Mağara bakterilerinin kendiliğinden iyileşen harç üretiminde kullanımının incelenmesi
Investigation of using cave bacteria on the production of self-healing mortars
Yazar: ELİF BURCU ŞENER
Danışman: DOÇ. DR. MÜCTEBA UYSAL ; DOÇ. DR. NİHAL DOĞRUÖZ GÜNGÖR
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Kendiliğinden iyileşen beton, matriks içinde bulunan ve çatlaklardan sızan suyun çimento parçacıklarıyla oluşturduğu gecikmeli veya ikincil hidratasyon ve çatlak yüzeyinde bulunan kalsiyum hidroksit ile karbondioksitin tepkimeye girmesiyle oluşan kalsiyum karbonatın (kireçtaşı) çatlaklardan meydana gelebilecek sızmalara karşı koruma sağlamasıyla meydana gelen bir beton türüdür. Son zamanlarda yapılan araştırmalarda, bakterilerin kalsiyum karbonat bazlı minerallerin üretimini sağlamasıyla kendi kendini onarabilen bir beton türü daha geliştirildiği görülmüştür. Böylelikle çatlak onarım genişliğinin 0,2 mm'den 0,8 mm'ye kadar arttırılabileceği tespit edilmiştir. Bu çatlak onarımı sayesinde betonda sızdırmaya karşı koruma, gözenek geçirimliliği ve zararlı maddelerin iç yapıya sızması azaltılarak su geçirgenliği, dona karşı dayanıklılık, çelik donatılarda korozyona karşı koruma artışı sağlandığı görülmüştür. Bu sayede yapının veya yapı parçasının kullanım ömrü artarken aynı zamanda tamir ihtiyacı da azaltılmıştır. Bu projelerde kendini onarabilen beton üretiminin yanı sıra aynı teknolojiyle kendini onaran harç ve sıvı sistemi de geliştirilmiştir. Bu sayede çatlak veya hasarlı yapı parçalarının su geçirimliliği yeniden düzenlenebilmektedir. 
Bu çalışmada 3 farklı su/çimento oranı ve 3 farklı mineral katkı ile geleneksel yöntemlerle hazırlanan harç karışımlarında, Bacillus thuringiensis, Pseudomonas putida ve Sphingomonas mucossissima bakterilerinin de kullanılmasıyla 48 farklı seri numune üretilmiştir. Kullanılan bakteriler, kalsiyum karbonat oluşumunu sağlayan mağara izolatları olup bu izolatlar uygun besi ortamında çoğaltılarak, hazırlanan harç numunelerine karışım suyuyla dahil edilmiştir. Üretilen numuneler 28 gün boyunca şebeke suyuyla kürlendikten sonra sırasıyla su emme, ultrases, eğilme ve basınç dayanımı testlerine maruz bırakılmıştır. Testler sonucunda bakterili numunelerde boşluklu yapının azaldığı ve buna bağlı olarak su emme yüzdelerinin referans numunelerine kıyasla düşüş gösterdiği görülmüştür.

Abstract:
Self-healing concrete is a kind of concrete which comes into existence thanks to the protection against the potential leaks through the cracks as a benefit of the calcium carbonate (limestone) produced as a result of the reaction between the carbon dioxide and the calcium hydroxide existing on the surface of the crack and the delayed or secondary hydration developed by the water contained in the matrix and leaking through the cracks with the cement particles. Recent research has revealed that bacteria develops a further kind of concrete which is able to repair itself by ensuring the production of the calcium carbonate based minerals. It has been detected that the crack reparation range could be increased from 0.2 mm up to 0.8 mm. The water permeability, frost resistance, and mesh reinforcement corrosion protection performances have been shown to be enhanced through the leak protection, pore permeability, and reduced leakage of harmful substances into the internal structure thanks to such crack reparation feature. This has led to both longer life of the structure or the structural element and less need of repair. A mortar and plaster system, too, has been developed under these projects, besides the self-repairing concrete production. Thus the water permeability of cracked or damaged structural elements can be reorganized. 
In this study, 48 different series of specimens were produced, by using Bacillus thuringiensis, Pseudomonas putida and Sphingomonas mucossissima bacteria as well, in the mortar mixes prepared by conventional methods with 3 different water/cement ratios and 3 different mineral additives. The bacteria used were cave isolates providing for the formation of calcium carbonate, and these isolates were reproduced in appropriate growth culture then introduced with the mixing water into the mortar specimens prepared. Having been cured with the tap water for 28 days, the specimens produced were subjected to absorption, ultrasonic, bending and compressive strength tests. Results of the tests revealed a diminution in cellular structure in the bacteria-containing specimens, which in turn resulted in lower water absorption rates compared to the reference specimens.