Malzeme Bilimi Fiziksel Özellikler Kmpasite-Przite Birim Ağırlık Özül Ağırlık Su Emme Kılcal Su Emme Fiziksel Özellikler 1
Bşluklar Seramik türü, taş yapılı malzemeler, betn, kmpzit malzemeler ve hafif yapı malzemeleri değişik tür ve büyüklükte bşluklar içerir. Bu bşluklar malzemenin: birim ağırlığını, su emmesini, eçirimliliğini, dna dayanıklılığını, mukavemetini, ısı ve ses yalıtımını önemli ölçüde etkiler. Bşluk Türleri Bir bşluğun büyüklüğü, içine sığabilecek en büyük kürenin çapıyla belirtilir. Büyüklüklerine öre bşluklar: - Mleküller arası bşluklar: Büyüklükleri birkaç anström mertebesindedir, cismin iç yapısıyla ililidir, dışardan etkilenmezler, - Mikrbşluklar: < 0,1 µ, - Kılcal bşluklar: 0,1 µ-2,5 mm, - Makrbşluklar: > 2,5 mm 2
Bşluk Türleri Bu bşlukların bazıları dışa açık, bazıları ise kapalıdır. Açık ve kılcal bşluklar su emme ve eçirimlilik yönünden önemlidir. Kmpasite (Dluluk Oranı) v d : Görünen hacim, d : Dlu hacim, v: Bşluk hacmi. Kmpasite (Dluluk ranı): Dlu hacmin örünen hacme ranıdır. k d 3
Przite (Bşluk Oranı) v d : Görünen hacim, d : Dlu hacim, v: Bşluk hacmi. Przite (Bşluk ranı): Bşluk hacminin örünen hacme ranıdır. v p Kmpasite-Przite Prziteyle kmpasitenin tplamı: p k 1 v d 1 Bşluksuz malzemelerde (metaller,plastikler), przite 0 ve kmpasite 1 dir. 4
Birim Ağırlık Deneyi Malzemenin bşlukları da dahil lmak üzere birim hacminin ağırlığıdır. Cismin kuru ağırlığının örünen hacmine ranıdır. Birim Ağırlık Deneyi Cisim Basit Bir Gemetrik Şekle Sahipse: Cisim, 100-105 0 C etüvde değişmez ağırlığa kadar kurutulur ve tartılır. Cismin byutları ölçülerek hacmi belirlenir. P0 β : Birim ağırlık, P 0 : Kuru ağırlık, : Görünen hacim (axbxc) 5
Birim Ağırlık Deneyi Cisim Düzün Şekilli Değilse: Cisim, 100-105 0 C etüvde değişmez ağırlığa kadar kurutulur ve tartılır (P 0 ). Cisim suda 48 saat bekletilip, suya dyun hale etirilir ve tartılır (P 1 ). Suya dyun haldeki numune su içinde tartılır (P 2 ). Arşimet prensibine öre, P 1 -P 2 azalması, cisim ile yer değiştiren suyun ağırlığına eşittir. Suyun özül ağırlığı 1 lduğu için bu ağırlık azalması, cismin örünen hacmine eşittir. P0 P P 1 2 β : Birim ağırlık, P 0 : Kuru ağırlık, P 1 -P 2 : Görünen hacim. Özül Ağırlık Deneyi Cismin kuru ağırlığının dlu hacme ranıdır. Bşluklu cismin dlu hacmini bulmak için: cisim kuru halde öğütülerek ince tz haline etirilir, 74 µ öz açıklıklı elekten elenir, elekten eçen ince tzların bir kısmı tartılarak ağırlığı bulunur, tartılan malzeme içinde inert sıvı bulunan piknmetreye knur, hacimdeki artış, tz malzemenin hacmini verir. 6
Özül Ağırlık Deneyi kuru ağırlık P P D dlu hacim sn kuma-ilk kuma Deneyde tuğlanın özül ağırlığı bulanacaktır. Bunun için, 10 öğütülmüş halde tuğla tzu kullanılır. d Özül Ağırlık Birim Ağırlık Özül ağırlık, dlu hacme öre hesaplandığı için birim ağırlıktan büyüktür. Eğer malzemede bşluk yksa, plastiklerde, metallerde lduğu ibi özül ağırlıkla birim ağırlık eşit lur. 7
Özül Ağırlık Birim Ağırlık D P d P 0 d P P 0 P 0 d k P 0 Su Emme Deneyi Cismin bünyesinde ne kadar bşluk lduğuna dair bili verir. Dna dayanıklılığı saptama yönünden önemli lan dışa açık bşluklardır, bu bşluklar da su emme deneyi ile ölçülebilir. 1. Ağırlıkça su emme 2. Hacimce su emme 8
1. Ağırlıkça su emme: Su Emme Deneyi Numune etüvde kurutulur, P 0 ağırlığı ölçülür, Numune suya knur ve 48 saat süreyle bekletilir, Suya dyun hale elen numune çıkarılarak, yüzeyi kurulanır ve havada tartılarak P 1 ağırlığı bulunur. S a Emilen su miktarı Cismin kuru ağırlığı P1 P0.100 P 0 S a : Ağırlıkça su emme, P 0 : Kuru ağırlık, P 1 : Suya dyun, havadaki ağırlık. Su Emme Deneyi 2. Hacimce su emme: Cisim Basit Bir Gemetrik Şekle Sahipse: Numune etüvde kurutulur, P 0 ağırlığı ölçülür, Numune suya knur ve 48 saat süreyle bekletilir, Suya dyun hale elen numune çıkarılarak, yüzeyi kurulanır ve havada tartılarak P 1 ağırlığı bulunur, Prizma, silindir ibi basit emetrik şekilli numunenin byutları ölçülür ve örünen hacmi hesaplanır. S h Emilen su miktarı P1 P0.100 Cismin örünen hacmi S h : Hacimce su emme, P 0 : Kuru ağırlık, P 1 : Suya dyun, havadaki ağırlık, : Görünen hacim. 9
