Farklı deniz bakterileri içeren endüstriyel atık esaslı geopolimer harçların kendiliğinden iyileşme kapasitesinin incelenmesi
Investigation of the self-healing capacity of industrial waste-based geopolymer mortars containing different marine bacteria
Yazar: MERVE KUBAT
Danışman: PROF. DR. ORHAN CANPOLAT ; DR. ÖĞR. ÜYESİ 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:
Bu tez araştırması kapsamında üzerinde çatlaklar oluşturulmuş geopolimer harçların bakterilerle kendiliğinden iyileşme potansiyelinin incelenmesi incelenmiştir. Araştırmada, çimentolu harçlar yerine daha sürdürülebilir ve az maliyetli, endüstriyel atık malzemelerden imal edilen geopolimer harçlar tercih edilmiştir. Geopolimer harç numunelerinin üretiminde seramik endüstrisi atığı olan seramik tozu ve termik santral atığı olan yüksek fırın cürufu kullanılmıştır. Bu endüstriyel atık malzemeler kullanılarak çimento üretimi esnasında açığa çıkan yüksek miktarda CO2 emisyonunun önüne geçmek, endüstriyel atıkların depolanma sorununa çözüm bulmak ve maliyeti düşürmek amaçlanmıştır. Daha önce yapılan çalışmalar geopolimerlerin erken dayanım kazanması, yüksek donma-çözülme ve sülfat direncine sahip olması gibi nedenlerle çimento yerine kullanılabileceği göstermektedir. 
Betonda çevresel etkiler sonucu çatlaklar meydana gelebilmektedir. Bu çatlakların kendiliğinden iyileştirilmesiyle betonun kullanım ömrünü uzatmak; onarım ve yenilenme faliyetlerine harcanan bütçeyi ve içgücünü azaltmak amaçlanmıştır.
Kendiliğinden iyileşme ajanı olarak Alman Mikroorganizmalar ve Hücre Kültürleri Grubundan (DSMZ), Sporosarcina pasteurii No33 bakterisi ve CaCO3 çökeltebilme yeteneğine sahip olduğu laboratuvar koşullarında gözlenen, deniz ortamından izole edilen beş farklı bakteri kullanılmıştır. S. pasteurii bakterisinin CaCO3 üreterek çimento ve geopolimer bağlayıcılı sistemlerde kendiliğinden iyileşmeye sebep olduğu daha önce yapılan çalışmalarda bildirilmiştir. Bu sebeple S. pasteurii pozitif referans olarak kullanılmıştır. Ayrıca negative control için bakterisiz geopolimer numuneleri üretilmiştir. Bu bakteriler seramik tozuna emdirilecek, bakteri emdirilmiş seramik tozu içeren ve içermeyen geopolimer harç numuneleri üretilmiş kür süresi sonunda sıvı ve jel formda bakteriler çatlatılmış numunelere 90 gün boyunca enjeksiyon yöntemiyle uygulanarak numunelerin kendiliğinden iyileşme potansiyeli incelenmiştir.
Bu tez araştırmasında, literatürde kendiliğinden iyileştirme potansiyeline sahip olduğu belirtilen Sporosarcina Pasteurii bakterisine alternatif olabileceği düşünülen deniz ortamından izole edilen farklı bakteri türünün literatüre kazandırılması amaçlanmaktadır.

Abstract:
Within the scope of this thesis research, the self-healing potential of geopolymer mortars with induced cracks using bacteria has been investigated. In the study, geopolymer mortars made from industrial waste materials, which are more sustainable and cost-effective compared to cementitious mortars, were preferred. Ceramic powder, a waste product from the ceramics industry, and ground granulated blast furnace slag (GGBFS) from thermal power plants were used in the production of geopolymer mortar samples. The aim was to prevent the high CO2 emissions released during cement production, to find a solution to the storage problem of industrial waste, and to reduce costs by using these industrial waste materials.
Cracks can occur in concrete due to environmental impacts. The self-healing of these cracks aims to extend the service life of concrete, reduce the budget and labor spent on repair and renewal activities. As a self-healing agent, five different bacteria with the ability to precipitate CaCO3, isolated from marine environments and observed under laboratory conditions, and Sporosarcina pasteurii No:33 from the German Collection of Microorganisms and Cell Cultures (DSMZ) were used. Previous studies have reported that S. pasteurii induces self-healing by producing CaCO3 in cement and geopolymer binder systems. Therefore, S. pasteurii was used as a positive reference. These bacteria were impregnated into ceramic powder, and geopolymer mortar samples containing and not containing the bacteria-impregnated ceramic powder were produced. At the end of the curing period, the bacteria in liquid and gel forms were injected into the cracked samples for 90 days to examine the self-healing potential of the samples.
This thesis research aims to contribute to the literature by introducing different bacterial species isolated from marine environments, which are thought to be alternative to the Sporosarcina pasteurii bacteria known for its self-healing potential in the literature.