Akademik Veri Yönetim Sistemi
Mardanı Aghabaglou A., Kamacı Ş.(Yürütücü), Damcı E. B.
TÜBİTAK Projesi, 2022 - 2023
Günümüzde, dijital modellerin bilgisayarlar aracılığıyla üç boyutlu nesnelere dönüştürülmesi için kullanılan 3 boyutlu (3D) yazıcılar kullanıma sunulmuştur ve tıp, endüstriyel üretim, otomotiv, havacılık gibi birçok sektörde 3D yazıcıların kullanımı yaygınlaşmıştır. Başlangıçta küçük nesneler üretmekle sınırlı olan bu teknoloji, günümüzde inşaat uygulamalarını etkisi altına almıştır. Son yıllarda yapı üretim uygulama aşamasında ve özellikle beton teknolojisinde kullanılan geleneksel yöntemlere kıyasla daha hızlı üretim yapması, kalıp gerektirmemesi, iş yükü ve iş kazalarını azaltması, tasarımda özgürlüğün sağlanması, daha az malzeme israfı ve daha az atık madde açığa çıkması ve kısmen maliyeti düşürmesi nedenlerinden dolayı 3D teknolojisine olan ilgi artmıştır. Ancak, 3D yazıcılar ile üretilen beton özel beton sınıfına girdiğinden, karışım özellikleri için ilgili herhangi bir kılavuz, önerilen prosedür veya kabul kriteri bulunmamaktadır. 3DPC karışımlarında, ekstrüzyon gereksinimlerini karşılamak amacıyla agrega miktarı genellikle azalmakta, dolayısıyla çimentolu malzeme miktarı artmaktadır. Ancak, çimento dozajı yüksek olan beton karışımlarında hidtarasyon ısısının yüksek olmasının kaçınılmaz olduğu bilinmektedir. Bu durum, erken yaş dayanımını arttırırken otojen ve kuruma-büzülme çatlaklarının da artışına sebep olabilmektedir. Böylece, bu karışımlarda çimento yerine alternatif bağlayıcı malzemelerin kullanımının gerekli olduğu anlaşılmıştır. Bu amaçla, bu çalışmada farklı oranlarda uçucu kül içeren 3D harç karışımlarının taze ve bazı sertleşmiş hal özellikleri incelenecektir. İlk aşamada en iyi performansa sahip harç karışımının seçilmesi amacıyla karışımların birim hacim ağırlık, yayılma, basınç dayanımı ve reolojik özellikleri belirlenecektir. Daha sonra proje kapsamında üretilen harç karışımlarının baskı kalitesi, şekil kararlılığı ve yazdırılabilirlik kapasitesi parametreleri incelenerek optimum uçucu kül ikame oranına sahip 3D harç karışımı belirlenecektir. Nozülden çıkan beton karışımlarının baskı kalitesi kriteri yüzey uygunluğu, boyut uygunluğu ve tutarlılığı gibi parametrelere bağlı olarak belirlenecektir. Böylece, baskı kalitesi kriteri ile karışımların yüzey kusurlarından arınmış olması, katman kenarlarının görünür ve kare şeklinde olması ve katmanlar arasında boyut tutarlılığının sağlanmış olmasına dikkat edilecektir. Şekil kararlılığı kriterinde ise nozülden çıkan ve üst üste oluşturulan katmanların deformasyonlara direnme kapasitesi incelenecektir. Her katmanın üzerine gelen üç adet deformasyon kaynağı olmaktadır. Bunlar; katmanın kendi ağırlığından, üzerine gelen katman ağırlığından ve ekstrüzyon basıncından kaynaklanan deformasyondur. Bu deformasyonlara direnme kapasiteleri şekil kararlılığı kriteri ile belirlenecektir. İdeal beton karışımı, bir katman basıldıktan hemen sonra üzerine gelecek katmanlardan kaynaklanan yüke dayanmalıdır. Son kriter olarak beton karışımlarının yazdırılabilirlik kapasitelerinin belirlenmesini amaçlanmaktadır. Bu bağlamda beton karışımlarının yazdırılabilmesi için iki zaman şartı belirlenecektir. İlki yazdırılabilme zaman sınırıdır. Bu zaman aralığı nozülden çıkan beton katmanlarının yukarıda bahsi geçen baskı kalitesi kriterlerinin yerine getirilemediği ve kaliteden ödün verilen süre olmaktadır. İkinci süre ise nozülün tıkanmasıdır. Bu süre beton karışımlarının 3D yazıcının nozülünden hiç akmadığı zaman aralığıdır. Böylece açıklanan kriterleri sağlayan ve 3D yazıcılara uygun beton karışımları seçilecektir. Tüm karışmalarda bağlayıcı olarak CEM-I 42.5 R tipi çimentosu, ince agrega olarak (0-4 mm) kırma kum, istenilen kıvamı sağlamak için birkaç tür Polikarboksilat esaslı yüksek oranda su azaltıcı katkı, gerekli olması halinde karışımın viskozitesini ayarlamak için birkaç tür viskozite düzenleyici katkı kullanımı araştırılacaktır. Ayrıca çalışmada kullanılan kimyasal katkıların çimento ve uçucu küle adsorpsiyon miktarı Toplam organik karbon (TOC) analizi aracılığı ile belirlenecektir. Yukarıda açıklanan kriterleri sağlayan ve 3D yazıcılara uygun olarak seçilen beton karışımlarının mikroyapısının incelenmesi amacıyla X-Işınları Difraksiyonu (XRD) ve Taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizleri yapılacaktır.