Determination of mechanical properties of geopolymer based composites suitable for 3D additive manufacturing
3D baskı alınabilir jeopolimer bağlayıcılı kompozitlerin mekanik özelliklerinin belirlenmesi
- Tez No: 759192
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA ŞAHMARAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 110
Özet
Geleneksel betonun günümüze kadar uzun yıllar boyunca kullanılması birçok problemi beraberinde getirmiştir. Geleneksel betonun sebep olduğu problemin en büyük sorumlusu Portland çimentosunun üretimi ve kullanımıdır. İnsanlığın barınma ve ulaşım gibi ihtiyaçları devam ettikçe beton kullanımının artarak devam edeceği tahmin edilmektedir. Şimdiye kadar üretilen ve kullanılan Portland çimentosunun çevreye zararlı etkisi CO2 emisyonunun %6-8'ini oluşturduğu gerçeğiyle anlaşılabilir. Bu zararlı etkinin sürdürülebilir geleceğimizi kötü yönde etkileyeceği aşikârdır. Bu yüzden insanlığın ihtiyaçlarını karşılayacak beton üretimini, yeni, sürdürülebilir ve“yeşil”alternatif bağlayıcı malzemelerle giderilmesi gerekmektedir. Portland çimentosu ile üretilen betonun çevreye verdiği zararın yanı sıra, dünyada inşaat yıkıntı atıklarının depolanması ve geri dönüştürülmesi de insanlığın başa çıkması gereken bir diğer problemdir. Avrupa birliğinin yıllık toplam atığının yaklaşık 1/3'ünü inşaat yıkıntı atıkları karşılamaktadır. Gelişmiş Avrupa ülkelerinde bu atığın büyük bir kısmı yeniden kullanılırken, büyük ekonomilere sahip olmayan ülkelerde bu oran oldukça düşmektedir. Bunun yanı sıra büyük ekonomiye sahip Avrupa Birliği ülkelerinde inşaat yıkıntı atıklarının yeniden kullanımıyla katma değerli mal üretilme oranı oldukça düşüktür. Bu malzemeler yol kaplamaları, dolgu malzemesi gibi ulaştırma projelerinde değerlendirilmektedir. İnşaat endüstrisinde kullanılan geleneksel üretim yöntemleri, günümüz teknolojisinde oldukça yavaş, riskli ve maliyetli olduğu düşünülmektedir. Günümüze kadar kullanılan geleneksel yapı imalatlarında iş kazası riski büyük önem taşımaktadır. Kalıp ve işçi maliyetleri de üretim aşamalarında optimize edilmesi gereken bir diğer konudur. Bu yüzden araştırmacılar üretim yöntemlerinde yenilikçi ve sürdürülebilir yollara odaklanan araştırmalar yapmaktadır. Bu tezin amacı, tez kapsamında geliştirilen yenilikçi, sürdürülebilir ve“yeşil”3D baskı alınabilir jeopolimer bağlayıcılı kompozitler geliştirerek çimento üretiminin çevreye zararlı etkisini en aza indirmek, inşaat yıkıntı atıklarının katma değerli olarak yeniden kullanımını sağlamak ve inşaat endüstrisinde 3D üretimi geliştirerek otomasyonu yaygınlaştırmaktır. Bu bağlamda, 3D baskı almaya uygun jeopolimer bağlayıcıların taze/reolojik özellikleri belirlenmiştir. Daha sonra, baskı almaya uygun olan karışımlar 3D eklemeli imalat ile üretilerek mekanik özellikleri belirlenmiştir. Üretilen karışımların anizotropik davranışı ve katmanlar arası bağ dayanımı özellikleri 7, 28 ve 90 günlük oda koşullarında kür işlemi sonucunda belirlenmiştir. Sonuç olarak, üretilen 3D eklemeli imalata uygun jeopolimer kompozitlerin inşaat endüstrisinde karşılaşılan CO2 emisyonu sonucu oluşan küresel ısınma, maliyet fazlalığı, iş kazaları ve inşaat yıkıntı atıklarının yönetimi gibi birçok probleme sürdürülebilir çözümler getireceğine inanılmaktadır.
