malzeme bilgisi insaat muhendisliginin en onemli konulardan biridir.

1. 1
1. Giriş
MALZEME BİLİMİ

2. 2
Dokuz Eylül Üniversitesi
Mühendislik Fakültesi Yayınları
Yayın No : 307
İnşaat Mühendisleri için
MALZEME BİLGİSİ
Prof. Dr. Bülent BARADAN
Temmuz 2003
İZMİR
KAYNAK KİTAP:
1. Giriş

3. 3
1. Giriş
Materials of Construction
Turhan Y. Erdoğan
ODTÜ Geliştirme Vakfı Yayıncılık
Materials Science
(Introduction to for Civil Engineering)
İ. Özgür Yaman, Mustafa Tokyay, Sinan
T. Erdoğan, Turhan Y. Erdoğan
ODTÜ Geliştirme Vakfı Yayıncılık

5. 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. 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. 7
13. CAMLAR
14. POLİMERLER
15. SERAMİKLER ve PİŞMİŞ TOPRAK ÜRÜNLERİ
16. BİTÜMLÜ MALZEMELER
17. AHŞAP
1. Giriş

8. 8
- DERS UYGULAMA ŞEKLİ:
TEORİK
- SINAV: SAYISAL + SÖZEL
- Ara sınav %40 + Final %60
1. Giriş

9. 9
DAYANIM DAYANIKLILIK
(DURABİLİTE)
EKONOMİK İŞLEVSEL-
FONKSİYONEL
ESTETİK
YAPI
1. Giriş
MÜHENDİS - MİMARIN GÖREVİ ve AMACI

10. 10
• Örneğin, ucuz bir malzeme, belirli bir süre sonra sürekli
bakım veya yenileme gerektirebileceğinden, ilk fiyatı daha
fazla olan bir malzemeye kıyasla ekonomik olmayabilir.
1. Giriş
• Malzemenin az veya çok bakım gerektirmesi
özellikle yapının ömrü boyunca işletme
giderlerini önemli ölçüde etkiler.

11. 11
Malzemenin özelliklerini bilmek
1. Giriş
DOĞRU MALZEME
SEÇİMİ
İŞÇİLİK
DOĞRU
PROJELENDİRME
YAPI

12. 12
• Yapı malzemelerinin fiziksel,
mekanik ve kimyasal özellik-
lerini, üretim şekillerini, kullanım
sırasındaki davranışlarını, ama-
ca uygun malzeme seçimini ve
geliştirilmesini araştıran ve
öğreten bilim alanına Yapı
Malzemesi bilim dalı adı verilir.
1. Giriş
Sürekli yeni ürünler

13. 13
• Genelde bir yapının inşaat bedelinin yaklaşık
% 65-75'ini malzeme giderleri oluşturur.
1. Giriş
malzeme işçilik
Tasarım, projelendirme,
kontrol vb. diğer
giderler

14. 14
1. Giriş

15. 15
1. Giriş

16. 16
• İlk yapı malzemeleri: ağaç, taş, çamur
• İkinci aşamada: basit araç ve gereçlerle
malzemelerin şekillendirilmesi
• Üçüncü aşama: Doğadaki malzemelerin
fiziksel ve kimyasal değişikliklere uğratılarak
kullanılması (metal eriyikleri, alaşımlar,
pişmiş toprak…)
• Dördüncü aşama: Doğada bulunmayan
yapay malzemelerin üretimi (plastik,
betonarme vb.)
1. Giriş

17. 17
1. Giriş
İnsanlık tarihi boyunca malzeme türlerinin önem kazandığı dönemler

18. 18
1. Giriş
Yapı malzemelerin gruplandırılması
Kullanılış yer ve amacına göre gruplandırma (3)
1. Taşıyıcı malzemeler

19. 19
2. Detay malzemeleri (işlev ve görsellik)
1. Giriş
Dekoratif amaçlarla kullanılan cilalı taş,
boya vb. cephe ve çatı kaplamaları

20. 20
3. Koruyucu malzemeler (olumsuz dış etkiler)
1. Giriş
ısı, ses ve su izolasyon malzemeleri
xps

21. 21
1. Giriş
Çoğu malzeme çift işlevlidir.
Detay
malzemeleri
Koruyucu
malzemeler

22. 22
Lastik ve kauçuk
1. Giriş
Yapı malzemelerin gruplandırılması
Şekil değişimine göre gruplandırma (3)
1. Elastik malzemeler
Model: yay

23. 23
Bu davranışa en iyi örnek kildir.
1. Giriş
2. Plastik malzemeler

24. 24
Çelik, 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 bölge
Göçme

25. 25
1. Giriş
Yapı 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. 26
Bileşik, iki ya da daha fazla cinste atomun bir araya gelerek oluşturduğu maddedir.
Bileşiklerin en küçük yapı taşı moleküllerdir.
Bileşiklerin
özellikleri
Karışımların
özellikleri
1 – Bileşiği oluşturan elementler belirli oranlarda
birleşirler.
1 – Karışımı oluşturan maddeler rastgele oranlarda
karıştırılabilirler.
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. Giriş
Yapı malzemelerin gruplandırılması
Fiziksel yapıya göre gruplandırma (2. bileşik)

