Implementation of microwave curing system to adapt metakaolin based geopolymer binders for 3d-printing

İnşaat sektöründe "contour crafting" ve eklemeli üretim gibi yapı malzemelerini üç boyutlu (3D) yazdırma teknikleri geliştirilmekte ve nesiller boyu kullanılan geleneksel inşaat tekniklerinin yerini almaktadır. Büyük ölçekte başarılı prototip elde etmek için gelişmiş baskı sistemleri ve uyumlu yazılımlar geliştirmek gerekir. 3D baskıdaki bir diğer temel zorluk, 3D baskının ekstrüde edilebilirliği ve inşa edilebilirliği açısından gereksinimlerine uygun bir malzeme tasarlamaktır. Öte yandan, yüksek işlenebilirlik daha fazla ekstrüde edilebilirliğe neden olurken, düşük işlenebilirlik daha fazla inşa edilebilirlik sağladığından, ekstrüde edilebilirlik ve inşa edilebilirliğin de çelişen faktörler olduğu iyi bilinmektedir. Bu nedenle, tasarlanan malzemenin, yazıcı püskürtme ucundan ekstrüde edilmesi ve sonraki katmanların üst üste yazdırılırken büyük bir deformasyon olmadan şeklini koruması gerektiğinden yüksek düzeyde işlenebilirlik sergilemesi gerekir. Bu tür yapısal güvenilirlik ve uygulanabilirlik elde etmek için malzemenin çekme ve basınç dayanımı, reolojik deneylerle elde edilebilecek statik ve dinamik akma gerilmesi, tiksotropik davranış, akışkanlık vb. gibi taze ve sertleştirilmiş özellikleri değerlendirilmelidir. Bu çalışmanın amacı, metakaolin bazlı jeopolimer harcı yeni bir mikrodalga kürleme yaklaşımıyla 3D baskıya uyarlamaktı. Bu amaca ulaşmak için hızlı güçlendirme ve inşa edilebilirliği tetikleyerek malzemelerin karakteristik özelliklerini geliştirmek için 3 tip öncül malzeme ve 2 tip farklı kürleme rejimi; mikrodalga ve fırında kürleme yöntemleri kullanılmıştır. Deneysel tasarım; metakaolin, uçucu kül ve silika dumanı içeren 3 farklı molar oranına (MR; 1.3,1.5 ve 1.7) sahip numuneler için oluşturulmuştur. Numuneler 3 farklı kür rejimine tabi tutulmuştur: fırın kürü, mikrodalga kürü ve hibrit kür (optimize edilmiş mikrodalga ve fırın kürü kombinasyonu). Sonuçlar, uygulanan fırın kürlemesinin bir kısmının hibrit yaklaşımda mikrodalga kürleme ile değiştirilmesinin çalışma hızını ve sertleşme oranını artırabileceğini göstermiştir. Jeopolimer bağlayıcılarda mikrodalga kürleme kullanımı alkali özütlemeyi etkilemezken, malzemede kuruma rötresini arttırmıştır. Ayrıca, numunelerin mikrodalga küre tabi tutulduktan sonra 120 dakikada, hibrit kür için ise 60 dakikada sertleşebildiği tespit edilmiştir. Mikrodalga kürleme kullanımı, numunenin işlenebilirliğinden ödün vermeden yeşil dayanımı ve boyutsal stabiliteyi artırmıştır. Mikrodalga kürleme uygulaması, malzemenin inşa edilebilirliğini etkileyerek metakaolin bazlı jeopolimerlerin basılabilirliğini geliştirmiştir. Bu çalışmanın sonuçları, ısıl kürün toplam süresini azaltarak 3D baskı gibi ileri uygulamalar için isteğe bağlı jeopolimer bağlayıcıların daha iyi bir tasarımını sağlayacaktır.