Bab-ı Seraskeri Hastanesi (İstanbul Üniversitesi Siyasal Bilgiler Fakültesi) yapısında kullanılan farklı dönem tuğlalarının karakterizasyonu ve koruma önerileri
The characterization of bricks used in the construction of Bab-i Seraskeri Hospital (IU Faculty of Political Sciences) and proposals for their conservation
Yazar: GÜLCE ŞAHİN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. IŞIL POLAT PEKMEZCİ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Restorasyon Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Mimarlık = Architecture

Özet:
Farklı hammadde ve teknikler ile farklı dönemlerde üretilen tuğlaların karakteristik özelliklerinin belirlenmesi, tuğla yapıların korunması konusunda verilecek kararlar açısından önemlidir. Tuğlanın çevresel etmenlere dayanımını belirleyen fiziksel, kimyasal ve mekanik özellikleri, içerdiği hammaddeler ve üretim aşaması ile ilişkilidir. Üretim aşamasına dair veri elde etmenin mümkün olmadığı tarihi tuğlalarda, laboratuvar çalışmaları ile malzeme özelliklerinin belirlenmesi, yapılacak restorasyon uygulamaları için de gereklidir.
Bu çalışmada, İstanbul Üniversitesi Siyasal Bilimler Fakültesi olarak kullanılan Bab-ı Seraskeri Hastanesi yapısında kullanılan farklı dönem tuğlalarının karakterizasyonlarının yapılması ve koruma önerilerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla alanda yapılan çalışmalar ve literatür incelemelerinin ardından hem yapının özgün duvarlarından hem de geçirdiği onarımlar ve müdahaleler sırasında eklenen muhdes duvarlardan tuğla, harç ve sıva örnekleri alınmıştır. Alınan örnekler üzerinde yapılan kapsamlı karakterizasyon çalışmalarının ardından elde edilen sonuçlar değerlendirilerek tuğla yapılar üzerine koruma önerileri geliştirilmiştir. 
Tez altı bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde tezin amacı ve yöntemi açıklanmıştır. 
İkinci bölüm, tuğla malzemenin tarihi hakkında genel bilgiler, tuğla üretim aşamaları, tuğlanın endüstrisinin gelişim süreci ve 19. yüzyıldaki tuğla kullanımı ile ilgili kısımları içermektedir. Tuğla üretimi, kilin çıkarılması ve hazırlanması, kalıplama, kurutma ve pişirme başlıkları altında detaylandırılmıştır. Bu bölümün ardından 19. yüzyılda Avrupa'daki ve Osmanlı'daki tuğla endüstrisi ile günümüzdeki tuğla endüstrisi anlatılmıştır. 19. yüzyıl ve sonrasında Osmanlı'da tuğla kullanımı da bu bölüm altında incelenmiştir.
Teze konu olan yapının ve örnek alınan noktaların detaylı olarak tanımlandığı üçüncü bölüm, yapının kısa tarihçesi, yapıldığı dönemin mimari anlayışı ve tarihsel süreç içerisindeki farklı kullanımlarının anlatılması ile başlamaktadır. Bu kısmın ardından yapının genel mimari özellikleri tanımlanmış, yapıda devam etmekte olan restorasyon çalışmaları kapsamında yapılan sıva raspası sonucu ortaya çıkan özgün duvarlar detaylı bir şekilde incelenmiştir. Yapının tarihi anlatımı ile mimari tanımı ilgili çizim ve fotoğraflarla desteklenmiştir. Yapılan incelemeler ve alanda yapılan gözlemler sonucunda örneklerin alındığı noktalar belirlenmiş, bu noktalara ve örneklere dair açıklamalar örneklerin yapıdaki konumuna dair bilgiler başlığı altında toplanmıştır. Bu kısımda aynı zamanda örneklerin laboratuvarda çekilmiş olan görüntüleri de yer almaktadır.
