Yüksek sıcaklık etkisine maruz kalmış metakaolin esaslı geopolimerin bakterilerle otonom ve otojen iyileştirilmesi
Autonomous and autogenous healing by bacteria of metakaolin based geopolymer exposed to high temperature effects
Yazar: MAHMOUD ZIADA
Danışman: PROF. DR. SAVAŞ ERDEM ; PROF. DR. HARUN TANYILDIZI
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Beton = Concrete ; Geopolimerler = Geopolymers ; Metakaolin = Metakaolin ; Yüksek sıcaklık = High temperature ; İyileştirme = Improvement

Özet:
Çimentonun üretimi esansında atmosfere büyük miktarda karbondioksit salınımı olur. Ayrıca, çimentolu kompozitlerin yüksek maliyetler ve yüksek kaynak tüketimi gibi çeşitli dezavantajları vardır. Dolayısıyla, son yıllarda çimento kullanmadan farlı bağlayıcı ve aktivatörler kullanarak çeşitli geopolimer beton ve harçlar üzerinde çalışmalar yapılmıştır.  Ayrıca, önceki çalışmalarda geopolimerlerin sülfat direnci, donma-çözülme direnci ve yüksek erken dayanım gibi sayısız avantajları nedeniyle çimentolu kompozitlerin yerine kullanılabileceğini bulunmuştur. Genel olarak, kompozitlerde farklı nedenlerden dolayı çatlaklar oluşabilmektedir. Son yıllarda, çimentolu kompozitlerde oluşan çatlakları iyileştirmek üzere bakteriyel iyileştirmesi üzerinde çalışılmış ve önemli ölçüde sonuçlar elde edilmiştir. Dolayısıyla, son birkaç yılda ekolojik olan geopolimerlerde oluşabilecek çatlakların iyileştirmesi ile ilgili çalışmalar yapılması gerektiğini fark edilmiştir.  
Bu tez kapsamında, metakaolin esaslı kolemanit ve kırmızı çamur ikameli geopolimer beton hazırlanmıştır. Hazırlanan geopolimer numunelerde çatlak oluşturmak için numuneler yüksek sıcaklık etkisine maruz bırakılmıştır. Bu tez kapsamında, geopolimer beton numunelerinde oluşan çatlakların Sporosarcina pasteurii bakterisi kullanılarak iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Yüksek sıcaklık etkisine maruz kalan numunelerinin iyileştirme işleminden önce ve sonra fiziksel, mekanik ve mikro yapısal analizleri yapılmıştır. Ayrıca, iyileşmiş ve iyileşmemiş numunelerin çatlakları 40x büyütmeli mikroskop ile incelenmiştir. Bu çalışmanın sonuçlarına dayanarak, geopolimer beton numunelerin çatlaklarını CaCO3 çökeltileri ile doldurarak S. pasteurii'nin iyileşme performansı başarılı olmuştur. Ayrıca, CaCO3 çökeltileri, iyileşmiş numunelerin fiziksel ve mekanik özelliklerini iyileştirmiştir.

Abstract:
During cement production, a large amount of carbon dioxide is released into the atmosphere. In addition, cementitious composites have several disadvantages, such as high costs and high resource consumption. Therefore, studies have recently been carried out on various geopolymer concrete and mortars using different binders and activators without cement. In addition, the previous studies found that the geopolymers can be used instead of cementitious composites due to their numerous advantages, such as sulfate resistance, freeze-thaw resistance, and high early strength. In general, cracks can occur in composites due to different reasons. In recent years, bacterial healing has been examined to heal cracks in cementitious composites, and significant results have been obtained. Therefore, in the last few years, it has been realized that studies on the healing of cracks that may occur in ecological geopolymers should be carried out.
In this thesis, metakaolin-based colemanite and red mud substituted geopolymer concrete was prepared. The geopolymer samples were exposed to high temperatures effects to form cracks in the samples. This thesis is aimed to heal cracks formed in geopolymer concrete samples by using Sporosarcina pasteurii bacteria. Thus, before and after the healing process, physical, mechanical, and microstructural analyses of the samples exposed to the durability effects were performed. Also, cracks of healed and non-healed samples were examined with a 40x magnification microscope. According to the results of this study, the healing performance of S. pasteurii was successfully evaluated by filling the cracks of geopolymer concrete samples with CaCO3 precipitates. In addition, CaCO3 precipitates improved the physical and mechanical properties of the healed samples.