Bitkilerle modifiye edilen metal oksitlerin çimento harcının antibakteriyel özelliklere etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of metal oxides modified with plants on antibacterial properties of cement mortar
Yazar: YILMAZ ÖLPER
Danışman: DOÇ. DR. BAYRAM POYRAZ
Düzce Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Harçlar pek çok alanda kullanılan yapı malzemeleri olduğundan mikrobiyolojik aktivitelere maruz kalabilmektedir. Bu maruziyet sonucunda deformasyona uğrayarak mekanik özelliklerini yitirmektedirler. Bu çalışmada bu sorunun ortadan kaldırılması amacıyla bitkilerle modifiye edilmiş nano metal oksitler kullanılmıştır. Bu amaçla, ilk aşamada bitkilerden yararlanılarak yeşil kimya yöntemleriyle nano boyutta metal oksitler (MeO) hazırlanmıştır. Sonraki aşamada hazırlanan MeO'lar, nano kil ile birlikte, çimentoya ağırlıkça %1 oranda ilave edilerek harç numuneleri hazırlanmıştır. Üretilen harçların kimyasal (FTIR ve XRD), fiziksel (su absorpsiyon, UPV ve BET), mekanik (basınç ve eğilme), morfolojik (SEM) ve antibakteriyel özellikleri (disk difüzyon) incelenmiştir.
Çalışma sonunda FT-IR spektrumunda yapı içindeki temel hidratasyon ürünleri olan C-S-H ve CH'a ait, Si-O ve Ca-O etkileşimlerinden kaynaklanan gerilmeler ile XRD paternlerinde C-S-H, AFt (etrenjit) ve CH (portlandit)'e ait pikler belirlenmiştir. Fiziksel özellikler incelendiğinde, ZnO yapısının gözenek hacminin diğer MeO'lara oranla daha düşük olduğu; MeO'ların katkısıyla su absorbsiyon değerlerinde de düşme gözlendiği; ve MeO'ların UPV değerini az da olsa artırdığı gözlenmiştir. Mekanik özellikler incelendiğinde, MeO'ların eğilme dayanımı üzerinde farklı davranışlara neden olduğu, FeO ilavesiyle artış gösteren eğilme dayanımının, CuO ve ZnO ilavesiyle azalma gösterdiği belirlenmiştir. ZnO katkılı harcın basınç dayanımı değerinin ise diğer metal oksitlere oranla daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Harçların mikroyapı incelemesinde MeO'ların harç içinde homojen olarak dağıldığı ve önemli bir topaklanmanın olmadığı görülmüştür. Ayrıca MeO'ların boşlukları doldurucu etki yaptığı belirlenmiştir. Antibakteriyel aktivitelerini belirlemek için çimentoya ağırlıkça %1 oranında MeO kullanılarak agregasız harç üretilmiştir. Bu harçların antibakteriyel etkileri incelendiğinde E.Coli ve S.aerus'e karşı MeO katkılı harçların zon oluşturmayarak antibakteriyel bir direnç göstermediği belirlenmiştir. Diğer toprak bakterisi olan Bacillus subtilis'e karşı ise FeO katkılı harcın az da olsa bir zon oluşturduğu tespit edilmiştir. Bu yapılan çalışma sonuçlarının literatüre ve yapı endüstrisine katkı sunacağı düşünülmektedir.
Anahtar sözcükler: Harç, Metal oksit, Mekanik, Antibakteriyellik

Abstract:
Mortars, used in many areas as construction materials, can be exposed to microbiological activities. As a result of this exposure, mortars undergo deformation and lose their mechanical properties. In this study, nano metal oxides which modified with plants were used to eliminate the aforementioned problem. For this purpose, in the first stage, nano-sized metal oxides (MeO), were prepared by utilizing plants. In the second stage, MeOs were incorporated to mortar together with nanoclay at a rate of 1% by weight of the cement. In the last stage, the chemical (FTIR and XRD), physical (water absorption, UPV and BET), mechanical (compression and bending), morphological (SEM) and antibacterial (disk diffusion) properties of the produced mortars were investigated.
At the end of the study, the vibrations of Si-O and Ca-O originating from interactions the main hydration products, C-S-H and CH, were determined in the FT-IR spectrum, and the peaks of C-S-H, AFt (ettringite) and CH (portlandite) were determined in the XRD patterns. When the physical properties were examined, the pore volume of the ZnO was lower than other MeOs. A decrease in water absorption values was observed with the incorporation of MeOs. When the UPV results were examined, mortars with MeO revealed higher UPV value. When the mechanical properties were examined, MeO caused different behaviors on the mechanical properties. The flexural strength increased with the addition of FeO, but decreased with the addition of CuO and ZnO. The compressive strength of the ZnO incorporated mortar was higher than other MeOs. In the microstructure examination, it was observed that MeOs were distributed homogeneously in the mortar without forming agglomeration. It has also been determined that MeOs have a gap-filling effect. For antibacterial activities, aggregate-free mortar was produced using 1% MeO. When the antibacterial effects of these mortars were examined, MeO incorporated mortars did not show antibacterial resistance against E.Coli and S.aerus without forming a zone. However, the FeO incorporated mortar created a small zone against soil bacterium, Bacillus subtilis. It is thought that the results of this study will contribute to the literature and the construction industry.
Keywords: Mortar, metal oxide, Mechanical strength, Antibacterial properties