Διδακτορικές Διατριβές
Μόνιμο URI για αυτήν τη συλλογήhttps://dspace.library.tuc.gr/handle/123456789/157
Νέα
41
Περιηγούμαι
Πρόσφατες Υποβολές
Δημοσίευση Διάγνωση βλαβών σε κατασκευές σκυροδέματος με χρήση "ευφυών" πιεζοηλεκτρικών αισθητήρων σαν αδρανή σκυροδέματος(Technical University of Crete, 2015) Liarakos Evaggelos; Λιαρακος Ευαγγελος; Providakis Konstantinos; Προβιδακης Κωνσταντινος; Tsobanakis Ioannis; Τσομπανακης Ιωαννης; Stavroulakis Georgios; Σταυρουλακης Γεωργιος; Stavroulaki Maria; Σταυρουλακη ΜαριαΗ παρούσα διδακτορική διατριβή πραγματεύεται τη χρήση των πιεζοηλεκτρικών υλικών για το μη καταστροφικό έλεγχο του σκυροδέματος και ειδικότερα τη δυνατότητα εφαρμογής τους, σε διαδικασίες ανίχνευσης μηχανικών βλαβών σε δομικά στοιχεία. Επιπλέον διερευνάται η εφαρμογή των πιεζοηλεκτρικών υλικών στην παρακολούθηση των μεταβολών της μηχανικής συμπεριφοράς του πρώιμου σκυροδέματος. Λόγω της ανάγκης ελέγχου του σκυροδέματος από τα πρώτα στάδια παρασκευής του, μια από τις θεμελιώδεις στοχεύσεις της παρούσας διατριβής, είναι ο σχεδιασμός και η ανάπτυξη διατάξεων-συσκευών παρακολούθησης με βάση τα πιεζοηλεκτρικά υλικά, οι οποίες θα έχουν τη δυνατότητα ενσωμάτωσης στη μάζα του σκυροδέματος, λειτουργώντας ως «ευφυή» αδρανή υλικά. Η κύρια τεχνική που εφαρμόστηκε για τη παρακολούθηση της δομικής ακεραιότητας του σκυροδέματος είναι η μέθοδος της Ηλεκτρο-Μηχανικής Εμπέδησης (ΗΜΕ). Η συγκεκριμένη μέθοδος στηρίζεται στη συγκριτική ανάλυση μεταξύ των ενοργάνωςκαταγραφόμενων ή αριθμητικώς προσδιοριζόμενων φασμάτων απόκρισης της ΗΜΕ, στο πεδίο των συχνοτήτων. Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής αναπτύχθηκε μια καινοτόμα μέθοδος συγκριτικής ανάλυσης, η οποία στηρίζεται στο στατιστικό έλεγχο των διαφορών που εμφανίζουν μεταξύ τους το φάσμα αναφοράς μιας δομικά «υγιούς» κατασκευής και τα φάσματα απόκρισης της ιδίας κατασκευής μετά την εκδήλωση μιας ή περισσοτέρων μηχανικών βλαβών (π.χ. ρηγμάτωση). Ο στατιστικός έλεγχος των διαφορών υλοποιείται με τον προσδιορισμό των ορίων εμπιστοσύνης, μέσα στα οποία θα πρέπει να κινούνταιοι όποιες διαφοροποιήσεις εμφανίζονται μεταξύ διαδοχικών καταγραφών των φασμάτων απόκρισης της δομικά «υγιούς» κατασκευής. Για την ενόργανη παρακολούθηση των δομικών συστημάτων σκυροδέματος αναπτύχθηκε ένα πρωτότυπο ολοκληρωμένο σύστημα αυτόματης καταγραφής της Ηλεκτρο-Μηχανικής Εμπέδησης, το οποίο ενσωματώνει το χαμηλού κόστους τυπωμένο κύκλωμα μέτρησης της ηλεκτρικής εμπέδησης, AD5933 EB και ένα πρωτότυπο «ευφυές» αδρανές με βάση το Teflon. Επιπλέον το συγκεκριμένο σύστημα αξιοποιεί την ασύρματή τεχνολογία για τη μεταφορά δεδομένων από το τυπωμένο κύκλωμα μέτρησης της ηλεκτρικής εμπέδησης AD5933 ΕΒ, σε ένα υπολογιστή διαχείρισης και δίνει τη δυνατότητα της αυτόματης καταχώρησης των μετρήσεων σε μια κατάλληλα διαμορφωμένη βάση δεδομένων. Σημαντική καινοτομία της παρούσας εφαρμογής αποτελεί το γεγονός ότι δίνεται η δυνατότητα στον οποιοδήποτε χρήστη έχει δικαιώματα στη βάση δεδομένων, να συνδέεται απομακρυσμένα μέσω διαδικτύου σε αυτή και να ανακτά τις μετρήσεις της Ηλεκτρο-Μηχανικής Εμπέδησης για περαιτέρω επεξεργασία και αξιολόγηση.