Design and characterization of self-healing geopolymer mortar containing magnetic nanoparticles
Başlık çevirisi mevcut değil.
- Tez No: 828459
- Danışmanlar: PROF. DR. ÖZGE ANDİÇ ÇAKIR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, İnşaat Mühendisliği, Bioengineering, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 150
Özet
Bu çalışmada nanopartiküller ile immobilize edilmiş kapsüllenmiş Sporosarcina pasteurii bakterilerini içeren kendi kendini iyileştiren geopolimer harç incelenmiştir. Geopolimer harç tasarımı ve karakterizasyonu amacıyla, farklı oranlarda F sınıfı uçucu kül (FA), granül yüksek fırın cürufu (GBFS) ve tuğla tozu (PB) içeren 19 farklı geopolimer harç karışımı hazırlanmıştır. Bağlayıcı malzeme olarak %65 uçucu kül, %20 granül yüksek fırın cürufu ve %15 tuğla tozu içeren geopolimer harç, eğilme ve basınç dayanımına göre bağlayıcı malzemelerin optimum oranı olarak belirlenmiştir. Optimum bağlayıcı sistemi kullanılarak üç farklı silika modülü (Ms) oranı, dört farklı su/bağlayıcı (w/b) oranı ve dokuz farklı kür rejimi ile on altı farklı geopolimer harç karışımı hazırlanmıştır. Kürleme sırasında enerji tüketimi hesaplanmıştır. Su-bağlayıcı oranı 0.42, Ms oranı 1.3 olan 50°C'de 3 gün kürlenen geopolimer harcın basınç dayanımı 54.3 MPa ve eğilme dayanımı 8.23 MPa ile en iyi dayanım performansı verdiği belirlenmiştir. Kapsüllenmemiş bakteri ilavesinin farklı konsantrasyonlarının mukavemet özellikleri üzerindeki etkisini incelemek için üç farklı harç karışımı hazırlanmıştır. Kapsüllenmemiş bakterilerin eklenmesinin geopolimer harcın eğilme dayanımı üzerinde olumsuz bir etkisi olduğu gözlenmiştir. Su kürlenmesinin mukavemet özellikleri üzerindeki etkisini incelemek için dört geopolimer harç karışımı hazırlandı ve farklı süreler boyunca suda kürlenmiştir. Suyun kürünün geopolimer harcın mukavemeti üzerinde önemli bir etkisinin olmadığı belirlenmiştir. Geopolimer harcın kendi kendini iyileştirme etkinliğini araştırmak için toplam on üç farklı geopolimer harcı hazırlanmıştır. Bakterisiz kontrol harçlarına ek olarak, üç farklı konsantrasyonda kapsüllenmiş bakterili üç seri geopolimer harç, üç farklı konsantrasyonda üç seri kapsüllenmemiş bakteri, üç farklı miktarda yeşil sentez yöntemi elde eden nanopartiküllü üç seri kapsüllenmiş bakteri ve üç farklı miktarda manyetik nanopartiküllü üç seri kapsüllenmiş bakteri hazırlanmıştır. Ultrases geçiş hızı (UPV) ölçümleri, numunelerin kırılmasından önce ve hemen sonra ve 1, 2, 4, 6 saat sonra ve 1, 2, 4, 7, 14, 21 ve çatlamadan 28 gün sonra kaydedilmiştir. İyileşme, ölçüm günündeki UPV değerinin çatlamadan sonraki UPV değeri süresine yüzdesi olarak belirlenmiştir. Etkin iyileşme, ölçülen iyileşmenin kendi kendini iyileştirmeye veya devam eden geopolimerizasyona (otojen iyileşme) bağlı olduğunu tanımlamak için kontrol numunelerinin iyileşme miktarının bakteri içeren numunelerdeki iyileşme miktarından çıkarılmasıyla belirlenmiştir. Bakterisiz örnekte iyileşme gözlemlenmemiştir. Kapsüllenmemiş bakteri içeren geopolimer harçlar arasında 1010 cfu/ml konsantrasyonda bakteri içeren numune, 28 günün sonunda %4,77 ile en yüksek etkili iyileşmeyi göstermiştir. Kapsüllenmiş bakteri içeren geopolimer harçlar arasında, 109 cfu/ml konsantrasyonda kapsüllenmiş bakteri içeren numune, 28 günün sonunda %4,09 ile en yüksek etkili iyileşmeyi göstermiştir. Bakteri miktarının %1'i (109 cfu/ml) manyetik nanopartikül içeren karışımın etkin iyileşme düzeyi %4.86 iyileşme iken, bakteri miktarının %0.5'i (109 cfu/ml) yeşil sentez yöntemiyle elde edilen nanopartikül içeren karışım %2.45 etkili iyileşme göstermiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, the self-healing geopolymer mortar containing Sporosarcina pasteurii bacteria encapsulated by nanoparticles are investigated. For the purpose of geopolymer mortar design and characterization, 19 different geopolymer mortar mixtures containing class F fly ash (FA), granulated blast furnace slag (GBFS) and brick powder (PB) in different proportions were prepared. The geopolymer mortar that contains 65% fly ash, %20 granulated blast furnace slag and 15% brick powder as binder material was optimum ratio of binder materials according to its flexural and compressive strength. Sixteen different geopolymer mortar mixtures were prepared with three different modulus of silica (Ms) ratio, four different water/binder (w/b) ratio and nine different cure regime using optimum binder system. The