Innovative material design of high-volume fly ash mortars for 3D printing applications
3B baskı uygulamaları için yüksek oranda uçucu kül içeren harçların yenilikçi malzeme tasarımı
- Tez No: 1003733
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ZEYNEP BAŞARAN BUNDUR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Özyeğin Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Üç Boyutlu Beton (3BB) yazdırma, geometrik serbestlik sağlaması, iş gücü gereksinimini azaltması, üretkenliği artırması ve sürdürülebilirliği artırma potansiyeli nedeniyle hızla gelişen bir araştırma alanıdır. Günümüzde kullanılan 3BB sistemlerinin çoğu, ekstrüde edilebilirlik ve katman oluşturma gereksinimlerini karşılamak zorunda olan çimento esaslı bağlayıcılara dayanmaktadır. Ancak çimento üretiminin çevresel etkileri, daha düşük çimento içerikli alternatif sistemlere olan ilgiyi artırmaktadır. Bu tezde, çimentonun %50'den fazlasının uçucu kül ile ikame edildiği yüksek hacimli uçucu kül (YHUK) esaslı bir bağlayıcı sistemin ekstrüzyon esaslı yazdırma için geliştirilmesi ve karakterizasyonu incelenmiştir. YHUK karışımları, ekstrüde edilebilirlik ve katman stabilitesini belirleyen zamana bağlı reolojik özelliklere odaklanılarak tasarlanmış; erken yaş mekanik davranış ve katman stabilitesi taze halde tek eksenli basınç deneyleri ve yazdırma denemeleri ile değerlendirilmiştir. Taze haldeki davranışın düzenlenmesi amacıyla sönmüş ve sönmemiş kireç, ticari bir viskozite düzenleyici katkı, sepiolit kili ile serbest ve immobilize bakteri hücreleri kullanılmış ve bu katkıların yazdırılabilirliği iyileştirdiği belirlenmiştir. Katmanlı üretimin neden olduğu yönsel etkilerin değerlendirilmesi amacıyla 3B yazdırma ile üretilmiş numunelerin mekanik özellikleri incelenmiş ve basınç ve eğilme yüklemeleri altında ortotropik davranış sergiledikleri gözlemlenmiştir. Ayrıca, yazdırılabilir karışımların temel reolojik özelliklerini tahmin etmek amacıyla hibrit bir Physics-Informed Neural Network (PINN) modeli geliştirilmiş ve model tahminlerinin deneysel ölçümlerle yüksek uyum gösterdiği ortaya konmuştur.
Özet (Çeviri)
3D concrete printing (3DCP) has emerged as a rapidly expanding research field due to its potential for geometric freedom, reduced labor demand, increased productivity, and improved sustainability. Most current 3DCP systems rely on cement-based binders that must satisfy strict extrudability and buildability requirements despite the environmental impact of cement production, driving interest in alternative systems with reduced cement content. This thesis investigates the development and characterization of a high-volume fly ash (HVFA)–based binder system for extrusion-based 3D printing, in which more than 50% of cement is replaced by industrial by-product fly ash. HVFA mixtures were designed to evaluate fresh-state performance for extrusion-based fabrication, with emphasis on time-dependent rheology governing extrudability and buildability. Fresh-state unconfined compression tests and printing trials assessed early-age mechanical response and layer stability. To tailor fresh-state behavior, mineral-based, chemical, clay, and bio-based additives were incorporated, including slaked and unslaked limes, a commercial viscosity-modifying agent, sepiolite clay, free bacterial cells, and bacterial cells immobilized on sepiolite. The selected additives enhanced fresh-state performance and printability. The mechanical properties of 3D-printed specimens were evaluated to assess directional effects induced by layer-by-layer deposition, with printed HVFA elements exhibiting orthotropic behavior in compression and flexure. In addition, a hybrid Physics-Informed Neural Network (PINN) model was developed to predict key rheological properties of printable mixtures, with results consistent with experimental measurements.
Benzer Tezler
- Barit ve atık kauçuk agregalı kireçtaşı-kalsine kil-çimentolu (LC3) malzemenin ses iletim kaybı üzerine bir araştırma
A research on sound transmission loss of limestone-calcined clay-cement (LC3) materials with barite and waste rubber aggregates
BEGÜM SÖYEK ABAY
- Prediction of early-age mechanical properties of high strength concrete with pozzolans by using statistical methods
İstatistik yöntemler kullanılarak puzolan katkılı yüksek dayanmlı betonların erken yaş mekanik özelliklerinin tahmini
MUZAFFER UMUR DALGIÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YILMAZ AKKAYA
- Özel bir piston ve kilit mekanizmasına sahip yüksek başlangıç ivmeli göğüs kompresyon cihazının tasarımı, simülasyonu ve üretimi
Design, simulation, and fabrication of a high initial acceleration automatic chest compression device with a special piston and locking mechanism
AHMET KAĞIZMAN
Doktora
Türkçe
2024
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VOLKAN SEZER
- Design, advanced manufacturing, and performance evaluation of optical sensor-integrated laminated composite monoleaf springs for heavy commercial vehicles: A numerical and experimental study
Ağır ticari araçlar için optik sensör entegreli lamine kompozit tek katlı yaprak yayların tasarımı, ileri üretimi ve performans değerlendirmesi: Sayısal ve deneysel bir çalışma
MUSTAFA BAŞARAN
Doktora
İngilizce
2026
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
PROF. DR. MEHMET YILDIZ
- Design and meta-heuristic based optimization of axial-flux induction generator for variable speed wind turbines
Değişken hızlı rüzgâr türbinleri için eksenel akılı asenkron generatör tasarımı ve meta-sezgisel yöntemlerle optimizasyonu
BATI EREN ERGUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ONUR GÜLBAHÇE