Kimyasal uygulamalarının Kuzey Kıbrıs yapı taşlarının dürabilitesi üzerine etkisi
Effect of chemical applications on durability of Northern Cyprus stones for construction
Yazar: NEJDET ZİYAETTİN
Danışman: PROF. DR. LEYLA TANAÇAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Mimarlık = Architecture

Özet:
Günümüzün en önemli yaklaşımlarından birisi ?sürdürülebilirlik'tir?. Özünde enerji ve kaynak kullanımında etkinlik olan bu yaklaşımın elde edilen diğer bir uç yararı çevre kirliliğinin mümkün olduğunca en aza indirilmesidir. Bu sayede, dünyanın insan eliyle tahrip edilmesinin önüne geçilmesi sağlanmış olur. Tasarım aşamasının sonunda ortaya çıkan yapılarla somutlaşan mimarlık eyleminde sürdürülebilirlik kriterlerinin sağlanabilmesi, tasarım aşamasında alınacak önlemler kadar, seçilen malzemenin de sözü edilen kriterleri sağlaması ile olanaklıdır.Sürdürülebilir bir yapma çevre açısından çevresel ve ekonomik etkileri azaltmak amacıyla yapı malzemelerinin ve/veya bileşenlerinin uzun ömürlü olması istenir. Bu sebeple, son zamanlarda yeni binaların hizmet ömrünü artırmak ve aynı zamanda bakım aralıklarını uzatmak ve de mevcut binalarda etkin yenileme yapabilmek amacıyla yapı malzemelerinin ve/veya bileşenlerinin dayanıklılığı, hizmet ömrü tahmini ve değerlendirme metodolojileri üzerine yoğun çalışmalar yürütülmektedir. Hizmet ömrü ISO 15686-1 standardında, yapımdan itibaren bina veya bileşenlerinin performans gereksinimlerini karşıladığı süre olarak tanımlanmaktadır.Kıbrıs adasındaki tarihi yapılar yöresel doğal taşların (kireçtaşları) dokusu ve rengi ile tanımlanırlar. Bu taşlar, kolay kesilip şekil verildiği ve uygulamalarda iyi sonuçlar verdiği için yüz yıllardır Kıbrıs Adası'nda taş yapıların inşa edilmesinde yapı malzemesi olarak kullanılmaktadır. Günümüzde ise etkin bir yapım sistemi olan betonarme yapılarda, cephe kaplama taşı olarak kullanılmaktadır.Bu tezin önerilmesindeki ilk yaklaşım, yöresel bir malzeme olan Kuzey Kıbrıs kireçtaşlarının çevreyi tahrip etmeyecek şekilde yapı malzemesi olarak kullanılmasının teşvik edilmesi, ikinci ve esas olarak da Kıbrıs koşullarında kullanılmakta olan bu taşların dayanıklılığının ve hizmet ömrünün artırılması olanaklarının araştırılmasıdır. Bilindiği gibi, günümüzde yapılarda genellikle cephe kaplama malzemesi olarak kullanılan taşların kapiler su emmesini sınırlandırmak, su buharı geçirimlilik katsayısını korumak ve basınç dayanımını arttırmak dayanıklılık problemlerini azaltmaktadır.Bu yaklaşımlara uygun olarak, çalışma üç aşamada gerçekleştirilmiştir: 1. Ocaktan alınan taş numunelerinin özelliklerinin belirlenmesi; 2. Taşların durabilitesinin ıslanma-kuruma, donma-çözülme çevrimleri, asit çözeltisi, UV ve tuz kristallenmelerine dayanıklılık deneyleri ile tespit edilmesi 3. Kimyasal uygulamalarla yapılan sağlamlaştırma çalışmaları ve kimyasalların eskitme deneyleri sonrası etkinliğinin değerlendirilmesidir. Ocaktan elde edilen taşlara Koruyucu kimyasal (K1) ve sağlamlaştırıcı + koruyucu kimyasal (K2) uygulanmış, her birinde 15 dakika daldırma yöntemi ve dört hafta polimerizasyon süresi tatbik edilmiştir. Sonuçta, ocaktan alınan Karpaz taşı, Meluşa taşı ve Buri taşı numunelerinin kireçtaşı olduğu, hava kirliliği ve atmosferik etkiler sonucunda fiziko-kimyasal bir bozulmayauğradığı belirlenmiştir. Kimyasalların uygulanması ile su emme oranlarının % 90 azaldığı, birim hacim kütlelerinin % 1-2 arttığı, ultrases hızlarının yaklaşık % 5-10 arttığı ve basınç dayanımlarının % 20-50 arttığı bulunmuştur. Ayrıca, kimyasal uygulanan numunelerin, yapılan eskitme deneylerinden kimyasal uygulanmayan numunelere göre daha az etkilendikleri görülmüştür.

Abstract:
One of the most important approaches in today?s world is ?sustainability?. In essence, this approach takes energy and resource-efficiency as basis, but an additional benefit coming with it is minimizing the environmental pollution. And, it is, by this means, possible to prevent the impending destruction of the world by mankind. Meeting the sustainability criteria of architecture in buildings that come into existence as a result of the design process can only be possible through the ability of the selected materials to meet the said criteria as well as measures to be taken during design.Construction materials and/or components are required to be durable in order to reduce environmental and economic effects in terms of a sustainable artificial environment. Therefore, recently intensive studies on construction material and/or component durability, service life estimation and assessment methodologies are being carried out in order to extend the service life and maintenance intervals of new buildings and perform efficient renovation in existing buildings. Service life is defined under ISO 15686-1 standard as the period in which a building or its components satisfy performance requirements beginning from its construction.The historic structures in Cyprus are characterized by the texture and and color of local natural stones (limestone). For centuries, these stones have been used as construction materials of stone structures in Cyprus due to their great performance in cutting, shaping and excellent results in applications. Today, they are used as facing stones in reinforced concrete structures the prevalent construction method today.The first approach in suggesting this thesis is promoting the use of Northern Cyprus limestones as construction materials so as not to ruin the environment, and the second and the basic tenet is doing researches for finding ways to improve the durability and service life of these stones in Cyprus. As is known, limiting the capillary water absorption, maintaining the water vapor permeability coefficient against quick drying and increasing the compressive strength of the stones mostly used as facing stones in modern buildings can reduce durability problems.The study was conducted in three phases with the said approaches: 1. Determination of the characteristics of the stone samples taken from the quarries; 2. Conversion of wetting-drying, freezing-thawing of stones? durability, proving their resistance to acid solutions, UV and salt crystallization via resistance tests; and 3. Reinforcement studies conducted via chemical applications and the evaluation of effectiveness of chemicals as a result of aging tests. The stones obtained from the quarries are applied protective chemical (K1) and strengthening + protective chemical (K2), immersion method for 15 minutes and a polymerization period of four weeks were applied for each stone. As a result, the samples of Karpaz Stone, Meluşa Stone and Buri Stone taken from the quarries were determined to be limestone and wereexposed to physical deformation and chemical decomposition as a consequence of air pollution and atmospheric effects. With application of chemicals, their water absorption rates were found to decrease by 90%, unit masses to increase by 1-2%, their ultrasound speeds to increase by approximately 5-10% and their pressure resistance was found to increase by 20-25%. Furthermore, the samples applied with chemicals were observed to get less effected from the aging tests compared to those not applied with chemicals.