АДДИТИВТІ ӨНДІРІС ҮШІН ПОЛИЭТИЛЕН ТАЛШЫҚТАРМЕН КҮШЕЙТІЛГЕН ҰШПА КҮЛ ГЕОПОЛИМЕРІНІҢ РЕОЛОГИЯЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІН ТАЛДАУ

3D басып шығару берік және күрделі құрылымдарды жасаудың тиімді тәсілі, сонымен қатар ресурстарды үнемдеуге мүмкіндік береді. Кәдімгі цемент материалдарының орнына күлді геополимерлердің экологиялық артықшылықтары мен жоғары механикалық қасиеттері жақсы танымал. Бұл зерттеу полиэтилен (PE) талшықтарын қосу материалдардың қасиеттерін қалай өзгертетінін, сондай-ақ әртүрлі концентрациялардың композиттік материалдың ағындық сипаттамаларына және өндіру қабілетіне қалай әсер ететінін зерттейді. Талшықты күшейтілген геополимерлердегі Ньютондық емес сипаттамалар Гершель-Балкли моделі арқылы талданады. Тұтқырлық және ағын әрекеті сияқты маңызды реологиялық факторларды дәл өлшеу арқылы зерттеушілер материалдың 3D басып шығару процесіне әсерін бағалай алады. Бұл зерттеу нәтижелері полиэтилен (PE) талшықтарын қосу материалдың беріктігін арттырып, сынуға төзімділікті жақсартады, бірақ сонымен бірге оның принтер саптамасынан өтуіне кедергі болатын тұтқырлық пен шығымдылық кернеуін арттыратынын көрсетеді. Талшықтың оңтайлы қоспасы бақыланатын сынақтар нәтижесінде жоғары төзімділікпен үйлескен экструзия ағыны мен құрылымның сенімділігін қамтамасыз етеді. Зерттеу нәтижелері 3D басып шығару әдістерінің талаптарын қанағаттандыра отырып, беріктігін сақтайтын геополимерлерді өндіру әдістерін әзірлеуге мүмкіндік береді және олардың практикалық қолданбаларын ашады. Сонымен қатар, бұл жұмыс талшықтарды қосу геополимерлердің қасиеттерін қалай өзгертетінін терең түсінуге көмектесіп, жасыл құрылыс материалдары жөніндегі жалпы диалогты байытады. Тәжірибелік қолдануда құрылыс материалдарының тиімділігі мен икемділігін арттыру үшін күрделі талшық жүйелерін және креативті қоспалар тәжірибесін кейінгі зерттеулерде қолдану мүмкіндігін көрсетеді.

1. Gibson I., Rosen D. and B. Stucker. Additive manufacturing technologies: 3D printing, rapid prototyping, and direct digital manufacturing, second edition, 2015. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-2113-3.

2. Davidovits J. Properties of Geopolymer Cements, First International Conference on Alkaline Cements and Concretes, 1994.

3. Roussel N. Rheology of fresh concrete: From measurements to predictions of casting processes, Materials and Structures/Materiaux et Constructions, 2007, vol. 40, no. 10. https://doi.org/10.1617/s11527-007-9313-2.

4. Liu J. and Lv C. Properties of 3D-Printed Polymer Fiber-Reinforced Mortars: A Review, 2022. https://doi.org/10.3390/polym14071315.

5. Barnes H.A. Thixotropy – A review, 1997. https://doi.org/10.1016/S0377-0257(97)00004-9.

6. Wolfs R.J.M., Bos F.P., and Salet T.A.M. Early age mechanical behaviour of 3D printed concrete: Numerical modelling and experimental testing, Cem Concr Res, 2018, vol. 106. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2018.02.001.

7. Van Jaarsveld J.G.S., Van Deventer J.S.J., and Lukey G.C. The effect of composition and temperature on the properties of fly ash- and kaolinite-based geopolymers, Chemical Engineering Journal, 2002, vol. 89, no. 1–3. https://doi.org/10.1016/S1385-8947(02)00025-6.

8. Brandt A.M. Fibre reinforced cement-based (FRC) composites after over 40 years of development in building and civil engineering, Compos Struct, 2008, vol. 86, no. 1–3. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2008.03.006.

9. Meddah M.S. and Bencheikh M. Properties of concrete reinforced with different kinds of industrial waste fibre materials, Constr Build Mater, 2009, vol. 23, no. 10. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2009.06.017.

10. Das D. and Rout P.K. Synthesis, Characterization and Properties of Fly Ash Based Geopolymer Materials, J Mater Eng Perform, 2021, vol. 30, no. 5, https://doi.org/10.1007/s11665-021-05647-x.

11. Qaidi S. et al. Fly Ash-Based Geopolymer Composites: A Review of the Compressive Strength and Microstructure Analysis, Materials, 2022, vol. 15, no. 20. https://doi.org/10.3390/ma15207098.

12. Barnes H.A. A Handbook of Elementary Rheology, 2000, vol. 6, no. 4.

13. Whorlow R.W. Rheological techniques, 1980, https://doi.org/10.1115/1.3138312.

14. Chhabra R.P. and Richardson J.F. Non-Newtonian Flow and Applied Rheology: Engineering Applications, 2008. https://doi.org/10.1016/B978-0-7506-8532-0.X0001-7.

15. Le T.T., Austin S.A., Lim S., Buswell R.A., Gibb A.G.F., and Thorpe T. Mix design and fresh properties for high-performance printing concrete, Materials and Structures/Materiaux et Constructions, 2012, vol. 45, no. 8. https://doi.org/10.1617/s11527-012-9828-z.

16. Chen Y. et al. Can superabsorbent polymers be used as rheology modifiers for cementitious materials in the context of 3D concrete printing?, Constr Build Mater, 2023, vol. 371. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.130777.

17. Ricciotti L., Apicella A., Perrotta V., and Aversa R. Geopolymer Materials for Extrusion-Based 3D-Printing: A Review, 2023. https://doi.org/10.3390/polym15244688.

18. Papanastasiou T.C. Flows of Materials with Yield, J Rheol (N Y N Y), 1987, vol. 31, no. 5. https://doi.org/10.1122/1.549926.

19. Ferrara L., Park Y.D., and Shah S.P. A method for mix-design of fiber-reinforced self-compacting concrete, Cem Concr Res, 2007, vol. 37, no. 6. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2007.03.014.

20. Bos F., Wolfs R., Ahmed Z., and Salet T. Additive manufacturing of concrete in construction: potentials and challenges of 3D concrete printing, Virtual Phys Prototyp, 2016, vol. 11, no. 3. https://doi.org/10.1080/17452759.2016.1209867.