End-of-life materials based lightweight geopolymer mortars suitable for additive manufacturing
Eklemeli imalata uygun ömrünü tamamlamış malzeme bazlı hafif jeopolimer bağlayıcılı harçlar
- Tez No: 840175
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA ŞAHMARAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 114
Özet
Geleneksel Portland çimentosu, artan insan nüfusunun konut ve ulaşım ihtiyacını karşılamak amacıyla inşaat sektöründe yaygın olarak kullanılmaktadır. Fakat, Portland çimentosu üretimi atmosfere sera gazı salınımına sebep olarak küresel CO2 emisyonlarının %5-7'sinden sorumludur. Portland çimentosuna alternatif olarak sürdürülebilir, düşük karbonlu ve çevre dostu bir bağlayıcının, yani jeopolimerlerin geliştirilmesi, sürdürülebilir yapılı bir çevre sağlamak için çok önemlidir. Ayrıca ömrünü tamamlamış malzemelerin yeniden kullanılması, sürdürülebilir bir geleceğin inşası ve döngüsel ekonomiye geçiş için hayati önem taşımaktadır. Avrupa'da yılda yaklaşık 800 milyon ton inşaat yıkıntı atığı oluşmaktadır.“Yeşil”jeopolimer bağlayıcıların üretiminde ömrünü tamamlamış inşaat yıkıntı atıklarının kullanılması, CO2 emisyonlarından ve ömrünü tamamlamış malzemelerin efektif olmayan şekilde bertaraf edilmesinden kaynaklanan birçok çevresel etkiyi en aza indirmek için geçerli bir metodoloji olarak kabul edilmektedir. Ayrıca, yalıtkan yapı malzemeleri de modern ve sürdürülebilir yapıların tasarımı ve inşasında çok önemli bir rol oynamaktadır. Bu yapı malzemelerinin temel özelliği, konforlu iç mekân sıcaklıklarını korumak için gerekli olan ısı yalıtımı sağlayarak enerji tüketimini azaltmaktır. Bu sayede önemli ölçüde enerji tasarrufuyla beraber çevresel etkilerin azalmasını sağlar. Küresel enerjinin %40'ı binalar tarafından kullanılmaktadır. Hafif agregalar; yalıtkan, düşük yoğunluklu, hafif ve enerji tasarrufu sağlayan yapı malzemelerinin üretilmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. İnşaat sektöründe bir diğer önemli nokta ise inşa süreçlerinin otomasyonudur. İnşaat sektöründe gelişen 3 boyutlu (3B) eklemeli imalat teknolojisi, geleneksel inşaat yöntemlerine kıyasla daha hızlı inşa, daha az malzeme israfı, düşük enerji kullanımı ve maliyet tasarrufu sağlayan yenilikçi bir otomasyon sistemidir. 3B eklemeli imalat teknolojisinin katman katman üretim tekniği, karmaşık yapılar için tasarım özgürlüğü sağlar. 3B baskılama teknolojisinin inşaat sektöründe yaygınlaşması ile güvenli ve özgün tasarımlı yapılar, kalıp kullanılmadan daha ekonomik, hızlı ve güvenilir bir şekilde inşa edilebilmektedir. Bu tezin amacı, eklemeli imalata uygun ömrünü tamamlamış malzeme bazlı hafif jeopolimer bağlayıcılı harçlar geliştirmektir. Bu çalışmada 3B baskılama uygulamalarında kullanılabilir, tamamıyla ömrünü tamamlamış inşaat yıkıntı atığı bazlı, alkali aktive edilmiş, hafif ve yalıtkan jeopolimer harçlar üretilmiştir. Jeopolimer harçların taze hal açık zaman reolojik özellikleri, taze ve kuru yoğunlukları, 7, 14 ve 28 günlük mekanik özellikleri, ısı yalıtım özellikleri ve yüksek sıcaklık dayanımları belirlenmiştir. En sonunda, harçların 3B baskılanma performansı ve 3B baskı kalitesi de görsel olarak değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, geliştirilen jeopolimer bağlayıcılı harçların, sera gazı emisyonları, inşaat ve yıkıntı atıklarının yönetimi, yüksek inşaat maliyetleri ve binalarda ısıl enerji kaybı gibi inşaat sektöründe karşılaşılan birçok soruna yenilikçi, uygulanabilir, sürdürülebilir ve yeşil bir çözüm sunacağına inanılmaktadır.
