart

Kalite kontrol std.

42

1. GirişStandardizasyon ve kalite kontrol yöntemleri

ASTM

JS

DIN

Endüstriyel standartlar

43

1. GirişMalzemenin kalitesi konusunda kuramsal ve

matematiksel kavramlar

44

1. GirişYapı malzemeleri deneyleri

2. Kıyaslama deneyleri:

farklı malzemeler

aynı koşullar

uygun malzeme seçimi

deney

45

1. GirişYapı malzemeleri deneyleri

3. Araştırma-geliştirme deneyleri:

mevcut malzeme

modifikasyon

deney

Hedef özellik

sağlandı sağlanmadı

yeni malzeme

deney

Hedef özellik

sağlandı sağlanmadı

46

- metaller ve alaşımları - polimerler - seramikler- kompozitler

1. Giriş

Malzeme çeşitleri

47

Kristal yapılıdır.*Isı ve elektriği iletir.Diğer malzemelere göre daha sağlamdır.* Sünek* ve şekillendirilebilirdir. Darbelere dayanıklıdır.*

1. Giriş

Metaller ve alaşımları

Çelik, alüminyum, magnezyum, çinko, dökme demir, titanyum, bakır…

*istisnalar var

48

1. Giriş

Metaller

49

1. Giriş

Polimerler

Polimerizasyon yöntemiyle organik veya inorganikmoleküller kullanılarak üretilir.

- Plastikler, kauçuk, silikon türevleri ve yapıştırıcılar…

50

1. Giriş

Polimerler

51

1. Giriş

- Düşük elektrik ve ısı iletkenliği.

- Termoplastikler sünektir ve tekrar şekillendirilebilir.Yüksek sıcaklığa dayanıksızdır.

- Termoset polimerler daha dayanıklı ancak kırılgan-dır.

- Plastikler metallere göre hafif ve ucuzdur.

Polimerler

52

1. Giriş

Seramikler

- Kristal ve/veya amorf yapılı

- Yüksek sıcaklık ve korozyona dirençli

- Elektrik ve ısı iletkenlikleri düşük

- Dayanımı yüksek, sert ve kırılgan

53

Seramiklerin optik özellikleri tane boyutu ile ilişkilidir.

Katılaşma sırasında kontrollü soğutma

1. Giriş

TEKKRİSTAL POLİKRİSTAL

POLİKRİSTAL+ BOŞLUKLAR

Tek kristal ve polikristalin yapılı Al2O3 seramiği

54

1. Giriş

Seramikler

55

Taşıma gücü, hafiflik, dayanıklılık, süneklik…

A B

1. Giriş

Beton Betonarme

Polyester ile camyünü (GFRP) Karbon fiber takviyeli polimerler (CFRP)

Ahşap

+

Kompozit yapı malzemeleri

A B A B

56

Türkiye inşaat malzemeleri sektörü bölgedeki enbüyük üretim üssü özelliğini taşımaktadır.

1. Giriş

57

(milyon ton)

1. Giriş

Türkiye inşaat malzemeleri sektörü bölgedeki enbüyük üretim üssü özelliğini taşımaktadır.