Geri dönüştürülmüş ince agregaların özelliklerinin mikrobiyal kalsiyum karbonat çökelmesi ile iyileştirilmesi

Doğal kaynakların sınırlı mevcudiyeti, büyüyen inşaat sektörü ve oluşan inşaat ve yıkıntı atıklarıyla birlikte önemli bir küresel endişe haline gelmektedir ve bu durum inşaat sektöründe sürdürülebilir yaklaşımların araştırılmasına yol açmıştır. Son yıllarda yeşil inşaat uygulamalarına yönelik araştırmalar önemli bir ivme kazanmıştır ve bu araştırmalar arasında en popüler olanı inşaat ve yıkıntı atıklarından elde edilen geri dönüştürülmüş agregaların kalitesinin iyileştirilerek yeniden beton üretiminde kullanılmasıdır. Mikrobiyal kalsiyum karbonat çökelmesi yöntemi (MICP), araştırmacılar tarafından geri dönüştürülmüş iri agregaların yüzey özelliklerini iyileştirmek için biyobazlı bir yaklaşım olarak araştırılmıştır. Ancak geri dönüştürülmüş ince agregaların iyileştirilmesine yönelik yapılan çalışmalar oldukça azdır. Geri dönüştürülmüş agregaların önemli bir kısmının ince agregalardan oluştuğu göz önüne alındığında, geri dönüştürülmüş ince agregaların döngüsel ekonomiye entegrasyonunu kolaylaştıracak iyileştirme yaklaşımlarının geliştirilmesi gerekmektedir. Tez çalışmasında geri dönüştürülmüş ince beton agregaların (GDİBA) özelliklerinin hem üre hidrolizi hem de nitrat indirgemesi metabolik yollarını içeren mikrobiyal kaynaklı kalsiyum karbonat çökelmesi ile iyileştirilmesi amaçlanmıştır. İki farklı tipte GDİBA kullanılarak MICP işleminin GDİBA'nın yüzey ve mekanik özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Altı farklı boyut fraksiyonundaki GDİBA'lara MICP uygulanmasının ardından, tüm agrega boyutlarında ağırlık artışıyla birlikte su emmelerinde azalma gözlemlenmiştir. MICP yöntemi, sonrasında, GDİBA kum karışımlarının geliştirilmesi için optimize edilmiştir. Bu yöntemde bakteriyel aktivite üre hidrolizi ile doğrulanmıştır. Bakteriler, biyomineralizasyon solüsyonundaki 20 g üreyi hidrolize edebilerek %82 üre hidroliz verimliliği göstermiştir. Yöntem, agregaların yüzeyinde CaCO3 çökelmesiyle sonuçlanmıştır ve MICP ile iyileştirilmiş GDİBA kum karışımında %4,6 ağırlık artışı elde edilmiştir. Aynı optimize MICP yöntemi ile ticari olarak temin edilebilen GDİBA kum karışımında %3,8 ağırlık artışı elde edilmiştir. Bu deneyle bakteriyel aktivite, %39 nitrat indirgenmesi ve %88 üre hidrolizi ile doğrulanmıştır. Son olarak, çalışmada MICP uygulanmış GDİBA içeren harç numunelerinin mekanik özelliklerinde önemli iyileşme elde edilmiştir. MICP ile iyileşmiş GDİBA'lı harç numunelerinin 28 günlük basınç ve eğilme dayanımlarında, iyileşmemiş GDİBA içeren harç numunelerine kıyasla sırasıyla %95 ve %75'e kadar artış elde edilmiştir. Harçların mukavemet kalitesindeki artışın mikrobiyal CaCO3 çökeltilerinden kaynaklandığı SEM, EDX ve FTIR analizleri ile gösterilmiştir. Anahtar Kelimeler: geri dönüştürülmüş ince beton agregası (GDİBA); biyomineralizasyon; üre hidrolizi; nitrat indirgeme; yeşil beton; döngüsel ekonomi