Çimento-esaslı harçlarda kendiliğinden iyileşmenin sağlanması için 2 bileşenli biyolojik katkı maddesinin geliştirilmesi
Çimento-esaslı harçlarda kendiliğinden iyileşmenin sağlanması için 2 bileşenli biyolojik katkı maddesinin geliştirilmesi
Yazar: Tezer, Mustafa Mert; Başaran Bundur, Zeynep
Dergi: Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Vol. 36 No. 3, 2020
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Kendiliğinden iyileşme,biyomineralizasyon,geçirgenlik,çimento,harç

Beton yapıların hizmet ömrünü etkileyen en önemli faktörlerden biri erken yaşta oluşan çatlaklardır. Çatlak onarımı için kullanılan klasik yöntemlerin uygulanması zaman almakla beraber, hızlı müdahale olasılığı da düşüktür. Bu yöntemler büyük çatlakların onarımı için uygundur, ancak çatlaklar inceldikçe bu onarım malzemelerinin, çatlağın derinlerine inmesi zorlaşmaktadır. Son yıllarda yapılan araştırmalar kendiliğinden iyileşen çimento-esaslı malzemeler ile kılcal çatlakların onarılmasının mümkün olduğunu göstermiştir. Bu amaçla kullanılabilecek en yenilikçi yöntemlerden biri biyomineralizasyondur. Bu reaksiyonda mikroorganizmaların metabolik aktivitelerin sonucu ürün olarak kalsiyum karbonat (CaCO3) oluşur ve oluşan CaCO3 çökeltisinin çatlakları doldurması ile kendiliğinden iyileşme elde edilir. Literatürde yapılan çalışmalar sonucunda farklı yöntemler ile harç içine katılan mikroorganizmaların (bakterilerin), beton içinde uzun süre canlı kalabildiklerini, harç yüzeyinde oluşan mikro boyuttaki çatlakları onarabildiği ve geçirgenliğin azaltıldığı gözlemlenmiştir. Bu yöntemler çoğunlukla bakterilerin beton içine katılırken organik ya da sentetik kapsüller içine enjekte edilerek korunmasını içermektedir. Literatürde sunulan bu yöntemlerin çoğu işçilik ve ekonomik olarak dezavantajlı olmakla beraber, betonun dayanım ve akışkanlık gibi özelliklerini de olumsuz etkilediği gözlemlenmiştir. Bu projede harçlarda kendiliğinden iyileşmenin sağlanabilmesi için maliyeti düşük ve sürdürülebilir bir malzeme ile birleştirilip toz halinde bir biyolojik katkı malzemesi amaçlanmaktadır. Bu çalışmada çatlaklarda biyomineralizasyonun sağlanması için Sporosarcina pasteurii hücreleri diyatom ve ponza üzerine sabitlenmiştir. Numuneler, üretimden 28 gün sonra servo-hidrolik deplasman kontrollü bir cihaz kullanılarak 3 nokta eğilme testiyle çatlatılmıştır. Ardından numunelere su ve besi yeri olmak üzere 2 farklı kür uygulanmıştır. İki bileşenli biyolojik katkı içeren numunelerde, kür ortamı fark etmeksizin, 2 hafta içinde %80 oranında kapanma gözlemlenmiştir. Çatlakların onarılmasından sonra su emme kapasitelerinde belirgin bir azalma belirlenmiştir.

Beton yapıların hizmet ömrünü etkileyen en önemli faktörlerden biri erken yaşta oluşan çatlaklardır. Çatlak onarımı için kullanılan klasik yöntemlerin uygulanması zaman almakla beraber, hızlı müdahale olasılığı da düşüktür. Bu yöntemler büyük çatlakların onarımı için uygundur, ancak çatlaklar inceldikçe bu onarım malzemelerinin, çatlağın derinlerine inmesi zorlaşmaktadır. Son yıllarda yapılan araştırmalar kendiliğinden iyileşen çimento-esaslı malzemeler ile kılcal çatlakların onarılmasının mümkün olduğunu göstermiştir. Bu amaçla kullanılabilecek en yenilikçi yöntemlerden biri biyomineralizasyondur. Bu reaksiyonda mikroorganizmaların metabolik aktivitelerin sonucu ürün olarak kalsiyum karbonat (CaCO3) oluşur ve oluşan CaCO3 çökeltisinin çatlakları doldurması ile kendiliğinden iyileşme elde edilir. Literatürde yapılan çalışmalar sonucunda farklı yöntemler ile harç içine katılan mikroorganizmaların (bakterilerin), beton içinde uzun süre canlı kalabildiklerini, harç yüzeyinde oluşan mikro boyuttaki çatlakları onarabildiği ve geçirgenliğin azaltıldığı gözlemlenmiştir. Bu yöntemler çoğunlukla bakterilerin beton içine katılırken organik ya da sentetik kapsüller içine enjekte edilerek korunmasını içermektedir. Literatürde sunulan bu yöntemlerin çoğu işçilik ve ekonomik olarak dezavantajlı olmakla beraber, betonun dayanım ve akışkanlık gibi özelliklerini de olumsuz etkilediği gözlemlenmiştir. Bu projede harçlarda kendiliğinden iyileşmenin sağlanabilmesi için maliyeti düşük ve sürdürülebilir bir malzeme ile birleştirilip toz halinde bir biyolojik katkı malzemesi amaçlanmaktadır. Bu çalışmada çatlaklarda biyomineralizasyonun sağlanması için Sporosarcina pasteurii hücreleri diyatom ve ponza üzerine sabitlenmiştir. Numuneler, üretimden 28 gün sonra servo-hidrolik deplasman kontrollü bir cihaz kullanılarak 3 nokta eğilme testiyle çatlatılmıştır. Ardından numunelere su ve besi yeri olmak üzere 2 farklı kür uygulanmıştır. İki bileşenli biyolojik katkı içeren numunelerde, kür ortamı fark etmeksizin, 2 hafta içinde %80 oranında kapanma gözlemlenmiştir. Çatlakların onarılmasından sonra su emme kapasitelerinde belirgin bir azalma belirlenmiştir.