27. 27
1. Giriş
Yapı malzemelerin gruplandırılması

28. 28
1. Giriş
Yapı malzemelerin gruplandırılması
Fiziksel yapıya göre gruplandırma (izotrop-anizotrop)
Mikro boyutta
Anahtar kelime: eksenel yönlenme
alçıtaşı

29. 29
1. Giriş
Yapı malzemelerin gruplandırılması
Fiziksel yapıya göre gruplandırma (izotrop-anizotrop)

30. 30
1. Giriş
Yapı malzemelerin gruplandırılması
Fiziksel yapıya göre gruplandırma (izotrop-anizotrop)

31. 31
1. Giriş
Yapı malzemelerin gruplandırılması
Fiziksel yapıya göre gruplandırma (izotrop-anizotrop)
Kaolen kili

32. 32
1. Giriş
Yapı malzemelerin gruplandırılması
Makro boyutta anizotropi (şeyl benzeri kayaçlar)

33. 33
1. Giriş
Yapı malzemelerin gruplandırılması
Kristal yapıya göre gruplandırma
Metalik (kristal) yapı
Amorf yapı

34. 34
Polikarbonat yüzeyde Ge2Sb2Te5
1. Giriş
Yapı malzemelerin gruplandırılması
Kimyasal yapıya göre gruplandırma (kristal-amorf)
Record / Erase process in DVD-RAM.
Stage I and II: recording process,
stage III: erasing process.

35. 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 kullanılan
lazer:
DVD: 650 nm dalga boylu kırmızı lazer
Blu-ray: 405 nm dalga boylu mavi (ultraviyoleye yakın)
1. Giriş
Yapı malzemelerin gruplandırılması
Kimyasal yapıya göre gruplandırma (kristal-amorf)

36. 36
1. Giriş
Yapı malzemelerin gruplandırılması
Kimyasal yapıya göre gruplandırma (kristal-amorf)
Kristal Fe
Amorf
polyoxyethylene
oligomer
Kristal Fe
yarıiletken

37. 37
1. Giriş
Yapı malzemelerin gruplandırılması
Kimyasal yapıya göre gruplandırma
(bileşik, kolloidal, seramik)
2. Bölüm

38. 38
1. Giriş
Yapı malzemelerin değişik özellikleri
1. Mekanik
2. Fiziksel
3. Kimyasal
4. Fiziko-kimyasal
5. Termal
6. Elektriksel
7. Akustik
8. Optik
taşıyıcı malzemeler
bilinmeli
ilişkili

39. 39
1. Giriş
Yapı malzemelerin değişik özellikleri

40. 40
Belirli malzemelerin standart veya şartnamelerde belirtilen
özellikleri sağlayıp sağlamadığı kontrol edilir. Bu deneyler
laboratuvar veya üretim yerinde yapılabilir.
1. Giriş
Yapı malzemeleri deneyleri
1. Kalite kontrol deneyleri:

41. 41
1. Giriş
Standardizasyon ve kalite kontrol yöntemleri
TSE
EN
ISO
9000
9001
AB üyesi ülkelere malzeme satmak için şart
Kalite kontrol std.

42. 42
1. Giriş
Standardizasyon ve kalite kontrol yöntemleri
ASTM
JS
DIN
Endüstriyel standartlar

43. 43
1. Giriş
Malzemenin kalitesi konusunda kuramsal ve
matematiksel kavramlar

44. 44
1. Giriş
Yapı malzemeleri deneyleri
2. Kıyaslama deneyleri:
farklı malzemeler
aynı koşullar
uygun malzeme seçimi
deney

45. 45
1. Giriş
Yapı malzemeleri deneyleri
3. Araştırma-geliştirme deneyleri:
mevcut malzeme
modifikasyon
deney
Hedef özellik
sağlandı sağlanmadı
yeni malzeme
deney
Hedef özellik
sağlandı sağlanmadı

46. 46
- metaller ve alaşımları
- polimerler
- seramikler
- kompozitler
1. Giriş
Malzeme çeşitleri

47. 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. 48
1. Giriş
Metaller

49. 49
1. Giriş
Polimerler
Polimerizasyon yöntemiyle organik veya inorganik
moleküller kullanılarak üretilir.
- Plastikler, kauçuk, silikon türevleri ve yapıştırıcılar…

50. 50
1. Giriş
Polimerler

51. 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. 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. 53
Seramiklerin optik özellikleri tane boyutu ile ilişkilidir.
Katılaşma sırasında kontrollü soğutma
1. Giriş
TEK
KRİSTAL POLİKRİSTAL
POLİKRİSTAL
+ BOŞLUKLAR
Tek kristal ve polikristalin yapılı Al2O3 seramiği

54. 54
1. Giriş
Seramikler

55. 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. 56
Türkiye inşaat malzemeleri sektörü bölgedeki en
büyük üretim üssü özelliğini taşımaktadır.
1. Giriş

57. 57
(milyon ton)
1. Giriş
Türkiye inşaat malzemeleri sektörü bölgedeki en
büyük üretim üssü özelliğini taşımaktadır.