Selülozik katkıların sürdürülebilir 3D beton üretiminde kullanımının incelenmesi

Abstract

3D beton baskı teknolojisi, inşaat sektörünün karşı karşıya kaldığı yüksek maliyetler, düşük iş gücü verimliliği, yüksek iş kazası oranları, işçilik kusurları, yüksek enerji tüketimi ve sera gazı emisyonları gibi sorunlara çözüm sunmaktadır. Bu tez çalışması ile, 3D baskı için kullanılacak harçların taze hal ve mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda tez çalışmasında, özellikle Türkiye'de bol bulunan, geri dönüşümü sağlanmadığı taktirde çevre kirliliğine ve canlı ölümlerine sebep olan Cladophora cinsi yeşil algden elde edilen selüloz nanolifler, ticari olarak temin edilen selüloz nanokristal ve halihazırda bir tür viskozite düzenleyici katkı olan welan sakızı içeren harç karışımları hazırlanmıştır. Hazırlanan harçlar üzerinde yayılma tablası, viskozimetre taze hal mukavemeti, basınç ve eğilme dayanımı deneyleri yapılmıştır. Çimento pastalarının viskozite, akma gerilmesi ve tiksotropi değerleri Bingham modeli kullanılarak elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre selüloz nanolif katkısı, referans numunesine kıyasla akma gerilmesini yaklaşık 6 kat ve tiksotropik özelliği yaklaşık 48 kat arttırmıştır. Taze hal dayanımı açısından en iyi sonucu selülozik nanolif katkısı göstermiştir ve 50 N yük taşıyabilmiştir. Eğilme ve basınç dayanımı açısından en iyi performansı selüloz nanokristal katkısı göstermiş ve eğilme dayanımını %6, basınç dayanımını %10 oranında arttırmıştır.

3D concrete printing technology offers solutions to problems such as high costs, low labor productivity, high occupational accident rates, workmanship defects, high energy consumption and greenhouse gas emissions faced by the construction industry. With this thesis, it is aimed to improve the fresh state and mechanical properties of mortars to be used for 3D printing. Within the scope of this purpose, cellulose nanofibers obtained from the green alga Cladophora, which is abundant especially in Turkey and causes environmental pollution and animal deaths when not recycled, cellulose nanocrystals obtained from pine tree and welan gum, a viscosity regulator additive, were used. Slump flow, viscometer, green strength, compression and bending tests were carried out on the prepared mortars. Viscosity, yield stress and thixotropy values were obtained using the Bingham model. According to the results obtained, the cellulose nanofiber additive increased the yield stress by about 6 times and the thixotropic property by about 48 times compared to the reference sample. Cellulosic nanofiber additive showed the best result in terms of fresh state strength and could carry a load of 50 N. In terms of bending and compressive strength, cellulose nanocrystal additive showed the best performance and increased the bending strength by 6% and compressive strength by 10%.