Extrusion and rheological characterization of cement-based materials containing different types of clays

Dördüncü endüstri devrimi (Endüstri 4.0) ile dijital üretim önem kazandı. Dijital üretimin uygulanması mimaride tasarım esnekliği, daha az hammadde kullanımı, inşaat harcamalarında azalma ve işçi güvenliğinde artış nedenleriyle devrim yarattı. Bundan dolayı son on yılda betonun dijital üretimi geleneksel betona göre daha çok ilgi görmeye başladı. Çalışmalar daha çok 3 boyutlu (3B) yazıcılara odaklanırken mevcut teknoloji yüksek tiksotropiye ve heterojen malzemelerin akmasını sağlayan yazılımlara yönelmiştir. Malzeme tasarımı konusunda basılabilir harçların nozülden tıkanmadan çıkabilmesi ve basıldıktan hemen sonra ve üzerine başka bir katman geldiğinde kendi şeklini koruyabilmesi, yani inşa edilebilir olması gerekmektedir. Katların birbirleri üzerine basılabilmesi için harcın kıvamının hızlı bir şekilde artması gerekmektedir. Çimento pastasının tiksotropik doğası bu hızlı viskozite değişimine olanak sağlamaktadır. Malzemelerin zamana bağlı viskozite ve kayma gerilmesi ekstrüzyon hızını ve inşa yüksekliğini kısıtlıyor; hızlı ekstrüzyon oranı inşa edilebilirliği düşürürken yavaş ekstrüzyon oranı katmanlar arası soğuk bağlantılara ve katmanlar arası bağ gücünün düşmesine, dolayısıyla da genel olarak mukavemetin azalmasına yol açıyor. Bu özellikler uygun malzemelerin uygun bir karışım tasarımı ile ayarlanabilmektedir. Bu çalışmanın amacı 3B basım için bir kısmı uçucu kül ile değiştirilmiş çimento esaslı malzemelerde 2 farklı kilin, nanomontmorillonit ve sepiyolit, reolojik özelliklerine olan etilerini araştırmaktır. Killer %0,5 ve %1 oranlarında çimento ile değiştirilmiştir. Killerin reolojik özelliklerine, yani statik ve dinamik akma gerilmelerine, anlık viskozitelerine ve tiksotropilerine olan etkileri analiz edilmiştir. Killerin performansı piyasada satılan viskozite düzenleyici katkı (VDK) ile kıyaslanmıştır. Son olarak seçilem karışımlar ekstrüzyon ile basılmıştır. Sonuçlar her iki kilin de polikarboksilat eter bazlı süperakışkanlaştırıcı ve uçucu kül ile birlikte çalışabildiğini göstermiştir. Killerin reolojik özellikler üzerindeki etkisi çimento ağılığının %0,5'i kil, %20'si uçucu kül olan numunelerde daha bariz etkileri olduğu görülmüştür.