energy consumption was calculated during the curing regime. It was determined that the best performance given by geopolymer mortar that cured for 3 days at 50°C with a water-binder ratio of 0.42 and Ms ratio of 1.3 with a compressive strength of 54.3 MPa and a flexural strength of 8.23 MPa. Three different mortar mixtures were prepared to study the effect of different concentrations of non-encapsulated bacterial addition on the strength properties. It was observed that the addition of non-encapsulated bacteria has a negative effect on the flexural strength of the geopolymer mortar. Four geopolymer mortar mixtures were prepared and cured in water for different time periods to study the effect of water curing on the strength properties. It viii was determined that water curing does not have a significant effect on the strength of geopolymer mortar. In order to investigate the self-healing effectiveness of geopolymer mortar, a total of thirteen different geopolymer mortars were prepared. In addition to control mortars without bacteria, three series of mortars with encapsulated bacteria in three different concentrations, three series of non encapsulated bacteria in three different concentrations, three series encapsulated bacteria with nanoparticles which obtained green synthesis method in three different amounts and three series encapsulated bacteria with magnetic nanoparticles in three different amounts were prepared. The ultrasonic pulse velocity (UPV) measurements were recorded before and immediately after cracking the samples and 1, 2, 4, 6 hours and 1, 2, 4, 7, 14, 21 and 28 days after cracking and the healing is determined as a percentage of the UPV value in the measurement day to the UPV value time after cracking. Effective self-healing was determined by taking the substracting the amount of the healing of control samples from the amount of the healing in the bacteria-containing samples to define the measured healing is due to self healing or due to continuing geopolymerization (autogenous healing). No healing was maesured in bacteria-free sample. Among the geopolymer mortars containing non-encapsulated bacteria, the sample containing bacteria at a concentration of 1010 cfu/ml showed the highest effective healing with 4.77% at the end of 28 days. Among the geopolymer mortars containing encapsulated bacteria, the sample containing encapsulated bacteria at a concentration of 109 cfu/ml showed the highest effective healing with 4.09% at the end of 28 days. While the effective healing level of the mixture with a magnetic nanoparticles at 1% of amount of bacteria (109 cfu/ml) was %4.86 healing, the mixture with a nanoparticles obtained by green synthesis method at 0.5% of amount of bacteria (109 cfu/ml) showed %2.45 effective healing.
Benzer Tezler
- Kendi kendini onarabilen nanokompozit hidrojel sistemlerin tasarımı, sentezi ve karakterizasyonu
Design, synthesis and characterization of self-healing nanocomposite hydrogel systems
NURNİSA ELÇİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Polimer Bilim ve TeknolojisiHacettepe ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HATİCE KAPLAN CAN
- Characterization of self-assembly and self-healing of peptide amphiphiles by atomic force microscopy
Peptit nanofiber yapılarının atomik kuvvet mikroskopu ile ıncelenmesi
FATMA BEGÜM DİKEÇOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. AYKUTLU DANA
DOÇ. MUSTAFA ÖZGÜR GÜLER
- Design, synthesis, and characterization of waterborne polyurethane dispersions for self-healing, anti-fouling, and UV-curable coatings and films
Kendi kendini onarabilen, kirlenmeye dirençli veya UV ile kürlenebilen kaplama ve filmler için su bazlı poliüretan dispersiyonlarının tasarımı, sentezi ve karakterizasyonu
EKİN BERKSUN
Doktora
İngilizce
2024
KimyaSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SERKAN ÜNAL
- Hidrofobik etkileşimlerle oluşan tersinir hidrojellerin ayrışması ve karakterizasyonu
Dissociation and characterization of reversible hydrogels formed by hydrophobic interactions
MELAHAT ŞAHİN
- Effects of particle size optimization on the self-healing behavior of engineered cementitious composites
Tane boyutu optimizasyonunun tasarlanmış çimentolu kompozitlerde kendiliğinden iyileşme davranışına etkisi
KAMİL TEKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
İnşaat MühendisliğiMuğla Sıtkı Koçman Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SÜLEYMAN BAHADIR KESKİN