Çalışmada izlenen deneysel yöntemlere dair anlatımlar dördüncü bölümde verilmiştir. Deney yöntemleri, tuğla örnekleri üzerinde yürütülen deneyler ve harç örnekleri üzerinde yürütülen deneyler olmak üzere iki ana başlıkta toplanmıştır. Tuğla örnekleri üzerinde yürütülen deneyler, fiziksel deneyler, mekanik deneyler, mineralojik analizler ve ileri analizler başlıkları altında açıklanmıştır. Harç örnekleri üzerinde yürütülen deneysel çalışmalar ise örneklerin hammadde kompozisyonlarının belirlenmesi ile temel fiziksel ve kimyasal özelliklerin tespit edilmesine yönelik olarak gerçekleştirilmiştir. Araştırmalara hasarsız testler ile başlanmış ve elde edilen veriler ile izlenecek yöntemler kararlaştırılmıştır. Deney yöntemlerinin belirlenmesi aşamasında, daha önce yapılan bilimsel çalışmalar incelenmiş ve ilgili standartlar edinilmiştir. 
Beşinci bölümde, deney sonuçları değerlendirilmiştir. Tuğla örnekleri üzerinde yürütülen çalışmaların sonuçları, görsel analizler, temel fiziksel özellikler, mineralojik ve kimyasal özellikler, mekanik özellikler başlıkları altında toplanmıştır. Harç örneklerinin deney sonuçları ise görsel analizler, bağlayıcı/agrega oranları, agrega boyut dağılımı ve agregaların görsel özellikleri, örneklerin içerdiği higroskopik su, bağıl su, organik katkı ve karbonat miktarları ve suda çözünebilir tuzlar ile protein ve yağ analizleri başlıklarında aktarılmıştır. Deney sonuçları, karşılaştırmalı olarak yorumlanmış, tablolar ve grafikler yardımı ile görselleştirilmiştir.
Altıncı bölüm, tez çalışmasının sonuçlarından oluşmaktadır. Sonuçlarda, Bab-ı Seraskeri Hastanesi yapısının tuğla karakterizasyonuna ve koruma çalışmalarına yönelik olarak edinilen bilgiler irdelenmiştir.

Abstract:
It is important to determine the characteristics of bricks produced in different periods, according to the choice of raw materials and production techniques, in order to protect the brick structures. The physical, chemical and mechanical properties of the brick, which define its resistance to environmental factors, are related to the type of raw materials and the production steps. It is also necessary to determine the material properties by a range of  characterization techniques in the laboratory, especially for historical bricks for which there are no available data about their production steps.
The aim of this study is to characterize and identify the propositions for the conservation of bricks from different periods used in the construction of Bab-ı Seraskeri Hospital that is currently serving as the Faculty of Political Sciences of Istanbul University. Following the field work and literature review, brick, mortar and plaster samples were taken from the original walls of the building as well as from the reconstructed walls added during the renovations and interventions. The results of the comprehensive characterizations of the samples were evaluated and recommendations were given as to the conservation of the brick structures.
The thesis consists of six chapters. In the first part, the purpose and method of the thesis is explained.
The second chapter contains general information about the history of brick material, the steps of the brick production, the development process of the brick industry, and the usage of bricks in the 19th century.Brick production procedure is described in detail under the title of extraction and preparation of clay, molding, drying and cooking. Following this section, the 19th century brick industry and the use of brick in Europe, in the Ottoman period and  today is explained.
The third chapter is a detailed description of the building that is the subject of this thesis and points of investigation. This chapter begins with a brief history of the building, following the architectural style of the period in which it was constructed and the different functions of it throughout history. After the Tanzimat Reform Era, the field of architecture was also revolutionized within the framework of the westernization policies carried out by the Ottoman State.  Especially in Istanbul, a large number of masonry structures have been built using modern building techniques of European architecture in order to take precautions against fires. One of these buildings is the Bab-i Seraskeri Hospital, known as the Faculty of Political Sciences of Istanbul University today. 
The construction of the building was commissioned to the Italian architect Gaspare Trajano Fossati, who came to Istanbul in 1839. The restoration of the building started in 2015 and is still under progress; in the meantime, a wide variety of bricks has been revealed as a result of the scraping. The building was built between 1841 and 1843 using modern industrial bricks.