Özet (Çeviri)
Traditional Portland cement is extensively employed in the building industry to satisfy the housing and transportation need of the rising human population. However, the production of Portland cement contributes to greenhouse gasses released into the atmosphere, accounting for 5-7% of global CO2 emissions. The development of a sustainable, low-carbon, and eco-friendly binder, namely geopolymer as an alternative to Portland cement is essential to ensure a sustainable built environment. Furthermore, the reuse of end-of-life materials is of vital importance for the construction of a sustainable future and the transition to a circular economy. Approximately 800 million tons of construction waste is generated annually in Europe. The employment of generated end-of-life construction and demolition waste in the production of“green”geopolymer binders is considered to be a viable methodology to minimize multiple environmental impacts sourced from CO2 emissions and ineffective disposal of end-of-life materials. Similarly, insulative construction materials play a crucial role in modern sustainable building design and construction. The main attribute of these construction materials is providing thermal insulation, which is essential for maintaining comfortable indoor temperatures and reducing energy consumption resulting in significant energy savings and reduced environmental impact. 40% of the global energy consumption is attributed to buildings. Lightweight aggregates are broadly used in the development of thermal insulative, low-density, lightweight, and energy-efficient construction materials. Another important point in the construction sector is the automation of the construction processes. 3-dimensional (3D) additive manufacturing technology is an emergent innovative automation system in the construction industry providing faster construction, reduced material waste, low energy use, and cost savings compared to traditional construction methods. The layer-by-layer production technique of 3D additive manufacturing technology enables design freedom for complex structures. With the widespread use of 3D-printing technology in the construction industry, safe and uniquely designed structures can be built without the use of formworks in a more economical, faster, and reliable way. The aim of this thesis is to develop end-of-life materials-based lightweight geopolymer mortars suitable for additive manufacturing. An entirely end-of-life construction demolition waste-based alkali-activated lightweight insulative geopolymer mortars are produced for 3D printing applications in this study. The fresh state open-time rheological properties, fresh and dry densities, mechanical properties at 7, 14, and 28 days, thermal insulation properties, as well as elevated temperature resistance of geopolymer mortars were determined. Finally, 3D-printing performance and the 3D-printing quality of the mortars were visually assessed. As a result, it is believed that developed geopolymer mortars will offer an innovative, viable, sustainable, and green solution to the multiple issues confronted in the construction industry, such as greenhouse gas emissions, management of construction and demolition wastes, high construction costs and thermal energy loss in buildings.
Benzer Tezler
- Biyo-reçine esaslı tekstil kompozitlerinin performans özelliklerinin incelenmesi
Investigation of performance characteristics of bio-resin based textile composites
SEMİH ÖZKÜR
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İPEK YALÇIN ENİŞ
- Mevcut bir apartman binasının alüminyum giydirme cephe sistemiyle yenilenmesinin enerji tüketimi ve CO2 emisyonu açısından değerlendirilmesi
Evaluating the renovation of an existing apartment building with an aluminum facade system in terms of energy consumption and CO2 emissions
İSMAİL KAMIŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HATİCE SÖZER
- XS2@POLİPİROL (X: V+4,Mn+4 ve Fe+4) nanokompozitlerin yüksek performanslı süperkapasitör mimarisinde katot olarak uygulanması
Application of XS2@POLİPİROL (X: V+4, Mn+4 ve Fe+4) nanocomposites as cathodes in high performance supercapacitor architecture
CEMİL SOBACI
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiBartın ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MAHİR GÜLEN
- Development of organic based photovoltaic fiber
Organik esaslı fotovoltaik lif geliştirilmesi
İSMAİL BORAZAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ DEMİR
- Sıkıştırmalı kalıplama yöntemi ile PLA esaslı polimerik kompozit köpüklerinin üretimi ve özelliklerinin incelenmesi
Production of PLA based polymeric composite foams by compression moulding and investigation of their properties
SİBEL TUNA
Doktora
Türkçe
2022
Polimer Bilim ve TeknolojisiBursa Teknik ÜniversitesiPolimer Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MERAL AKKOYUN