Tarihi yığma yapıların onarımında kullanılan enjeksiyon malzemesinin (grout) performans değerlendirmesi ve 19. yüzyıl tuğla yığma yapılarda örneklenmesi
Evaluating the performance of grout used for consolidation of historical masonry buildings and sampling on the 19th century brick masonry buildings
Yazar: ENİSE YASEMİN GÖKYİĞİT ARPACI
Danışman: PROF. DR. NABİ YÜZER ; YRD. DOÇ. DR. DİLEK EKŞİ AKBULUT
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Mimarlık = Architecture ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Harman tuğlası = Moulded brick ; Hidrolik kireç = Hydraulic lime ; Sönmüş kireç = Hydrated lime ; Yapısal güçlendirme = Structural empowerment ; Yığma yapılar = Masonry buildings

Özet:
Tarihi yapıların değeri, zamanının ve bulunduğu yerin yapı teknolojisini simgeleyen tüm bileşenlerinin bütünlüğündedir. Bu nedenle, mimari mirasın korunması ve onarımı konularında yapılan ve yapılacak çalışmalar çok büyük öneme sahiptir.
''Tarihi yığma yapıların onarımında kullanılan enjeksiyon malzemesinin (grout) performans değerlendirmesi ve 19. Yüzyıl tuğla yığma yapılarda örneklenmesi'' başlıklı bu çalışmada; tarihi yapıların onarımda yaygın olarak kullanılan kireç esaslı hazır enjeksiyon şerbetlerinin reolojik ve mekanik özelliklerinin belirlenmesinin ve özgün malzeme özellikleriyle karşılaştırılmasının yanı sıra bu malzemeler ile onarılmış bir sıra tuğla yığma test duvarlarının enjeksiyon öncesi ve sonrası mekanik performansının değerlendirilmesi hedeflenmiştir.
Tezin birinci bölümünde; konu ile ilgili çalışmalardan yararlanılarak literatür özeti verilmiş, tezin amacı ve hipotez tanımlanmıştır.
İkinci bölümde; tarihi yığma yapılarda kullanılan malzemeler ve elemanlar kısaca anlatılmış, deneysel çalışmalar sırasında üretilecek model duvar morfolojisinin tanımlanabilmesi için tez kapsamında ele alınan hidrolik kireç ve hava kireci esaslı harç, harman tuğlası ve bu malzemeler ile üretilen yığma duvarlar açıklanmıştır. 
Üçüncü bölümde; tarihi yığma yapılarda oluşabilecek hasarlar ve nedenleri sıralanmış, tarihi yığma yapılarda hasar tespiti yapılabilmesi için yerinde (in-situ) ve laboratuvar ortamında uygulanan deneysel çalışmalar açıklanmıştır.
Dördüncü bölümde; tarihi yapıların korunmasına, onarımına ve sağlamlaştırılmasına yönelik yasal çalışmalara yer verilmiş, özgün malzemenin korunmasına ilişkin yasa maddeleri açıklanmıştır. Ayrıca, tarihi yığma yapılarda uygulanan onarım tekniklerine kısaca değinilerek, tarihi yapıların onarımı sırasında uygulanan enjeksiyon malzemesinin (grout) özellikleri açıklanmış, yöntem tanımlanmış, zaman içerisinde yöntemin gelişimi ve enjeksiyon uygulaması öncesi, sırası ve sonrasında dikkat edilmesi gereken durumlar açıklanmıştır.
Beşinci bölümde, bu tez çalışması kapsamında yapılan deneysel çalışmalar açıklanmış, sonuçlar değerlendirilmiş ve irdelenmiştir. İlk olarak yerinde (in-situ) şerbet enjeksiyonu ile onarım yapmadan önce izlenmesi gereken adımlar belirlenmiştir. Deneyler iki farklı ticari kireç esaslı enjeksiyon şerbeti (grout) ile sınırlı tutulmuştur. Toz halindeki her bir enjeksiyon malzemesinin fiziksel gözlemi ve mineralojik analizi açıklanmıştır. Bir sonraki adımda enjeksiyon şerbetlerinin karıştırma prosedürleri ve beklenen özellikleri (akışkanlık, hacim sabitliği, penetrasyon) sağlaması için yapılan ön deneyler (akış konisi, marsh hunisi, terleme ve kum kolonu) yer almıştır. Daha sonra benkenen özellikleri sağlayan ve 28 gün belirli kür koşullarında bekleyerek sertleşen enjeksiyon malzemesinin yapılan mekanik (eğilme ve basınç) ve fiziksel (kılcal su emme) deneyleri ve deney sonuçları açıklanmış, özgün malzeme ile uyumluluğu irdelenmiştir. Model duvarların bir simülasyonu olan ve İki farklı seride üretilen (tuğla ve tuğla-harç) silindir numuneleri ile silindir enjeksiyon deneyi gerçekleştirilmiş, enjeksiyon şerbetinin enjekte edilebilirliği ölçülmüştür. Ardından 28 gün laboratuvar ortamında bekletilen silindirler üzerinde tek eksenli basınç deneyi uygulanıp silindirlerin basınç dayanımı ve elastisite modülleri belirlenmiş, deneyler ve deney sonuçları açıklanarak irdelenmiştir. Enjekte edilebilirliği sağlanan enjeksiyon şerbeti (grout) ile onarım yapmak üzere hidrolik kireç esaslı harç ile harman tuğlası ve hava kireci esaslı harç ile harman tuğlasından, her birinden ikişer toplamda dört adet olmak üzere, özgün malzeme özelliklerine bağlı kalınarak, tek sıra model yığma duvarlar üretilmiş, üretim aşamaları açıklanmıştır. 28 gün laboratuvar koşullarında bekleyen duvarlara sabit düşey yük altında yanal yük verilmiş, yük altında duvarların yer değiştirmesi belirlenmiştir. Hasar gören duvarlar kireç esaslı hazır enjeksiyon şerbeti ile onarılmış ve 28 gün laboratuvar ortamında bekledikten sonra tekrar aynı koşullarda yüklemeye tabi tutulmuştur. Enjeksiyon öncesi ve sonrası duvarların yük-yer değiştirme ölçümleri karşılaştırılmış, çatlak oluşma anı göz önünde bulundurulduğunda duvarlarda %33 ile %97 arasında yük artışı gözlemlenmiş, tüm deneyler ve sonuçları açıklanarak irdelenmiştir. Son olarak enjeksiyonun görsel olarak performansını değerlendirebilmek için enjeksiyon öncesi ve sonrası çatlak haritaları çıkarılmış ve ultrases deneyi ile enjeksiyonun kalitesi incelenmiştir.
