3 boyutlu yazıcıların kompozit gaz beton üretiminde kullanılması
Using 3D printers in the production of composite gas concrete
Yazar: BÜŞRA KADI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HATİCE EVLEN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT AYDIN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ İJLAL ŞİMŞEK
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Endüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Endüstriyel Tasarım Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Mimarlık = Architecture
Dizin: Gözenek = Pore ; Mimari malzeme = Architectural material ; Pirina = Olive pomace ; Uçucu kül = Fly ash ; Yalıtım malzemeleri = Insulating materials ; Üç boyutlu yazıcı = Three dimensional printer

Özet:
Bu çalışmanın amacı, hayatımızın her alanında hızla yer bulan 3B yazıcı teknolojilerinin mimari uygulamalarda kullanımının yaygınlaştırılması, atık bir malzeme olan zeytin pirinasının geri dönüştürülerek mimari uygulamalarda kullanılabilirliğinin araştırılmasıdır. Bu amaç doğrultusunda, gaz beton üretimi sırasında harç karışımına pirina (zeytinyağı posası) katılmıştır. Bu çalışmada ayrıca boşluklu bir malzeme üretimi üzerinde çalışma yapılmıştır. Gözenek oluşturmak için 2 tip yöntem kullanılmıştır Birinci yöntem Alüminyum tozu ilavesiyle gerçekleşen kimyasal tepkime sonucu gözenekli bir yapı oluşturulmasıdır. İkinci yöntem olarak ise 3B yazıcı teknolojileri ile köpük yapısını kontrollü oluşturma uygulamasıdır. Ayrıca elde edilen malzemelerin fiziksel özelliklerinin tespiti için yoğunluk ölçümü, birim hacim ağırlığı ölçümü, porozite ölçümü; mekanik özelliklerinin tespiti için çekme-basma testleri ve morfolojik analiz için SEM ve EDS analizleri gerçekleştirilmiştir 
Yapılan sertlik testleri sonucunda, bütün pirinalı karışımlarda en yüksek sertlik değerleri 3B printer kalıp yöntemi kullanılarak elde edilmiştir. Sertlik testi sonuçları genel olarak değerlendirildiğinde ise; pirina oranında azalmayla sertlik değerlerinde bir düşüş olduğu belirlenmiştir. Yapılan basma deneyi sonucunda ise her iki grubun karşılaştırılmasında en yüksek basma dayanımı 2. Grup gaz beton numunelerde elde edilmiştir. İki gruptaki 3 farklı oranda pirina içeren karışımlarda pirina oranı arttıkça basma dayanımının azaldığı görülmüştür. Pirina katkı oranının artması ile karışımdaki çimento oranının azalması basma dayanımında azalmaya neden olmuştur. SEM ile yapılan analizde gaz beton numunelerinde pirina miktarının artmasıyla mikro boşluklu yapının azaldığı %10 pirinalı numunedeki boşluk oranının diğer numunelere göre daha fazla olduğu görülmektedir. Bunu %20 pirinalı numune izlemiştir. %20 pirinalı numune boşluk oranı da %40 pirinalı numuneye göre oranla daha fazladır. EDS analizleri değerlendirildiğinde ise pirina takviye oranı arttığında kompozit yapıdaki C, Al, Si, S oranları artarken; O, Mg ve Ca oranlarında düzenli bir azalma olduğu görülmektedir. Bu durum karışımdaki pirina takviye oranı arttırılırken, çimento oranının azaltılmasından kaynaklanmaktadır. Kompozitin içerisinde Al ve Si oranlarının artması numune yüzeyindeki gözeneklerin daha küçük boyutlu ama daha yoğun oluşmasına neden olmuştur. Ayrıca yapılan SEM incelemesi esnasında gözenek boyut ölçümü de gerçekleştirilmiştir. Gözenek boyut ölçümü SEM analizleri beraber değerlendirildiğinde pirina takviye oranı arttıkça numunelerin yüzeyindeki gözeneklilik oranının azaldığı ve mevcut gözenek boyutlarının da küçüldüğü görülmektedir. Bu durum artan pirina takviye oranının gözeneklenmeyi olumsuz etkilediğini göstermektedir.

Abstract:
In this study, the use of 3D printer technologies, which are rapidly taking place in all areas of our lives, including architectural applications, is to investigate the use of olive pomace (a waste material) in architectural applications. For this purpose, olive pomace (olive oil pulp) was added to the mortar mixture during the production of gas concrete. This study was carried out on the production of a porous material. Two types of methods were used to create the pores. The first method is the controlled creation of the foam structure with 3D printer technologies. A second method is the formation of a porous structure as a result of the chemical reaction with the addition of aluminum powder. In addition, for the determination of the physical properties of the obtained materials, density measurement, unit volume weight measurement, porosity measurement; Tensile-compression tests for the determination of mechanical properties, hardness test and SEM and EDS analyzes for morphological analysis were performed.
 
As a result of the hardness tests, the highest hardness values in all olive pomace mixtures were obtained by using the 3D printer "mold" method. When the hardness test results are evaluated in general; It was determined that there was a decrease in hardness with a decrease in the pomace content. As a result of the compression test performed ın the comparison of both groups, the highest compressive strength was obtained in Group 2 aerated concrete samples. It was observed that the compressive strength decreased as the pomace ratio increased in the mixtures containing 3 different amounts of pomace in the two groups. The increase in the pomace additive ratio and the decrease in the cement ratio in the mixture caused a decrease in the compressive strength. In the analysis made by SEM, it is seen that the micro-void structure of the gas concrete samples increases along with the increase in the amount of pomace, and the resulting void ratio of the 10% pomace sample is higher than the other samples. This was followed by the sample with 20% olive pomace. The void ratio of the sample with 20% olive pomace is also higher than the sample with 40% olive pomace. When the EDS analyses are evaluated, the pomace reinforcement ratio increases, the C, Al, Si, S ratios in the composite structure increase; It also is observed that there is a regular decrease in O, Mg and Ca ratios. This decrease is due to the reduction of the cement ratio while increasing the pomace reinforcement ratio in the mixture. Increasing the Al and Si ratios of the composite caused the pores on the sample surface to be smaller in size and more dense. Moreover, pore size measurement was also carried out during the SEM examination. When the pore size measurement and SEM analyses are evaluated together, it is seen that the porosity rate on the surface of the samples decreases and the existing pore sizes decrease as the pomace reinforcement ratio increases. This shows that the increased pomace supplement ratio negatively affects the porosity.