Improvement of the quality of recycled fine aggregates by microbial induced calcium carbonate precipitation
Geri dönüştürülmüş ince agregaların özelliklerinin mikrobiyal kalsiyum karbonat çökelmesi ile iyileştirilmesi
- Tez No: 896591
- Danışmanlar: DOÇ. DR. YUSUF ÇAĞATAY ERŞAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: geri dönüştürülmüş ince beton agregası (GDİBA), biyomineralizasyon, üre hidrolizi, nitrat indirgeme, yeşil beton, döngüsel ekonomi, recycled fine concrete aggregates (fRCA), biomineralization, urea hydrolysis, nitrate reduction, green concrete, circular economy
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 147
Özet
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.
Özet (Çeviri)
The limited availability of natural resources, combined with the expanding construction industry and the resulting construction and demolition waste (CDW), has become a major global concern, and has led to the search for sustainable approaches in the construction industry. In recent years, research on green construction practices has gained substantial momentum and among the most popular of these researches is the enhancement of the quality of recycled aggregates from CDW for use in new concrete production. Microbial induced calcium carbonate precipitation method (MICP) has been investigated by researchers as a biobased approach to improve the surface properties of recycled coarse aggregates. However, studies on the improvement of recycled fine aggregates are scarce. Considering the significant fraction of recycled aggregates consists of fine aggregates, it is necessary to develop approaches for improvement of recycled fine aggregates facilitating their integration into the circular economy. The thesis study aimed to improve the properties of recycled fine concrete aggregates (fRCA) through MICP, incorporating both urea hydrolysis and nitrate reduction metabolic pathways. The effects of the MICP treatment on surface and mechanical properties of fRCA were investigated by utilizing two different types of fRCA. Following the application of MICP to six different size fractions of fRCA, a decrease in water absorption across all aggregates sizes was observed, accompanied by an increase in weight. The MICP method was further optimized for the enhancement of fRCA sand mixes. In this method, bacterial activity was confirmed by urea hydrolysis. Bacteria could hydrolyse 20 g of the urea in the biomineralization media demonstrating the 82% urea hydrolysis efficiency. The method resulted in precipitation of deposition of CaCO3 on aggregates' surface, which was quantified as 4.6% weight increase in the MICP-treated fRCA sand mix. Same optimized treatment led to 3.8% weight increase in commercially available fRCA sand mix. In this setup, the bacterial activity was confirmed by 39% nitrate reduction and 88% urea hydrolysis. Finally, the study achieved significant improvements in the mechanical properties of mortar specimens with MICP applied fRCA. The 28-day compressive strength and flexural strength of mortar specimens with MICP treated fRCA increased by up to 95% and 75%, respectively, compared to mortar containing untreated fRCA. It was supported by SEM, EDX and FTIR analyzes that the increase in the strength quality of the mortars was due to microbial CaCO3 precipitates.
Benzer Tezler
- Geri dönüştürülebilir atık malzemelerin yol dolgusunda kullanılabilirliğinin karşılaştırılmalı olarak incelenmesi
Comparative analysis of the usability of recyclable waste materials in road embankment
ŞÜHEDA TAŞTAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ASLI YALÇIN DAYIOĞLU
- Kauçuklu beton imalatında kullanılan malzemelerin mekanik özelliklerinin normal betona göre incelenmesi
Investigation of mechanical properties of materials used in rubber concrete manufacturing compared to normal concrete
MALAK ABO GHEDA
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mimarlıkİstanbul Aydın Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. MEHMET FATİH ALTAN
- Polipropilen liflerin uçucu kül zemin karışımlarında geoteknik özelliklere etkisi
Influence of polypropylene fibers on geotechnical properties of soil-fly ash mixtures
MEHMET ÇETİNKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İSMAİL HAKKI AKSOY
- Development and characterization of recycled polymers by using natural fibers
Doğal lif kullanılarak geri dönüşümlü polimerlerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
HASAN MAHMOOD KAEDHI KAEDHI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiAltınbaş ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YASER ALAIWI