Altıncı bölümde ise tez çalışması kapsamında ulaşılan sonuçlar verilmiş, daha sonra yapılacak benzer çalışmalar için önerilerde bulunulmuştur.

Abstract:
The value of a historical building stems from its entire components which characterise the construction technology of the era and the location that the building was constructed. Therefore, recent or future studies about the conservation  and consolidation of architectural heritage have great importance. 
This study entitled ''Evaluating the performance of grout used for consolidation of historical masonry buildings and sampling on the 19th century brick masonry buildings'', aimed to investigate both rheological and mechanical properties of hydraulic lime grout and compare them with the properties of original materials, and also to examine mechanical performance of brick masonry walls before and after the grout injection.
In the first section of this study, literature summary is  given  by reviewing the existing studies on the topic, also the purpose and the hypothesis of the study are defined.
In the second section, materials and components used in the historical masonry buildings are briefly explained and the hydraulic and air lime based mortars, traditional blend brick and the masonry walls constructed with these materials in the scope of this study are described in order to define the morphology of the  model walls that will be produced during the experimental studies.
In the third section, the damages that occur in historical buildings and the causes of them are listed and the experimental studies carried out in-situ and in the laboratory for the purpose of damage assessment  in the historical masonry buildings are explained.
In the fourth section, the legal studies involving the protection, repair and strengthening of the historical masonry buildings are discussed, and the legal articles  regarding the protection of original materials are explained. In addition to that, the consolidation techniques of historical masonry buildings are briefly mentioned and the characteristics of injection material and the technique used for consolidation of historical masonry buildings are explained. Also, the improvements in the course of time regarding the material, and the points that should be taken into consideration before, during and after the grout injection are explained.
In the fifth section, experimental studies carried out in the scope of this thesis and the examination of them are included. Firstly,  the steps that should be followed before starting in-situ consolidation with grout are determined. Experimental studies in this thesis are limited to two different commercially sold hydraulic lime grouts. Then, physical observation and  mineralogical analysis of  pulverized grouts are explained. In the next step the mixing procedure of each grout and the  preliminary tests (flow cone, marsh funnel, bleeding, sand column) that are performed to provide limit values (fluidity, stability, penetrability) are included. Afterwards, mechanical (bending and compression) and physical (capillary absorption) tests with the grouts that provide limit values are performed after a 28-day curing period during which the grouts are hardened in specific conditions. Tests and the test results are explained together and also the compatibility between the original material and the grout is examined. Cylinder injection test is performed with cylinder specimens produced in two different sets (brick or brick and mortar) as the simulation of model walls. By this way, the injectability of the grout is measured. After 28-day curing period of the cylinders, uniaxial compression tests are performed on the cylinders. Thus, the compressive strength and the modulus of elasticity of the cylinders are determined. In order to make consolidation with the grout that passed the injection test, two-wythe masonry test walls were constructed with two different mortars (hydraulic lime and air lime based mortar) and traditional blend brick in accordance with the original materials. In this context, a total of four masonry walls were produced; two walls for each type of mortar and construction processes of the walls are explained. After 28-day curing period of the walls at the laboratory conditions, the walls are tested under a combination of constant vertical with incrementally increasing lateral loading and lateral displacements are determined. Damaged walls are repaired with the commercily sold hydraulic lime grout. After 28-day curing period of repaired walls, walls are re-loaded with the same loading schedule. Load-displacement measurements before and after the injection are compared and if the main crack formation is considered, the lateral load with the grout injection of the test walls is increased at the range of 33% - 97%. Finally, in order to analyze the performance of the grout visually, crack maps are prepared and, in order to evaluate the quality of the grout injection, ultrasonic velocity test is performed before and after the consolidation of the walls.
In the sixed section, the conclusions of this thesis are given, and suggestions are made for other similar studies.