Modelling and optimization of fresh and mechanical properties of fiber reinforced geopolymer mortars for utilizing in 3D concrete printing technology
Üç boyutlu baski teknolojisinde kullanilmak üzere elyaf takviyeli geopolimer harçlarin taze ve mekanik özelliklerinin modellenmesi ve optimizasyonu
- Tez No: 892674
- Danışmanlar: PROF. DR. KASIM MERMERDAŞ, DR. ÖĞR. ÜYESİ DİLSHAD KHIDR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Harran Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 136
Özet
Tezin amacı, 3 boyutlu baskı için karbon elyaf takviyeli geopolimer karışımları geliştirmektir. Alkali aktivatörlerin (NaOH ve Na2SiO3 çözeltileri) ve karbon fiberin taze ve sertleşmiş özelliklere etkisi deneysel olarak araştırılmıştır. Priz süresi, işlenebilirlik, ekstrüde edilebilirlik, açık kalma süresi, şekil tutma dahil olmak üzere çeşitli taze özellikler ile kayma gerilimi ve görünür viskozite gibi reolojik özellikler incelenmiştir. Sertleştirilmiş numunelerin testi için numuneler 3D baskı ve kalıba döküm yoluyla üretilmiştir. Sertleşmiş numuneler mekanik (basınç mukavemeti, eğilme mukavemeti, yarmada çekme mukavemeti) ve dayanıklılıkla ilgili testlere (UPV, su emme, emicilik, klorür penetrasyonu) tabi tutulmuşlardır. Öğütülmüş granüle yüksek fırın cürufu ve uçucu kül karışımını aktive etmek için NaOH ve Na2SiO3'ün çeşitli kombinasyonları ve konsantrasyonları kullanıldı. NaOH'ın molariteleri 8, 10 ve 12 M olarak kullanıldı. Na2SiO3/NaOH oranları 1 ve 2 olarak seçilirken karbon elyaf hacim fraksiyonları %0, 0,3 ve 0,6 olarak kullanıldı. Karbon fiberlerin eklenmesinin, özellikle şekil tutma açısından reolojik özellikleri iyileştirdiği gözlemlenmiştir. Bununla birlikte, karbon fiberin eklenmesi harçların işlenebilirliğinde bir azalmaya yol açmış ve geopolimerlerin ekstrüde edilebilirlik nitelikleri üzerinde olumsuz bir etki yaratmıştır. Ayrıca karbon fiberin eklenmesi basınç dayanımında da hafif bir azalmaya yol açmıştır. Çalışmanın bulguları ayrıca, NaOH'un molaritesinin arttırılmasının, karışımların şekil tutma, görünür viskozite, kayma mukavemeti ve basınç mukavemeti dahil olmak üzere birçok taze özelliği üzerinde olumlu bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir. Sonuçlar, katmanlar arasındaki zayıf arayüzler nedeniyle 3D baskılı numunelerin mukavemet ve dayanıklılık
Özet (Çeviri)
The purpose of the thesis is to develop carbon fibre reinforced geopolymer mixtures for 3D printing. The effects of alkaline activators (NaOH and Na2SiO3 solutions) and carbon fibre on fresh and hardened properties were investigated experimentally. Various fresh properties, including setting time, workability, extrudability, open time, shape retention, and rheological characteristics such as shear stress and apparent viscosity were examined. For hardened state testing, the specimens produced through 3D printing and mould casting. They were subjected to mechanical (compressive strength, flexural strength, splitting tensile strength) and durability related testing (UPV, water absorption, sorptivity, chloride penetration) procedures. Various combinations and molarities of NaOH and Na2SiO3 were employed to activate a mixture of ground granulated blast furnace slag (GGBFS) and fly ash (FA). The molarities of NaOH were used as 8, 10, and 12 M. The Na2SiO3/ NaOH ratios were selected as 1 and 2, while the carbon fibre volume fractions were employed at 0, 0.3, and 0.6%. The incorporation of carbon fibres has been observed to improve the rheological characteristics, specifically in terms of shape retention. Nevertheless, incorporation of carbon fibre led to a decrease in the workability of mortars and had an adverse impact on the extrudability qualities of geopolymers. Furthermore, the addition of carbon fibre also led to a slight decrease in compressive strength. The findings of the study also indicated that the enhancement of the molarity of NaOH had a positive impact on many fresh properties of the mixes, including shape retention, apparent viscosity, shear strength, and compressive strength. The results indicated that the strength and durability properties of 3D printed samples were less than those of mold-cast due to weak interfaces between layers. Meanwhile, the incorporation of carbon fibres has been observed to improve flexural and tensile strength. Moreover, the examination of the microstructure by scanning electron microscopy (SEM) demonstrated a satisfactory level of density and appropriate interconnection at the microstructural level among the components forming the geopolymer matrix. The thesis also includes a Response Surface Method based optimization study to determine performance based optimum mix parameters of the geopolymer mortar to be used for 3D printing purpose.
Benzer Tezler
- Influence of water-cement, polymer-cement and fiber-cement ratios on properties of fiber reinfroced mortars
Su-çimento, polimer-çimento ve fiber-çimento oranlarının fiber takviyeli harçlara etkisi
ARDA ÖZEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA HULUSİ ÖZKUL
- Uçucu kül esaslı hafif geopolimer harçların taze ve sertleşmiş özelliklerinin incelenmesi, modellenmesi ve optimizasyonu
Investigating, modelling and optimization of fresh and hardened properties of fly ash based lightweight geopolymer mortars
ŞEVİN EKMEN
Doktora
Türkçe
2021
Mühendislik BilimleriHarran Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KASIM MERMERDAŞ
DOÇ. DR. ZEYNEP ALĞIN
- Makinalarda sıvı halkalı dengeleme sistemleri: Modelleme ve analiz
Liquid ring balancing systems in rotating machinery: Modelling and analysis
SERGÜL ŞANVERDİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KENAN YÜCE ŞANLITÜRK
- Modelling formation of fuel-in-oil due to post injections in diesel applications
Dizel motorlarda art püskürtmeler sebebiyle yağ seyrelmesi oluşumunun modellenmesi
MURAT GÖNÜL
Doktora
İngilizce
2021
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OSMAN AKIN KUTLAR
- Bulaşık makinesi enerji tüketimi?yıkama performansı ilişkisinin incelenmesi
A study on the relation between energy consumption and cleaning performance of dishwashers
ERMAN TUTKAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZDEMİR