Biyopolimer katkılı mikrobiyal aracılı kalsit çökelmesi ile iyileştirilen kum zeminlerin bazı geoteknik özelliklerinin araştırılması
Investigation of some geotechnical properties of sand soils improved by microbial-induced calcite precipitation with biopolymer additives
- Tez No: 958230
- Danışmanlar: PROF. DR. SEMET ÇELİK, DR. ÖĞR. ÜYESİ HARUN AKOĞUZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Geoteknik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 137
Özet
Amaç: Bu çalışmanın amacı, sodyum aljinat (SA) biyopolimeri ve sisal lif katkısının mikrobiyal kalsiyum karbonat çökelmesi (MICP) sürecine entegre edilmesiyle kumlu zeminlerin mühendislik özelliklerinin iyileştirilmesinde optimum katkı oranları ve uygulama yöntemlerinin belirlenmesidir. Yöntem: Kum zeminlerin iyileştirilmesinde süzdürme (perkolasyon) ve karıştırma yöntemleri uygulanmıştır. Bu amaçla, üç farklı gradasyona sahip kötü derecelenmiş kumdan (S1, S2, S3) hazırlanan numuneler, %50 rölatif sıkılıkta 38×76 mm silindirik kalıplara yerleştirilmiştir. Perkolasyon yönteminde SA, MICP ve SA+MICP katkıları yüksek ve düşük akış koşullarında; karıştırma yönteminde ise SA, MICP, SA+MICP ve SA+MICP+lif katkıları kullanılmıştır. İyileştirilmiş numunelerde serbest basınç dayanımı (UCS), permeabilite ve kalsit içeriği deneyleri yapılmış; ayrıca mikroyapısal incelemeler için SEM ve EDS analizleri gerçekleştirilmiştir. Bulgular: En düşük hidrolik iletkenlik süzdürme yönteminde düşük akış koşulunda S3 zeminde 9,84x10-7 cm/s olarak elde edilmiştir. En yüksek UCS, karıştırma yönteminde S2 zeminde SA + MICP + %0,8 sisal lif katkılı numunede 392 kPa olarak belirlenmiştir. En yüksek kalsit içeriği ise, karıştırma yönteminde S1 zeminde %0,5 SA + %10 ÇÇ + MICP kombinasyonunda %5,11 olarak bulunmuştur. SEM gözlemleri, S2 zeminde sürekli SA film/jel + kalsit ağı oluştuğunu, S3 zeminde iri gözeneklerin sürekliliği sınırladığını ve %0,4–0,6 lif eklemesinin ağsı/köprüleyici yapıları güçlendirdiğini göstermiştir. Sonuç: Uygulanan yöntem ve katkı yüzdeleri, kum zeminlerde hidrolik iletkenliğin azaltılmasına olanak sağlayan uygun koşulların oluşturulabileceğini göstermektedir. Karıştırma yöntemi kapsamında SA+MICP kombinasyonu ile optimum lif oranlarının kullanılması, zemin matrisi içerisinde daha sürekli çimento benzeri bağların ve köprü yapıların gelişimini teşvik ederek serbest basınç dayanımında belirgin artışlara yol açabilmektedir. SEM analizleri, dane yüzeylerinde film/jel tarzı kaplamalar ve kalsit çökelim ağlarının görece düzenli bir süreklilik sergilediğini ortaya koymakta; lif köprülemesinin ise bu mineral sürekliliğini pekiştirerek mikro yapısal bütünlüğü güçlendirebileceğini düşündürmektedir.
Özet (Çeviri)
Daha sonraPurpose: The aim of this study is to determine the optimum additive ratios and application methods for improving the engineering properties of sandy soils by integrating sodium alginate (SA) biopolymer and sisal fiber into the microbial calcium carbonate precipitation (MICP) process. Method: Percolation and mixing methods were applied for the improvement of sandy soils. For this purpose, specimens prepared from three different poorly graded sands (S1, S2, and S3) were placed into cylindrical molds (38 × 76 mm) at 50% relative density. In the percolation method, SA, MICP, and SA+MICP additives were applied under high- and low-flow conditions; while in the mixing method, cementation solutions with SA, MICP, SA+MICP, and SA+MICP+fiber additives were used. On the improved specimens, UCS, permeability, and calcite content tests were performed, and microstructural evaluations were conducted using SEM and EDS analyses. Findings: The lowest hydraulic conductivity was obtained in the percolation method under low-flow conditions in the S3 soil, with a value of 9.84×10−7 cm/s. The highest UCS was determined in the mixing method for the S2 soil, in the specimen treated with SA + MICP + 0.8% sisal fiber, reaching 392 kPa. The highest calcite content was found in the mixing method for the S1 soil, with the combination of 0.5% SA + 10% cementitious precipitate + MICP, yielding 5.11%. SEM observations revealed that in the S2 soil, continuous SA film/gel coatings together with calcite networks were formed; in the S3 soil, the continuity was restricted by large pores; and the addition of 0.4–0.6% fibers enhanced the networked/bridging structures. Results: The applied methods and additive ratios indicate that favorable conditions can be created to reduce the hydraulic conductivity of sandy soils. Within the mixing method, the use of the SA+MICP combination together with optimum fiber contents can promote the development of more continuous cementitious bonds and bridging structures within the soil matrix, thereby leading to significant increases in unconfined compressive strength (UCS). SEM analyses reveal that film/gel-like coatings and calcite precipitation networks exhibit a relatively regular continuity on grain surfaces, while fiber bridging may reinforce this continuity and enhance the microstructural integrity. doldurulacaktır.
Benzer Tezler
- Mikrobiyal olarak sentezlenmiş nanopartikül katkılı doğal biyopolimer film geliştirilmesi
Development of natural biopolymer film incorporated with microbially synthesized nanoparticle
TUBA BAYGAR
- Potential of biopolymer production from apple wastewater through microbial processes
Mı̇krobı̇yal süreçler yoluyla elma atık suyundan biyopolimer üretim potansiyeli
ELİF ERENLER
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEVİN YAĞCI
DOÇ. DR. GÜLSÜM EMEL ZENGİN BALCI
- Utilization of curcumin and biodegradable polymers in intelligent and active food packaging
Kurkumin ve bioçözünür polimerlerin akıllı ve aktif gıda paketlemede kullanımı
EDA YILDIZ
Doktora
İngilizce
2022
Gıda MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERVET GÜLÜM ŞÜMNÜ
DR. ÖĞR. ÜYESİ LEYLA NESRİN KAHYAOĞLU
- Çinko nanotanecik içeren polimer nanokompozit malzeme üretimi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of polymer nanocomposite materials incorporated zno nanoparticles
ALEV AKBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SADRİYE KÜÇÜKBAYRAK OSKAY
- Yara örtücü ve benzeri uygulamalarda kullanılmak üzere biyopolimerik filmler geliştirilmesi
Biopolymers; as a wound dressing and similar applications, production and properties
NİL ERGE AKKAYA YILDIRIMLI