A performance based assesment of biological self-healing cement-based mortar

Beton, kentleşmeden dolayı dünyada sudan sonra en çok kullanılan ikinci malzemedir ve şehirleşmeden dolayı çimento bazlı sistemlere talep gittikçe artmaktadır. Çimento içeriğinden dolayı, beton yaklaşık olarak 8% karbon salınımına neden olur. Beton endüstrisinin daha sürdürülebilir olması ve CO2 salınımının düşürülmesi gerekmektedir. Fakat çimento kullanmadan, beton üretmek olanaksızdır. İnşaat sektöründe karbon nötre ulaşmak için, çimento bazlı malzeme tüketimini yeniden şekillendirmek gerekmektedir. Bugüne dek, açıkça anlaşılmıştır ki yapısal betondan çimentoyu çıkarmak uygulanabilir değildir. Bu nedenle, yapıların hizmet ömürlerini uzatmak daha etkili bir yöntemdir. Beton yapılardaki ana sorun erken dönem mikro çatlaklardır. Erken yaşta betonda oluşan mikro çatlaklar, betonun geçirgenliğini arttırır, bunun sonucunda betonun dayanıklılığı azalır. Son çalışmalar, mikro çatlakların bakteri kaynaklı kalsiyum karbonat çökeltisi ile onarılabileceğini göstermiştir. Ancak bu uygulamadaki en büyük zorluk, bakteri hücrelerinin canlılığını çimento hamurunun alkali ortamından koruyacak bir katman oluşturmaktır. Bu çalışma, Sporosarcina pasteurii (S. pasteurii) hücrelerini doğal mineraller olan zeolite, metakaolin ve perlite sabitleyerek çimento bazlı sistemde kendiliğinden iyileşmeyi sağlayacak biyolojik bir katkı geliştirmeyi amaçlamaktadır. Biyolojik katkının kendiliğinden iyileşmeye olan etkisi, erken dönemde (karşımdan 14 ve 28 gün sonra) çimento harç numunelerinde oluşturulan çatlakların onarılması ile değerlendirilmiştir. Onarım süreci, stereo mikroskop analizleri, ultra ses geçiş hızı ve su emme kapasitesi testleri ile gözlemlenmiştir. Kendiliğinden iyileşme ile sağlanan onarımın korozyona olan etkisini incelemek için hızlandırılmış korozyon testi gerçekleştirilmiştir. Ayrıca geliştirilen biyolojik katkının kuruma rötresine ve çimento esaslı harcın performansına olan etkisi de değerlendirilmiştir. Yapılan analizlere göre, zeolit, reaktivitesi ve iç kürlenme mekanizmasından dolayı, otojen kendiliğinden iyileşmede etkili bulunmuştur. Metakaolin ve perlit, bakteri hücresini sabitlemek için uygun bulunmamıştır. Mineralin gözenekli yapısının ve su emme kapasitesinin, bakteri hücreleri için uygun koruyucu katman seçiminde ana kriterler olduğu sonucuna varılmıştır. Biyolojik katkının çimento esaslı harcın priz süresine önemli bir etkisinin olmadığı fakat erken dönemde basınç dayanımını düşürdüğü gözlemlenmiştir. Son olarak, mineral ve bakteri ilavesi çimento harcının serbest kuruma rötresini arttırmıştır.