Mikrobiyolojik kalsifikasyonun beton özelliklerine etkisi

Abstract

Bu çalışmada, Bacillus megaterium türü bakteri biyolojik katkı olarak kullanılarak, betonda mikrobiyal yöntemlerle kalsiyum karbonat üretimi (MICP) araştırılmıştır. 30×105 hücre/ml yoğunluğunda kullanılan bakteri, beton karışım suyuna direkt olarak ilave edilmiştir. 10×10×10 cm boyutlarında küp beton numuneleri üretilmiştir. Bakterinin mikrobiyal enzimleri sayesinde beton içinde CaCO3 oluşturmanın beton özelliklerine etkisi incelenmiştir. Bakterinin beton özelliklerine etkisini belirlemek amacıyla basınç dayanımı, su emme oranı, kapiler su emme oranı, yüksek sıcaklık etkisi ve asite dayanım etkisi deneyleri yapılarak kontrol numuneleriyle kıyaslanmıştır. Buna ilave olarak, betonun mekanik özelliklerine olan etkisinin yanı sıra beton çatlakları ve yüzeyindeki gözenekleri doldurma etkisi de gözlemlenmiştir. Basınç dayanımı presinde yarı çatlak hale getirilen, bakteri katkılı olarak hazırlanmış bir kısım numuneler yine aynı oranda bakteri ve besiyer içeren sıvı içinde bekletilerek kalsiyum karbonat oluşumu sağlanmıştır. Basınç dayanımı deneyinde kullanılmak üzere; su kürü uygulanmış kontrol numuneleri, bakteri ve besiyer içeren sıvıda kürlenmiş kontrol numuneleri, bakteri ve besiyer içeren sıvıda kürlenmiş bakteri katkılı beton numuneleri olmak üzere 3 tip beton numunesi çeşidi üretilmiştir. 7 günlük ve 28 günlük basınç dayanımı sonuçlarında ulaşılan en yüksek basınç dayanımı değeri bakteri katkılı betonda elde edilmiştir. Kontrol numunesine göre 7 günde %5.07, 28 günde %9.54 oranında artış göstermiştir. Bakteri sayesinde üretilen CaCO3, su emme değerlerinin de azalmasını sağlamıştır. 28 günlük ağırlıkça su emme oranında %12,99, hacimce su emme oranında %11.72 oranında azalma göstermiştir. Kapiler su emme deneyinde de olumlu etki gösteren katkı, %50 ye yakın bir şekilde kılcallığı düşürmüştür. Yüksek sıcaklık etkisi deneyinde sıcaklığa karşı da dayanımı arttıran kalsitleşme sonucunda bakterili betonlar kontrol numunelerine kıyasla %13.78 sıcaklıktan daha az etkilenmiştir. Durabilite deneyinde olumlu etki gösteren bakteri, HCL asidine karşı daha fazla dayanım göstermiştir. Asit etkisine maruz kalmış bakterili numunelerin kontrol numunelerine göre basınç dayanımı değeri %40.12 daha yüksek bulunmuştur. CaCO3' ın beton çatlakları kapama özelliğini kullanarak numuneler üzerinde genişliği 0.3 mm olan çatlaklar kapatılmıştır. Beton yüzeyi üzerinde kalsit oluşumları net bir şekilde gözlemlenmiştir.

In this study, microbial induction calcium carbonate production (MICP) method was used and Bacillus megaterium was used as biological additives. The bacterium was used at a density of 30 × 105 cells/ml was added directly to the concrete mixing water. 10 ×10 ×10 cm dimensions of cube concrete samples were produced. The effect of CaCO3 formation on the properties of concrete was investigated by using microbial enzymes of bacteria. In order to determine the effect of bacterium on concrete properties, compressive strength, water absorption rate, capillary water absorption rate, fire effect and acid effect test results was compared with that of control samples. In addition to the effect on the mechanical properties of the contaminated concrete, the effect of filling the concrete cracks and pores on the surface was observed. Calcium carbonate formation was ensured by keeping the bacteria added samples which were pre-cracked in the compressive strength press in the same amount of liquid containing bacteria and medium. In compressşive strenght test; water cured control sample, bacterial and nutrient containing liquid cured control sample, and bacterial and nutrient cures bacterial concrete were used in 3 types. 7-day and 28-day compressive strength results that the highest compressive strength value was obtained in bacterial concrete. Compared to the control sample, it increased 5.07 % in 7 days and 9.54% in 28 days. The CaCO3 produced by the bacteria also reduced the water absorption values. Water absorption rate of 28 days by weight 12.99 %, and 11.72 % by volume reduction in water absorption. The additive, which also had a positive effect in the capillary water absorption test, reduced capillity to close to 50%. In the fire effect test, as a result of calcitization, which increases the resistance against heat, bacterial concretes were affected by 13.78 % less concrete compared to the control samples. Bacteria which showed positive effect in durability test showed more resistance to HCL acid. It was found that the compressive strength results of the bacteria exposed to acid effect were 40.12% higher than the control samples. Using properties of healing the crack by CaCO3, 0.3 mm crack on specimens surface was healed thanks to bacterium. Calcium carbonate formation was clearly observed on surface of concrete specimens.