Kapsüllenmiş Bakteriler Kullanılarak Kendi Kendini İyileştirebilen Çimento Esaslı Kompozit Üretimi - Yıldırım, Musa
Kendi kendini onarabilen bakterili çimentolu kompozitlerde efektif bir tedavi süreci için bakterileri çimentonun yarattığı iç ortamdan ve dış etkilerden korumak gereklidir. Bu sebeple bakterileri bir koruyucu kapsül içerisine alarak bu zararlı etkilerden koruma yöntemleri geliştirilmektedir. Ancak bu koruyucu kapsüllerin üretiminde kullanılan kimyasallar genellikle beton üretimi için oldukça pahalıdır ve bu kapsülleme işlemleri genellikle üstün teknik işlemler ve laboratuvar imkanları gerektirmektedir. Böylece ek maliyet ve kimyasal kullanımları yüzünden çevreye de zararlı bir etkisi olmaktadır. Oysaki bakteriyel iyileşmenin öne çıkan yanlarından biri doğal ve çevre dostu bir iyileşme yöntemi olmasıdır. Bu nedenle doğal fiberler kullanılarak daha kolay bir bakteri koruma sistemi geliştirilmiştir. Bu yöntemde doğal fiber içerisine bakteri sporları emdirilerek kullanılmaktadır. Böylece ilave bir kapsülleme işlemi ve malzeme kullanımı olmadan daha üstün bir yöntem geliştirilmiştir. Bu tez çalışmasında çay atıklarını bakteri için bir koruyucu çeper ve doğal fiber olarak kullanılması amaçlanmıştır. Çay atıkları dünya çapında çokça açığa çıkan bir atık olup, yüksek su emme oranına sahip fiber formunda bir atık tipidir. Çay atıklarının bu fiber formunun ve su emme özelliğinin bakteri emdirme yöntemi ile üretilmiş bakterili kompozitlerdeki efektifliği araştırılmıştır. Çay atığı içerisine Bacillus megaterium sporları emdirilmiştir ve harç karışımlarına %0,2, %0,4 ve %0,6 olmak üzere üç farklı oranda fiber olarak ikame edilmiştir. Kontrol harçları, bakterilerin direkt olarak karışıma eklendiği harçlar, bakterisiz çay atıklarının eklendiği harçlar ve bakterili çay atığı içeren seriler dahil olmak üzere toplam sekiz harç tipi üretilmiştir. Üretilen bu harçların bir kısmı üzerinde basınç yüklemeleri yapılarak ön hasarlı hale getirilmiştir. Ardından tüm numuneler 28 gün ve 90 gün boyunca su tankında kürlenmiştir. Bu ön hasarlı ve hasarsız harç numuneleri kullanılarak bakteri, çay atığı ve bakterili çay atıklarının harçların fiziksel, mekanik ve durabilite özelliklerine olan etkisi araştırılmıştır. Bu kapsamda yayılma, çatlak iyileşme, basınç dayanımı, eğilme dayanımı, ultrasonik ses geçiş hızı (UPV), su emme, kapiller yolla su emme, görünür porozite ve yüksek sıcaklık etkisi deneyleri yürütülmüştür. Son olarak taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak alınan görüntülerde çay atığı ve bakteri ürünleri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar incelendiğinde, çay atıklarının başarılı bir şekilde bakterileri emerek muhafaza edebildiği ve bir arada kullanımlarının bakteriyel tedavi sisteminin etkinliğini ve süresini arttırdığı saptanmıştır. Çay atıkları doğal fiber etkileri sayesinde çatlakları kısıtlamıştır. Bu kısıtlanan çatlaklarda bakteriler daha etkin bir onarım sunarak 0,68 mm genişliğine kadar çatlak iyileştirmeyi başarmıştır. Bakterili çay atıkları harçların basınç ve eğilme dayanımlarını da arttırmıştır. Çay atıklarının fiber ve koruma etkisi ile bakterilerin kalsit üretme efektifliğini ve süresini uzatması sayesinde bakterili çay atığı içeren harçlar kontrol numunelerine göre %26,50 oranında daha yüksek basınç dayanımları ve %8,04 oranına varan daha yüksek eğilme dayanımları sergilemiştir. Çay atıklarının sağladığı ekstra su, bakteriler için daha uygun bir ortam ve iç kürleme etkisi yaratmıştır. Böylece daha yüksek miktarda kalsit oluşarak yapıdaki boşluklar doldurulmuştur. Bu yoğun yapı sayesinde bakterili çay atığı içeren harçlarda daha yüksek UPV değerleri, daha düşük su emme, kapilarite ve porozite değerleri saptanmıştır. Bakteri ürünü bu kalsitlerin ve çay atıklarının yüksek sıcaklık etkisi karşısında da harçlara dayanıklılık sağladığı saptanmıştır. Çay atıklarının sıcaklık tahliye özelliği ve bakterilerin yarattığı iyileşme sayesinde harçlarda oluşan çatlakları onarak yüksek sıcaklık karşısında da %101,98' e varan oranda daha yüksek artık basınç dayanımı değerleri sunmuştur. Ek olarak bakterili çay atığı içeren harçlar yüksek sıcaklık etkisi sonrası daha az ağırlık kaybı oranı görülürken, daha yüksek UPV değerleri sergilemiştir. SEM altında incelenen numunelerde çay atıkları etrafında kalsit oluşumlarının yoğunlaştığı görülmüştür. Bu da çay atıklarının bakterilere sağladığı olumlu şartları göstermiştir.