Biological mortar application for micro-crack remediation in stones of travertine monuments
Tarihi eserlerin travertenlerindeki mikro-çatlakların iyileştirilmesi için biyolojik harç uygulaması
- Tez No: 527689
- Danışmanlar: PROF. DR. NERİMAN ŞAHİN GÜÇHAN, DOÇ. DR. KIVANÇ BİLECEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mikrobiyoloji, Mimarlık, Microbiology, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Anıtsal taşlar, Bacillus cereus, Monumental stones, Bacillus cereus
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kültürel Mirası Koruma Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bozunma gözlemlendiği tarihi taşların korunmasında inorganik ve organik polimerlerle yapılan geleneksel koruma yöntemleri çoğunlukla yetersiz olup zaman içerisinde farklı bozunma sorunlarına yol açmaktadır. Bu noktada, bir taşın orijinal mikroyapısına benzer bir yapıyı yeniden oluşturarak sağlamlaştırılması, maksimum uyumluluğu sağlamak için geliştirilmiş yeni bir yaklaşımdır. Bu çalışmada, tarihi travertenlerde oluşan mikro-çatlakların (< 1 mm) iyileştirilmesi için yürütülen koruma müdahalelerinde kullanılmak üzere, sürdürülebilir ve çevre dostu bir biyolojik harç/dolgu malzemesi geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu yeni onarım malzemesi bilinen bir çevre suşunu içermektedir. Bu kapsamda, Pamukkale Travertenlerindeki (Denizli) termal su kaynaklarından bakteri izolasyonu ve identifikasyonu yapılmıştır. Elde edilen izolatların arasından, halihazırda kalsit üretme kapasitesi yüksek olduğu bilinen Bacillus cereus suşu biyolojik harç geliştirilmesi için seçilmiştir. Biyolojik harç bileşenlerinin detaylı olarak tanımlanması yapıldıktan sonra, bu bileşenlerin uygun oranlarda bir araya getirilmesi ile biyolojik harç üretilmiş ve yapay olarak yaşlandırılmış test taşlarındaki mikro-çatlaklara uygulanmıştır. Sonrasında ise bu onarım malzemesinin başarımı fiziksel, fizikomekanik, mikro-yapı ve morfolojik analizler ile değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, B. cereus'un kalsit üretmesine bağlı olarak, biyolojik harcın matrisi ile tanecikleri arasında güçlü bir bağ kurulduğu belirlenmiştir. Ayrıca, harç uygulaması yapılan tüm örneklerde, biyolojik harç ile orijinal malzeme yüzeyinin devamlı ve uyumlu bir yapı gösterdiği tespit edilmiştir. Dolayısıyla, bu çalışma ile geliştirilen biyolojik harç ve üretim altyapısının heykeller, bezemeler, sütun başları ve yapı elemanları gibi tarihi traverten eserlerde oluşan mikro-çatlak ve mikro-boşlukların onarımında kullanılabileceği belirlenmiştir. Gelecek çalışmalarda, harç içindeki bakteriyel kalsit üretim hızının ve konsantrasyonunun arttırılabilmesi için, besleyici ortama azot döngüsü yollarını indükleme potansiyeline sahip spesifik enzimler veya makromoleküllerin eklenmesi, yüksek miktarda bakteri üretebilen büyük fermentörler kullanılması, kalsit üretim miktarını arttırabilecek çoklu bakteri popülasyonları kullanılması, mineral üretim süreci ile ilgili genlerin tanımlanması ve bu genlerdeki düzenlemeler ile kalsit presipitasyonunu indükleyebilecek fazla miktarda makromoleküllerin üretilmesi gibi bazı deneysel parametreler üzerine çalışabilir.
Özet (Çeviri)
Traditional conservation methods for the preservation of historical stones including applications with inorganic and organic polymers are often inadequate and results in introduction of new deterioration problems to historic structures. At this point, consolidating a stone by re-creating a structure similar to original microstructure of stone is a new approach developed to ensure the maximum compatibility by comparison to the traditional conservation techniques. In this study it was aimed to develop a sustainable and an eco-friendly repair material, biological mortar (BM)/infill, to be used in conservation interventions for healing micro-cracks (<1 mm) in travertines of historical monuments. This new repair material contains an environmental strain of a known bacteria species. In this context, bacterial isolation and identification were carried out from thermal spring water resources in Pamukkale Travertines (Denizli). Bacillus cereus, already known to have high calcite production capacity, was selected for BM development studies within isolated strains. Upon specifying all components of BM in details, mortar set up was performed in defined proportions and applied to micro-cracks of artificially aged test stones. Performance of this repair material was examined through physical, physico-mechanical, microstructural analyses, and other evaluation criteria. Consequently, a strong bond between the grains and matrix of BM was determined in relation with the calcite production activities of B. cereus. Moreover, in all samples where BM application was performed, interface of biological mortar and original material showed continuous and coherent structure. Hence, biological mortar and production substructure developed in this study, could be used for remediation of micro-cracks and micro-voids in historical travertine structures such as sculptures, ornaments, capitals, and elements. In future studies, to increase the rate and concentration of bacterial calcite precipitation in mortar, some parameters in the experimental procedure could be improved by adding specific enzymes or macromolecules having potential to induce nitrogen cycle pathways to the nutritive medium, using large fermenters that could yield high quantities of bacteria, using multiple bacterial populations that might also increase the amount of calcite production and identifying genes related with the mineral production process and with the adjustment of these genes, bringing out large quantities of macromolecules that might induce calcite precipitation.
Benzer Tezler
- Microbial nitrate reduction induced autonomous self-healing in concrete
Betonda mikrobiyal nitrat indirgenmesi ile gerçekleşen otonom kendini onarma
YUSUF ÇAĞATAY ERŞAN
Doktora
İngilizce
2016
Çevre MühendisliğiGhent UnıversıtyBiyomühendislik ve Bilimleri Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. NICO BOON
- Restorasyon uygulamalarında kullanılan çağdaş teknikler
Contemporary techniques in architectural restoration practice
LORY ZAKAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiRestorasyon Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEMAL KUTGÜN EYÜPGİLLER
- A performance based assesment of biological self-healing cement-based mortar
Biyolojik kendiliğinden iyileşen çimento esaslı harçların performansa dayalı değerlendirilmesi
ILGIN SANDALCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
İnşaat MühendisliğiÖzyeğin Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ZEYNEP BAŞARAN BUNDUR
- Neoadjuvan kemoterapi alan meme kanserli hastalarda androjen reseptör ekspresyonunun tedavi yanıtla ilişkisi ve prognostik önemi
The relationship between androgen receptor expression and treatment response, as well as the prognostic significance, in breast cancer patients receiving neoadjuvant chemotherapy
ABDULLAH ÜMİT
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2023
OnkolojiAkdeniz Üniversitesiİç Hastalıkları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ MURAT TATLI
- Influence of Pozzolanic addition and Dewatering on Lime Mortars for Masonry Conservation
Puzolanik Katkıların ve Susuzlaştırmanın Duvar Korumaya Yönelik Kireç Harçları Üzerindeki Etkisi
TUĞÇE BÜŞRA ÇADIRCI
Doktora
İngilizce
2023
MimarlıkUnıversıty Of BathMimarlık Ana Bilim Dalı
DR. RICHARD J BALL
DR. JULIANA CALABRIA HOLLEY