2. Hacimce su emme: Cisim Düzün Şekilli Değilse: Su Emme Deneyi Numune etüvde kurutulur, P 0 ağırlığı ölçülür, Numune suya knur ve 48 saat süreyle bekletilir, Suya dyun hale elen numune çıkarılarak, yüzeyi kurulanır ve havada tartılarak P 1 ağırlığı bulunur, Aynı numune su içinde tartılarak P 2 ağırlığı bulunur. S h Emilen su hacmi P1 P0.100 Cismin örünen hacmi P P 1 2 S h : Hacimce su emme, P 0 : Kuru ağırlık, P 1 : Suya dyun, havadaki ağırlık, P 2 : Su içindeki ağırlık, P 1 - P 2 : Cismin örünen hacmi. Ağırlıkça ve Hacimce Su Emme Birim Ağırlık S a β S h P P P P P. Sa. P P P P P 1 0 1 0 0 1 2 0 1 2 S h : Hacimce su emme, S a : Ağırlıkça su emme, P 1 : Suya dyun, havadaki ağırlık, P 0 : Kuru ağırlık, β: Birim ağırlık. 10
Dyma Oranı (Dyunluk Derecesi) Hacimce su emmenin prziteye ranıdır: S h S p S: Dyma ranı, S h : Hacimce su emme, p: Przite. Bu ran dışa açık bşlukların nrmal kşullarda % ne kadarının su ile dlabileceğini yaklaşık larak österir. Dış yüzeye bakan malzeme bşlukları 0 O C altında dnar, hacim artışı lur. Bşluklar tam dlmuşsa, buzun enişlemesi için yer kalmaz ve buz çatlamalara neden lur. Buz eriyip, tekrar su haline elince çatlaklardan içeri irer, su tekrar dnunca çatlaklar daha da büyür. Tekrarlı dnmaçözülme çevrimleri snucu malzeme yüzeyinde kırılma ve dökülmeler özlemlenir. Dyma ranı<%80 ve eriye %20 den fazla bşluk kalmışsa: malzeme dndan zarar örmez. Basınçlı Su Geçirimliliği Su deplarında, betn brularda ve barajlarda kullanılan malzemeler için önemlidir. Kalınlığı 8-10 cm lan yapı elemanının su eçirmlilik katsayısı 10-7 -10-8 cm/sn den az ise eçirimsiz bir malzeme sayılır. Ölçüm için: l byundaki numune iki ucu açık bir silindirik kaba sıkıca yerleştirilir, bir ucundan p basıncında su uyulanır, diğer ucundan zamanla eçen su miktarı ölçülür. Darcy Kuralı: q k. p l l: numunenin suyun akma yönüne paralel byu (numune kalınlığı) [cm], p: basınç [cm su sütunu], p/l: basınç radyanı, k: eçirimlilik katsayısı [cm/sn], q: 1 cm 2 alandan 1 sn de eçen cm 3 cinsinden su miktarı [(cm 3 /cm 2 )/sn]. q Q A. t 11
Kılcal Su Emme Kılcal su emme, malzemenin suya değen yüzünden zamanla emilen su miktarı ile belirlenir. Çapı çk küçük lan kılcal bşluklardan su kılcallık etkisi ile yükselir. Suyun yükselme miktarı, suyun erilimi ile dğru, bru çapı ile ters rantılıdır. Suyun erilmi sabit lduğu için, brunun çapı küçüldükçe su daha yükseğe emilir. Kılcal Su Emme Deneyi Kılcal su emme, malzemenin suya değen yüzünden zamanla emilen su miktarı ile belirlenir. Deney: Numunenin kuru ağırlığı tartılır (P 0 ), Numunenin bir yüzeyden su emmesi için diğer yüzeylere yalıtım malzemesi (parafin, epksi, etc.) sürülür, Açık lan yüzey suya değecek şekilde kaba yerleştirilir, Belli aralıklarla (0., 1., 4., 9., 16., 25., vs. dk) numunenin ağırlığı ölçülür. 12
Kılcal Su Emme Deneyi Zaman (dk) Ağırlık () Su Emme, Q (cm 3 ) q 2 =(Q/A) 2 0 P 0 P 0 -P 0 = 0 0 1 P 1 P 1 -P 0 = Q 1 Q 1 /A 4 P 4 P 4 -P 0 = Q 4 Q 4 /A 9 P 9 P 9 -P 0 = Q 9 Q 9 /A Q q A (cm 3 ) (cm 2 ) q: t zamanda, birim alandan emilen su miktarı (cm 3 /cm 2 ) q 2 q K. t K. t K: kılcallık (kılcal emme) (eçirimlilik) katsayısı (cm 2 /sn) t: zaman (sn) Kılcallık Katsayısının Tayini 8 q 7 K q t 6 5 4 3 K: kılcallık (kılcal emme) (eçirimlilik) katsayısı (cm 2 /sn) t: zaman (sn) 2 1 0 t α = K t K q t i. t i i 13