Πειραματική μελέτη υλικών με βάση το τσιμέντο ενισχυμένων με ναοϋλικά: εφαρμογή στην αποκατάστση μνημείων πολιτιστικής κληρονομίας

Τάλαρου, Αγγελική-Νίκη; Talarou, Angeliki-Niki

dc.contributor.author	Τάλαρου, Αγγελική-Νίκη	el
dc.contributor.author	Talarou, Angeliki-Niki	en
dc.date.accessioned	2017-11-16T09:59:36Z
dc.date.available	2017-11-16T09:59:36Z
dc.date.issued	2017-11-16
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/45921
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.7453
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Cement	el
dc.subject	GNPs	el
dc.subject	CNTs	el
dc.subject	Piezoresistivity	el
dc.subject	Monotonic	en
dc.subject	Τσιμέντο	el
dc.subject	Νανοσωλήνες άνθρακα	el
dc.subject	Νανοφύλλα γραφενίου	el
dc.subject	Πιεζοαγώγιμοτητα	el
dc.subject	Μηχανικές φορτίσεις	el
dc.title	Πειραματική μελέτη υλικών με βάση το τσιμέντο ενισχυμένων με ναοϋλικά: εφαρμογή στην αποκατάστση μνημείων πολιτιστικής κληρονομίας	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	ΔΟΜΙΚΗ ΑΝΘΡΩΠΟΛΟΓΙΑ	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/913d5205ec1bac4b9d5bb6a89b23338d3d53f3f1
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-06-29
heal.abstract	Ο βασικότερος στόχος των επιστημόνων για τη Συντήρηση των μνημείων της Πολιτιστικής μας Κληρονομιάς είναι η ανάπτυξη μεθόδων μη καταστρεπτικών ελέγχου ύπαρξης και ανάπτυξης βλαβών στο εσωτερικό του υλικού. Στο πλαίσιο αυτό στην παρούσα Διατριβή εξετάζεται η δυνατότητα χρήσης καινοτόμων υλικών στη νανοκλίμακα, όπως τα νανοφύλλα γραφενίου (ΝΦΓ) και οι νανοσωλήνες άνθρακα (ΝΣΑ), ως μέσο ενίσχυσης σε υλικά με βάση το τσιμέντο τα οποία χρησιμοποιούνται ευρέως σε εφαρμογές αποκατάστασης Μνημείων της Πολιτιστικής Κληρονομιάς. Κύριος στόχος της Διατριβής είναι η ανάπτυξη νέων καινοτόμων νανοσυνθέτων υλικών με βάση το τσιμέντο και η λεπτομερής εξέταση της ικανότητας αυτό-αίσθησης τους προκειμένου να χρησιμοποιηθούν σε τέτοιες εφαρμογές. Σε αντίθεση με τις παραδοσιακές προσεγγίσεις που απαιτούν τη χρήση ενσωματωμένων ή επικολλημένων αισθητήρων υψηλού κόστους, ο σκοπός της παρούσας έρευνας είναι η ανάπτυξη ενός έξυπνου υλικού με ικανότητα παρακολούθησης της δομικής του ακεραιότητας με τη μέτρηση της μεταβολής της ηλεκτρικής αντίστασης του ιδίου του υλικού. Το τελικό προϊόν θα παρέχει σημαντικές πληροφορίες όπως για παράδειγμα παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο της έναρξης και της διάδοσης της βλάβης στο εσωτερικό της περιοχής της αποκατάστασης. Σύμφωνα με προγενέστερη έρευνα στο Εργαστήριο Αντοχής των Υλικών, αναπτύχθηκαν τρία διαφορετικά νανοσύνθετα υλικά με βάση το τσιμέντο. Τα τρία αυτά νανοσύνθετα υλικά παρασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας τρεις διαφορετικούς τύπους τσιμέντου α) λευκό τσιμέντο τύπου Aalborg (Νανοσύνθετο A), β) τσιμέντο Portland τύπου I (Νανοσύνθετο B), γ) τσιμέντο Portland τύπου II (Νανοσύνθετο Γ), οι οποίοι χρησιμοποιούνται στην αποκατάσταση μνημείων της Πολιτιστικής