After reviewing the history of construction, the overall architectural features of the building are defined. The original walls, which appeared as a result of the plaster scraping performed during the ongoing restoration works, are examined in detail. The historical survey of the building and its architectural importance are supported by relevant drawings and photographs. Brick, mortar and plaster samples that are taken from the main walls considered to be unchanged or advanced with authentic materials, and materials extracted from other torn down parts of the building. The locations of the samples are indicated on the surveys of the buildings and recorded by photographs; moreover, the samples are labeled according to the type of their materials. This section also includes images of samples taken in the laboratory.
The field work and literature review was followed by research in the laboratories. As a first step, the length and height of the samples were measured and the stamp and mortar pockets on the upper faces of the samples were examined. Considering these measurements and the minimum dimensions given in relevant standards, samples were cut into 6x6x6 cm cubes, which served as test samples.
The testing techniques are explained in detail in Chapter 4. Experimental methods have been grouped into two main topics: experiments carried out on brick samples and on mortar specimens.
Experiments carried out on brick samples are described under the titles of physical experiments, mechanical experiments, mineralogical analyzes and advanced analyses. The water absorption and drying rate was determined. Within the scope of the water absorption experiment, the real density and apparent density of the samples and the open and total porosity values were calculated. Thick sections of the samples were prepared and examined under stereo microscope for the minerological analysis; furthermore the data about the dough structure, pores and the particles contained in the material were obtained. Following the completion of the non-destructive tests, the uniaxial compressive strength test was performed in order to determine the mechanical properties of the specimens. XRD (X-Ray Diffraction) and SEM-EDX (Scanning Electron Microscopy with Energy Dispersive Spectrometer) analyses are performed under the title of advanced analyses after simple physical, chemical and mechanical tests.
The aim of the experimental studies carried out on the mortar specimens is determination of their basic physical and chemical properties as well as raw material compositions. Therefore, the aggregate and binder contained in the samples are separated by acid loss analysis. In order to determine the size distribution of the aggregates and to examine them under microscope, samples were subjected to sieving analysis after the acid loss test. The ignition loss analysis was applied on the powdered mortar and plaster or stone samples to determine the percentages of the substances such as moisture, molecular water, organic matter and calcium carbonate in the samples. Spot tests were also performed to define the presence of water-soluble chlorine, nitrate, sulfate, carbonate and phosphate salts in the powdered samples. Conductivity measurements were conducted on the stock solutions prepared, and the presence of protein and fat in the sample structure was detected.
The test results are evaluated in the Chapter 5. As a result of the visual analysis, it has been seen that the original brick and mortar specimens which are between 23-30cm x 14-15cm x 6-7cm show visually similar characteristics. Whereas the specimens subsequently added to the construction have quite different properties from each other. When the physical, mechanical and chemical properties of the specimens are examined, it has been shown that the original specimens have similar results among all the samples and generally exhibited better properties than the specimens subsequently added.
As a result of advanced analysis, it was observed that brick samples were baked at 800-900 ° C and clay soils rich in calcium were used in the production of bricks used in construction. The most frequently observed components in the structure of the samples were SiO2 and AlO2 from the clay and Fe2O3 from the hematite, and the samples contain quartz in large quantities. Having similar characteristics except their dimensions, these original brick samples were brought from at least 3-4 different factories or made from various raw materials, the advanced analysis has shown.
Chapter 6 consists of the results obtained in this research. In the conclusion, the information acquired about the brick characterization and conservation studies of the Bab-i Seraskeri Hospital structure is examined.
In this study, bricks that are produced at different periods and used in the building of Bab-ı Seraskeri Hospital were investigated in detail, characterized and further protection recommendations were determined. Advanced analyzes, as well as those conducted in the field and laboratory, have been found to be of great significance. The method regarding to conservation and repair should be determined by the relevant experts and all research and examination steps must be applied precisely. Production of traditional materials must be encouraged in order to ensure that material selection can be carried out properly during the conservation and repair work.