Δημοσίευση Έλεγχος χημικής συμβατότητας και βελτίωση στερεωτικών λίθων με νανοτεχνολογία(Πολυτεχνείο Κρήτης, 2015) Kapridaki Chrysi; Καπριδακη Χρυση; Maravelaki Pagona; Μαραβελακη Παγωνα; Kallithrakas Nikolaos; Καλλιθρακας Νικολαος; Gentekakis Ioannis; Γεντεκακης Ιωαννης; Konsolakis Michail; Κονσολακης Μιχαηλ; Xekoukoulotakis Nikos; Ξεκουκουλωτακης ΝικοςΗ αναγκαιότητα για ανάπτυξη καινοτόμων υλικών προστασίας, στερέωσης και αυτό-καθαρισμού δομικών υλικών πηγάζει από την ολοένα και αυξανόμενη ατμοσφαιρική ρύπανση του περιβάλλοντος, η οποία επιφέρει σημαντικές διαβρώσεις σε αυτά. Προς αυτή την κατεύθυνση και με γνώμονα τη διατήρηση της αειφορίας των μνημείων αλλά και των παραδοσιακών και σύγχρονων κατασκευών, η παρούσα διδακτορική διατριβή προσέδωσε καινοτόμα υλικά νανοτεχνολογίας με προηγμένες ιδιότητες, τα οποία δύναται να αναπτυχθούν ακόμα και σε βιομηχανικό επίπεδο (scale up). Στα πλαίσια της παρούσας έρευνας αναπτύχτηκαν τρία καινοτόμα νανοϋλικά (STP-1, STP-2 και STP-4) προστασίας και στερέωσης, τα οποία συνδυάζουν ταυτόχρονα αυτό-καθαρισμό, αδιαβροχοποίηση και επανασύνδεση της συνεκτικότητας της δομής των δομικών υλικών. Τα νανοϋλικά STP-1, STP-2 και STP-4 παρουσιάζουν χαμηλό ενεργειακό αποτύπωμα κατά τη σύνθεσή τους, φιλικότητα προς το περιβάλλον και αποτελεσματική εφαρμογή σε υποστρώματα λίθων σύγχρονων κτιρίων και μνημείων. Η πειραματική μελέτη της διατριβής διαχωρίζεται στα επιμέρους τμήματα: (α) τη σύνθεση διάφανων, υδρόφοβων και φωτοκαταλυτικά δραστικών νανοσύνθετων υλικών SiO2-TiO2-PDMS, χωρίς την απαίτηση υψηλών ενεργειακών αναγκών, (β) τον ενδελεχή φυσικοχημικό χαρακτηρισμό τους, (γ) την εφαρμογή τους σε πραγματικά υποστρώματα και (δ) αποτίμηση της δραστικότητας τους ως προστατευτικά, στερεωτικά και αυτό-καθαριζόμενα υλικά. Οι συνθέσεις των νανοϋλικών βασίστηκαν στην διαδικασία λύματος-πηκτής (sol-gel) μετά από ανάμειξη των αλκοξειδίων τιτανίου (τετρα-ισοπροποξείδιο του τιτανίου, TTIP) και πυριτίου (τετρα-αιθοξυ-σιλάνιο, TEOS) και ενός οργανοσιλανίου (πολυ-διμεθυλο-σιλοξάνιο με υδροξυλιωμένα άκρα, PDMS). Οι συνθέσεις πραγματοποιηθήκαν σε θερμοκρασία περιβάλλοντος υπό την παρουσία οξαλικού οξέος (Ox), του οποίου η συγκέντρωση αυξάνεται κλιμακωτά στις τρεις συνθέσεις, STP-1, STP-2 και STP-4. Οι αριθμοί που συνοδεύουν τις συνθέσεις 1,2 και 4 αντιπροσωπεύουν τη μικρή, μεσαία και μεγάλη συγκέντρωση Ox αντίστοιχα. Μετά τη σύνθεση τους τα νανοϋλικά μελετήθηκαν διεξοδικά, τόσο ως προς τα φυσικοχημικά τους χαρακτηριστικά με σκοπό να ελεγχθεί και να τεκμηριωθεί η χημική τους συμβατότητα με τα δομικά υλικά όσο και ως προς τη φωτοκαταλυτική τους δραστικότητα. Η μελέτη των νανοδομών των διάφανων καινοτόμων υλικών επιβεβαίωσε τη δραστικότητα του οξαλικού οξέος ως προς τη δημιουργία ομοιογενών πηκτωμάτων και τον σχηματισμό φωτοκαταλυτικά ενεργών κρυσταλλικών δομών ανατάση TiO2 σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. Το μέγεθος των ανεξάρτητων νανοσωματιδίων ανατάση TiO2 υπολογίστηκε από 5 έως και 10 nm και από 2 έως 5 nm στα νανοσύνθετα υλικά STP-2 και STP-4 αντίστοιχα. Επιπρόσθετα, η απουσία ρωγμών και η ύπαρξη πηκτωμάτων με ενιαία δομή οφείλεται στη συνεργειακή δράση του Ox και του PDMS. Αξιοσημείωτος είναι και ο υδρόφοβος χαρακτήρας των νανοσύνθετων υλικών ο οποίος βασίζεται στη παρουσία του PDMS, το οποίο αντιστρέφει τον υδρόφιλο χαρακτήρα του συστήματος SiO2-TiO2. Τέλος, η φωτοκαταλυτική δραστικότητα των τριών νανοϋλικών διαμορφώνεται ως εξής: STP-2 > STP-4 > STP-1. Η αυξημένη δραστικότητα του STP-2 οφείλεται στο μεγάλο ποσοστό ανεξάρτητων και διακριτών νανοσωματιδίων TiO2 εντός της πυριτικής μήτρας (5-10 nm). Σημαντική όμως φαίνεται να είναι και η συνεισφορά του οξαλικού οξέος ως hole-scavenger, στη φωτοκαταλυτική δραστικότητα των νανοσύνθετων STP-2 και STP-4. Τέλος, αφού ολοκληρώθηκε η μελέτη του φυσικοχημικού ελέγχου και της φωτοκαταλυτικής δράσης των νανοσύνθετων υλικών, τα τελευταία εφαρμόστηκαν και αποτιμήθηκαν επιτυχώς ως στερεωτικά, αδιαβροχοποιητικά και αυτό-καθαριζόμενα υλικά μαρμάρων και ασβεστόλιθων.