μας Κληρονομιάς. Το νανοσύνθετο Α, ενισχύθηκε χρησιμοποιώντας πολυ-φλοιικούς νανοσωλήνες άνθρακα (ΝΣΑ) (multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs)) με διάμετρο 25-30 nm και μήκος 5μm. Το νανοσύνθετο Β, ενισχύθηκε χρησιμοποιώντας νανοφύλλα γραφενίου (ΝΦΓ) (exfoliated graphene nanoplatelets (xGnPs)) πάχους 25 μm τα οποία παρασκευάστηκαν με αποφλοίωση/απολέπιση γραφίτη. Τέλος, στο νανοσύνθετο Γ χρησιμοποιήθηκαν απλά νανοφύλλα γραφενίου (ΝΦΓ) (graphene nanoplatelets (GNPs)) μικρότερου πάχους (8 μm). Στην παρούσα εργασία εξετάστηκε η πιεζο-ηλεκτρική τους συμπεριφορά, δηλαδή η μεταβολή της ηλεκτρικής τους αντίστασης κατά τη επιβολή μηχανικού φορτίου. Αρχικώς, εξετάστηκε η επίδραση του ρυθμού μετατόπισης στη πιεζο- αγώγιμη συμπεριφορά των νανοσυνθέτων υλικών κατά τη διάρκεια μηχανικών δοκιμών μονοτονικής θλίψης. Στη συνέχεια, τα νανοσύνθετα υλικά υποβλήθηκαν σε πειράματα φόρτισης-αποφόρτισης υπό σταθερό θλιπτικό φορτίο στην ελαστική περιοχή φόρτισης. Διερευνήθηκε η ικανότητα αυτό-αίσθησης στη περίπτωση εφαρμογής τριών διαφορετικών μηχανικών τάσεων. Τέλος, τα νανοσύθετα υλικά υποβλήθηκαν σε δοκιμές προοδευτικής συσσώρευσης βλάβης (φόρτιση – αποφόρτιση με προοδευτικά αυξανόμενο μέγιστο μηχανικό φορτίο) προκειμένου να προσδιοριστεί η πιεζο-αγώγιμη απόκριση του υλικού για διάφορα στάδια γνωστής αναπτυσσόμενης βλάβης στο εσωτερικό του υλικού λόγω των μηχανικών φορτίσεων. Τα πειραματικά αποτελέσματα έδειξαν ότι η ενίσχυση με αγώγιμες νανοδομές ήταν απαραίτητη. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων της ηλεκτρικής αντίστασης σε δοκίμια αναφοράς για όλες της εξεταζόμενες μήτρες δεν ήταν ικανοποιητικά. Για το λόγο αυτό, καθίσταται αδύνατη η παρακολούθηση σε δοκίμια ανεξαρτήτου μήτρας δίχως νανοενίσχυση με τη μέθοδολογία της μεταβολής της ηλεκτρικής αντίστασης. Ο ρυθμός μετακίνησης της τραβέρσας της μηχανής έδειξε ότι δεν επηρεάζει την θλιπτική αντοχή των δοκιμίων. Σε όλες τις περιπτώσεις και για όλα τα υλικά που εξετάσθηκαν παρατηρήθηκε γραμμική συσχέτιση μεταξύ μηχανικού φορτίου στην ελαστική περιοχή και μεταβολής της ηλεκτρικής αντίστασης. Το υλικό τσιμέντο τύπου Ι με ΝΦΓ πλάτους 25 μm παρουσίασε βέλτιστη πιεζοαγώγιμη συμπεριφορά δίχως απομένουσες μετρήσεις μεταβολής της ηλεκτρικής αντίστασης μετά από κάθε αποφόρτιση. Το φαινόμενο αυτό παρατηρήθηκε και για τα τρία εξεταζόμενα εύρη τάσεων στην ελαστική περιοχή φόρτισης. Τέλος, το τσιμέντο τύπου Ι με νανοφύλλα γραφενίου (ΝΦΓ) έδωσε το μεγαλύτερο εύρος μεταβολής ηλεκτρικής αντίστασης για το ίδιο πρωτόκολλο μηχανικής καταπόνησης έναντι των υπολοίπων υλικών. Αυτό επιτρέπει την μεγαλύτερη ευκρίνεια των μετρήσεων σε περιπτώσεις παρακολούθησης της δομικής ακεραιότητας υλικών και κατασκευών.	el
heal.advisorName	Κοντού, Ευαγγελία	el
heal.committeeMemberName	Κυρίτσης, Απόστολος	el
heal.committeeMemberName	Τσιβιλής, Σωτήριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	57 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true