Faz değiştiren malzeme katkılı çimento esaslı 3D baskı harçlarının mühendislik özelliklerinin araştırılması

İnşaat mühendisliği uygulamalarında son zamanlarda kullanım alanı oldukça hızlı yayılan üç boyutlu (3D) yazıcı ile eklemeli imalat yöntemi yapıların inşası ve enerji verimliliği açısından oldukça büyük faydalar sağlamaktadır. Kalıpsız olarak üst üste katmanlar halinde yapılan uygulama sırasında karşılaşılan en büyük sorunlardan birisi, 3D baskı harcının kontrolünün oldukça zor olmasıdır. Harcın nozzle denilen çıkış hortumundan fazla enerji gerektirmeden kolaylıkla akabilmesi gerekirken, baskı yapıldığı yerde bu akıcılığını hızla kaybederek harcın dağılmaması, üst üste gelen tabakalar altındaki harçların deforme olmaması istenir. Ancak baskı harcının reolojik özelikleri iyi dizayn edilmediğinde belirli bir katmandan sonra yazdırılan duvar elemanlar göçmeyle sonuçlanmaktadır. Günümüze kadar yapılan çalışmalarda, eşik gerilmesi yüksek olan harçların tasarımı denenmiş ve kısmen başarılı olmuşlardır. Aynı zamanda taze harcın tiksotropisi de reolojik açıdan etkili olmaktadır. Beton teknolojisinde 1 mm altında agregalarla üretilen çimentolu kompozitlere harç deyimi yanında mikro-beton terimi de kullanılmaktadır. Baskı elemanlarıyla çimento esaslı olan kompozit karışımlarla bir yapı teşkil edilmeye çalışıldığından üretilecek taze karışıma mikro-beton terimi kullanılması tercih edilmektedir. Baskı yapılan çimento esaslı harçların en önemli sorunlarından birisi de enerji tasarrufudur. Sıradan yapılar enerji tasarrfurunu ara bölmelerde kullanılan delikli tuğla veya gözenekli yapı malzemeleriyle sağlamaktadırlar. Oysaki, 3D baskı yapılan yapılarda duvar elemanlar da tamamıyla çimento esaslı ve termal iletkenlik katsayısı gözenekli yapı malzemelerine kıyasla yüksek olan harçlarla inşaa edilmektedirler. Yapıların teşkili sırasında duvarların iç kısımları boşluklu bırakılmaktadır. Ancak bu durum, enerji verimliliği açısından yeterli olmamaktadır. Bu nedenle, enerji verimliliği amacıyla yapı malzemelerinde son zamanlarda kullanımı gerçekleşen faz değiştiren malzemelerin 3D baskı harçlarında da kullanılabilmesi ve böylece üretilen harçların reloji, fiziksel-mekanik özelikleri gibi mühendislik özelikleri tezin konusunu oluşturmaktadır.