Taguchi yöntemiyle optimize edilen 3B baskı donatılı geopolimer kirişlerin mekanik ve dayanıklılık özelliklerinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi

Çimento üretiminde yüksek enerji tüketimi ve zararlı karbondioksit gazlarının salınımı nedeniyle, alternatif bağlayıcıların araştırılması gerekli hale gelmiştir. Bu çalışmada, farklı oranlarda endüstriyel atıkların kullanımı ile elde edilen geopolimer harçlar ve farklı filamentlerle üretilen 3B baskı donatılar kullanılarak üretilen kirişlerin mekanik, dayanıklılık özelliklerinin, deneysel ve sayısal olarak incelenmeleri amaçlanmıştır. Ana bağlayıcı olarak yüksek fırın cürufu ve uçucu kül kullanılmıştır. Katkı malzemesi olarak ise mermer tozu, maden atığı ve titanyum dioksit kullanılmıştır. Karışım oranlarının optimizasyonu, Taguchi L27 ortogonal matrisi kullanılarak gerçekleştirilmiş olup, üç farklı seviye ve altı farklı parametre değerlendirilmiştir. Alkali aktivatör olarak üç farklı molaritede (8M, 10M, 12M) sodyum hidroksit çözeltisi ve sodyum silikat kullanılmıştır. Numuneler 7, 28, 56 ve 90 günlük kür sürelerinde birim kütle, eğilme dayanımı, basınç dayanımı ve ultrasonik dalga hızı testlerine tabi tutulmuştur. En yüksek basınç dayanımının 90 günlük numunelerde 65.75 MPa olarak elde edilmiştir. Varyans analizi (ANOVA) sonucunda, kür sıcaklığının mekanik performans üzerinde en etkili parametre olduğu belirlenmiştir. Yapılan istatistiki analizler sonucunda elde edilen optimum oranlar belirlenmiş ve geopolimer kirişlerin performansını artırmak amacıyla üç farklı filament türü ve 3B baskı ile üç farklı model (standart, küresel ve çapraz bağlı) donatı kullanılarak numuneler üretilmiştir. Böylece pratikte uygulaması zor olup, 3B baskı yöntemi ile mümkün olabilen 3B donatı türleri üretilerek, bunların mekanik özelliklere etkisi incelenmiştir. Deneysel sonuçları karşılaştırmak amacıyla üretilen kiriş numunelerin üç boyutlu sonlu eleman modelleri oluşturularak sayısal analizleri yapılmıştır. PPS CF15 çapraz bağlı kirişte deneysel 1.8 mm ve sayısal 1.82 mm deformasyon değerleriyle yüksek uyum göstermesi modelin doğruluğunu ortaya koymaktadır.