Seramik tozu esaslı geopolimer kompozitlerin deniz bakterileriyle kendiliğinden iyileşme potansiyelinin incelenmesi
Investigation of self-healing potential of ceramic waste-based geopolymer composites with marine bacteria
Yazar: SÜMEYYE KÖSEOĞLU
Danışman: PROF. DR. MÜCTEBA UYSAL ; DR. ELİF ÖZLEM ARSLAN AYDOĞDU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Malzemeleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Dünyada yaygın olarak kullanılan yapı malzemelerinden biri betondur. Geleneksel beton üretiminde Portland çimentosu kullanılmaktadır. Çimento kullanımının yüksek dayanım, durabilite gibi avantajları olduğu gibi dezavantajları da bulunmaktadır. Çimento üretiminde yenilenemeyen hammaddeler kullanılmakta, bu durum doğal kaynaklarımız için tehdit oluşturmaktadır.
Günümüzde artan nüfus ve şehirleşmeyle birlikte inşaat sektöründe beton kullanımının kaçınılmaz olduğu bilinmektedir. Ancak beton üretiminin çevreye verdiği zararlar nedeniyle bir yandan bu dezavantajlar için çözüm aranırken diğer yandan daha sürdürülebilir kompozitlerin kullanılabilmesi hususunda araştırmalar devam etmektedir. Geopolimer kompozitler sıradan çimentolu betonun yerine geçebilecek çevreci bir opsiyon olmaktadır. Geopolimer beton üretiminde bağlayıcı olarak uçucu kül, cüruf, metakaolin, gibi endüstriyel atıklar kullanılmaktadır.
Böylece atıkların geri dönüştürülmesiyle sürdürülebilir bir üretim
sağlanabilmektedir. Ayrıca yapılan çalışmalarda geopolimer betonun dayanım ve
durabilite özelliklerinin oldukça iyi olduğu görülmüştür.
Beton kompozitler çevresel sorunlara maruz kaldığı durumda yapıda çatlaklar
oluşmakta ve dolayısıyla betonun mekanik özellikleri olumsuz etkilenmektedir.
Betonun kendiliğinden iyileşmesiyle, daha kolay ve düşük maliyetle çatlakların
kendiliğinden kapanmasının mümkün olduğu yapılan çalışmalarda görülmüştür.
Son zamanlarda, betonda oluşan çatlakları kapatmak için mikrobiyal olarak
indüklenmiş CaCO3 çökelmesiyle sürdürülebilir bir kendiliğinden iyileşme
mekanizması oluşturmaya yönelik çalışmalar yapılmaktadır.
Bu tezde seramik tozu esaslı geopolimer kompozitlerin CaCO3 çökeltebilen farklı
deniz bakterileriyle çatlak kapama performansları incelenmiştir. Pozitif referans
olarak Sporosarcina pasteurii bakterisi, negatif referans olarak bakterisiz üretim
yapılmıştır. Geopolimer harçta alüminosilikat kaynağı olarak seramik tozu ve cüruf
kullanılmıştır. Çatlaklı ve çatlaksız bakterili üretimler yapılıp ardından 90 gün
boyunca çatlaklı numunelere bakteri enjeksiyonu yapılarak enjeksiyonunun
iyileşmedeki etkisi incelenmiştir. En iyi çatlak kapama performansını S13, S20 ve
S28 kodlu actinomycet bakterileri göstermiştir. Ayrıca yapılan su emme, UPV,
basınç, eğilme deneyleri ve mikroanalizler sonucunda en iyi performansa sahip
numunenin S13 ve S28 bakterisi olduğu görülmüştür. Diğer tüm bakterilerin
sonuçları da enjeksiyon öncesine göre pozitiftir. Buradan bakteri enjeksiyonunun
pozitif sonuç verdiği görülmüştür. S.pasteurii bakterisinde çatlak kapama
performansı görülmemiştir. Buradan seramik tozunun s.pasteurii bakterisiyle
reaksiyon gösteremediği sonucuna varılnıştır.

Abstract:
One of the most widely used building materials in the world is concrete. Portland cement is used in traditional concrete production. While the use of cement has advantages such as high strength and durability, it also has disadvantages. Non-renewable raw materials are used in cement production, which poses a threat to our natural resources.
Today, it is known that the use of concrete in the construction sector is inevitable with the increasing population and urbanization. However, due to the damages caused by concrete production to the environment, while solutions are sought for these disadvantages, research continues on the use of more sustainable composites. Geopolymer composites are an environmentally friendly option that can replace ordinary cement concrete. Industrial wastes such as fly ash, slag, metakaolin are used as binders in the production of geopolymer concrete. Thus, sustainable production can be achieved by recycling the waste. In addition, studies have shown that the strength and durability properties of geopolymer concrete are quite good.
When concrete composites are exposed to environmental problems, cracks form in
the structure and therefore the mechanical properties of the concrete are negatively
affected. It has been observed in the studies that it is possible to close the cracks
more easily and at a lower cost with the self-healing of concrete.
Recently, studies have been carried out to create a sustainable self-healing
mechanism with microbially induced CaCO3 precipitation to close the cracks
formed in concrete.
In this thesis, the crack closure performances of ceramic waste-based geopolymer
composites with different marine bacteria that can precipitate CaCO3 were
investigated. Sporosarcina pasteurii bacteria was used as a positive reference, and
bacteria-free production was used as a negative reference. Ceramic waste and slag
were used as aluminosilicate sources in geopolymer mortar. Production with and
without cracks was carried out and then bacteria were injected into the cracked
samples for 90 days and the effect of the injection on healing was investigated.
Actinomycete bacteria coded S13, S20 and S28 showed the best crack closure
performance. In addition, as a result of water absorption, UPV, pressure, bending
tests and micro analysis, it was seen that the sample with the best performance was
S13 and S28 bacteria. The results of all other bacteria were also positive compared
to the pre-injection period. From here it was seen that the bacterial injection gave
positive results. No crack-closing performance was observed in S.pasteurii bacteria.
From here it was concluded that ceramic powder did not get along well with
s.pasteurii bacteria.