Use of biomineralization in self-healing cement-based materials

Beton yapıların servis ömrünü etkileyen faktörler birbirleriyle genellikle bağlantılıdır. Beton gevrek ve kırılgan doğası yüzünden, gerilmeler altında çatlayabilir. Son yıllarda yapılan araştırmalar kendiliğinden iyileşen çimento esaslı malzemelerin üretiminin mümkün olduğunu göstermiştir. Kendiliğinden iyileşme özelliği, betonun oluşan çatlakları kendiliğinden kapatabilmesidir. Bu amaçla kullanılabilecek yenilikçi yöntemlerden biri biyomineralizasyondur. Biyomineralizasyon için kullanılan metabolik aktiviteleri sonucu ürün olarak kalsiyum karbonat (CaCO3) oluşur ve oluşan ürün/CaCO3 çökeltisinin çatlakları doldurması ile kendiliğinden iyileşme elde edilir.Biyomineralizasyon ile kendiliğinden iyileşmenin basınç dayanımına etkisi ile ilgili yapılmış araştırmalar vardır, ancak eğilme dayanımı üzerindeki etkileri yeterince açıklanmamıştır. Ayrıca, beton üretiminde sıkça kullanılan kimyasal katkı malzemelerinin biyomineralizasyona, dolayısı ile kendiliğinden iyileşme yeteneğine nasıl bir etkisi olduğu bilinmemektedir. Son olarak, kendiliğinden iyileşmeyi sağlayan çökeltini dayanıklılığı da yanıtlanmamış konulardan biridir. Bu projenin amacı, çimento esaslı malzemelerde çatlakların biyomineralizasyon ile sağlanan kendiliğinden iyileşme mekanizmasının daha detaylı bir şekilde incelemektir. Bu projede çimento harcı içine katılacak bakteriler besi yerinde büyütüldükten sonra hiç bir işlem uygulanmadan, çimento ile karıştırılmıştır.Ardından çimento harcı içine karıştırılan bakteriler eğilme altında oluşturulan çatlakları kapatabilmiş, ürün/CaCO3 çatlakları doldurmuş, geçirgenliği azaltmış ancak eğilme dayanımında belirgin bir artış sağlanamamıştır. Bu oluşan ürün/CaCO3'ın çimento harcı ile yaptığı bağın (aderans) zayıflığına ve yumuşak yapışı ile ilişkilendirilmiştir. Çatlakları kapatan ürün/CaCO3'ın yağmur suyu ve donma-çözünme gibi doğal olaylardan etkilenmediği gözlemlenirken, ürün/CaCO3'ın ışığa karşı direncinin diğer doğal olaylara göre daha az olduğu saptanmıştır.