Özet (Çeviri)
The use of traditional concrete for many years until today has brought many problems. The production and use of Portland cement is the most responsible for the problem caused by conventional concrete. It is estimated that the use of concrete will continue to increase as the needs of humanity such as sheltering and transportation continue. The detrimental influence on the environment of Portland cement produced and used so far can be understood by the fact that it accounts for 6-8% of CO2 emissions. It is obvious that this effect will negatively affect our sustainable future. Therefore, it is necessary to eliminate the production of concrete that will meet the needs of humanity with novel, sustainable and“green”alternative binding materials. In addition to the environmental damage caused by concrete produced with Portland cement, the storage and recycling of construction and demolition waste in the world is another problem that humanity must deal with. About 1/3 of the total annual waste of the European Union is covered by construction and demolition waste. In developed European countries, most of this waste is reused, while in countries that do not have large economies, this rate is quite low. In addition, in European Union countries with large economy, the rate of production of value-added goods by the reuse of construction and demolition waste is very low. These materials are used in transportation projects such as road pavements and filling materials. Traditional production methods used in the construction industry are considered to be very slow, risky and costly in today's technology. Occupational accident risk is of great importance in traditional construction productions used until today. Mold and labor costs are another issue that needs to be optimized during the production stages. Therefore, researchers carried out studies focusing on innovative and sustainable ways in production methods. The aim of this thesis is to develop innovative, sustainable and“green”3D printable geopolymer-based composites developed within the scope of the thesis, to minimize the harmful effect of cement production on the environment, to reuse construction and demolition waste with added value, and to expand automation by developing 3D production in the construction industry. In this context, the fresh/rheological properties of geopolymer binders suitable for 3D printing were determined. After that, the mixtures suitable for printing were produced by 3D additive manufacturing and their mechanical properties were determined. The anisotropic behavior and interlayer bond strength properties of the produced mixtures were determined as a result of curing at ambient conditions for 7, 28 and 90 days. As a result, it is believed that the produced geopolymer composites suitable for 3D additive manufacturing will bring sustainable solutions to many problems encountered in the construction industry, such as global warming, excess cost, occupational accidents and management of construction demolition wastes caused by CO2 emissions.
Benzer Tezler
- Vollastonit ve pirinç kabuğu külü içeren uçucu kül ve cüruf esaslı geopolimer kompozitlerin taze, reolojik, mekanik ve durabilite özelliklerinin belirlenmesi
Determination of the fresh, reological, mechanical and durability properties of fly ash and slag based geopolymer composites of wollastonite and rice husk ash
HASAN DEMİRBAĞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
İnşaat MühendisliğiNiğde Ömer Halisdemir Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HASAN ERHAN YÜCEL
- Geopolimer bağlayıcılı liflevha geliştirilmesi ve bazı değişkenlerin levha özellikleri üzerine etkisinin incelenmesi
Development of fibreboard with geopolymer binder and investigation of the effect of some variables on board properties
ŞEBNEM SEVİL ARPACI
Doktora
Türkçe
2024
Ağaç İşleriBursa Teknik ÜniversitesiOrman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERGÜN GÜNTEKİN
- Eklemeli imalat teknolojilerinden faydalanılarak geopolimer esaslı lifli kompozit malzeme üretiminin araştırılması
Investigation of geopolymer based fiber composite material production using additive manufacturing technologies
İSMET KAAN GEYİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
İnşaat MühendisliğiAfyon Kocatepe Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKHAN KÜRKLÜ
- Load-deformation behavior of self-compacting geopolymer concrete filled steel tubes under axial loading
Eksenel yükleme altında kendiliğinden yerleşen geopolimer beton dolgulu kompozit çelik tüp kolonların yük-deformasyon davranışları
ESAMADDIN MSAEED MULAPEER MULAPEER
Doktora
İngilizce
2024
İnşaat MühendisliğiHarran Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KASIM MERMERDAŞ
DR. LECTURER MEMBER RADHWAN ALZEEBAREE
- Yüksek plastisiteli siltli bir zeminin alkali aktifleştirilmiş uçucu kül ve polipropilen lif karışımı ile stabilizasyonu
Investigation of some static and dynamic properties of a cohesive floor stabilized with geopolymer binder and fiber reinforcement mixtures
DİLEK AKBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
İnşaat MühendisliğiBayburt Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN ALPER KAMİLOĞLU