Kalker esaslı yapı taşlarında kirli kabuk oluşumu ve özelliklerinin incelenmesi
Black crust formation on calcareous building stones and examination of their characteristics
Yazar: ALİ YILDIZ
Danışman: PROF. DR. A. GÜLÇİN KÜÇÜKKAYA
Trakya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Mimarlık = Architecture

Özet:
Taş malzemenin görünümünü değiştiren ve bozulmasına yol açan yüzeydeki her türlü birikim kirlilik olarak adlandırılmakta; bu birikimin yoğunluğuna ve türüne göre de taşlarda görülen bozulmalar farklı şiddette ve biçimde gerçekleşmektedir. Yapı taşlarında kirli kabuk oluşumu taşın bünyesel yapısı ve dış etkilere bağlı olarak gelişmektedir. Bozulmaların niteliği, çevre koşullarına, bunların etkinliklerine ve malzeme özelliklerine göre faklılaşmaktadır. Kalker esaslı yapı taşları üzerinde kirli kabuk oluşumu, bileşiminde kalsit mineralinin bulunmadığı veya az miktarlarda bulunduğu granit ve kumtaşı gibi taşlara kıyasla çok daha hızlı ve belirgin bir şekilde gerçekleşmektedir.Bu çalışma ile Edirne, İstanbul ve Kırklareli'ndeki kalker esaslı yapı taşlarının yüzeylerinde gelişen kirli kabuk oluşumları görsel, deneysel ve mikroskobik olarak incelenmiş; bu kabuğun gelişimine neden olan faktörler ve ayrışma üzerindeki etkileri belirlenerek, kirli kabuk örneklerinin sağlam taş örnekleri ile karşılaştırmalı analizleri yapılmıştır. Ayrıca, kalker esaslı yapı taşlarında çeşitli faktörlere bağlı olarak zamanla oluşan kirli kabuğun morfolojisinin, kimyasal yapısının, mineralojik bileşiminin ve taşa verdiği zararların sınıflandırılması yapılarak; taş yüzeyinde ve kabuk arkasında yüzeysel bozulmalara neden olan kimyasal ve fiziksel ayrışmalar irdelenmiştir.Deneysel çalışmalar fiziksel (Schmidt çekici), mineralojik?petrografik (XRD ve polarizan mikroskobu), kimyasal (ICP-ES, ICP-MS, FTIR) ve içyapı analizleri (SEM-EDS) olmak üzere dört adımda yürütülmüştür. Deney sonuçlarına göre, taş malzeme yüzeyindeki kirli kabuk oluşumunun önemli oranda jips mineralinin gelişmesine bağlı olduğu belirlenmiştir. Atmosferdeki diğer kirleticiler bu kirlilik oluşumuna katalizör olarak etki etmekte ve kabuk oluşumunu hızlandırmaktadır. İçyapı analizlerinde kirli kabuğun taşa oranla daha fazla boşluklu bir yapıya sahip olduğu tespit edilmiş; bunun yanında kirli kabuk yüzeylerinden elde edilen Schmidt çekici değerleri de sağlam taş yüzeyinden alınan sertlik değerlerinin altında kalmıştır. Buna bağlı olarak taş yüzeyinde zayıf karakterde bir tabakanın geliştiği saptanmıştır. Kimyasal analizlerden elde edilen verilerin karşılaştırılması neticesinde; sağlam taşın yapısındaki CaO değerleri kirli kabuk kısmında azalırken; Si2O, Al2O3, Fe2O3, Na2O, K2O, TiO2, P2O5, MnO, Cr2O3, C (NCC), S, Ni, Cu, Sn, Co, Zn, V, Ba, Pb, Zr, As ve Hg değerleri ise kirli kabukta artış göstermiştir.

Abstract:
Soiling is attributed to all kinds of accumulation on the surface changing the appearance of stone material and leading to deterioration, which are observed on stones according to the density and type of accumulation and occur in various severities and forms. Black crust formation on building stones varies according to the constitutional structure of stone and external effects. Characteristic of deterioration differs in accordance with the environmental conditions, their effects and material features. Black crust formation on calcareous building stones occurs much more rapidly and apparently than stones such as granite and sandstone, which involves little or no calcite mineral.The present study visually, experimentally and microscopically examined black crust formation on the surfaces of calcareous building stones in Edirne, İstanbul and Kırklareli, determined the factors causing formation of the crust and its effects on weathering and conducted comparative analysis between black crust samples and solid stone samples. Moreover, chemical and physical weathering causing surface deteriorations on stone surface and behind crust were examined through classifying morphology, chemical structure, mineralogical composition and damages of the black crust depending on different factors in calcareous building stones.Experimental studies were conducted in four steps as physical (Schmidt hammer), mineralogical-petrographical (XRD and polarizing microscope), chemical (ICP-ES, ICP-MS, FTIR) and microstructural analysis (SEM-EDS). The experiment results determined that black crust formation on stone material surface mainly depended on the development of gypsum mineral. Other contaminants in the atmosphere catalyze this contamination and accelerate crust formation. It was determined in the microstructural analysis that black crust had more cellular structure than stone; in addition, Schmidt hammer values obtained from black crust surfaces were below hardness values obtained from solid stone surface. Accordingly, a weak layer was detected to develop on the stone surface. The results of data comparison obtained from chemical analysis indicated that Si2O, Al2O3, Fe2O3, Na2O, K2O, TiO2, P2O5, MnO, Cr2O3, C (NCC), S, Ni, Cu, Sn, Co, Zn, V, Ba, Pb, Zr, As and Hg values increased in black crust while CaO values in the structure of solid stone decreased in part of black crust.