Geleneksel yapı malzemesi olan lökünün yalıtım özelliğinin araştırılması
Investigation the insulating properties of lokun as a traditional construction material
Yazar: ARASH MORADI ZEYNALI
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ERKAN KARAGÜLER
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Çevre Kontrolü ve Yapı Teknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Mimarlık = Architecture

Özet:
Su her ne kadar yaşam kaynağı olsa da, yapılarda kontrol altında tutulmadığında ciddi tahribata yol açabilmektedir. Yapıları suyun yıkıcı etkisinden korumak için tarih boyunca çeşitli su yalıtım malzemeleri kullanılmıştır. 
Geleneksel bir su yalıtım malzemesi olan lökün, Osmanlı döneminde genelde suyolları yapıların yalıtımında ve özellikle toprak künklerin bağlantı noktalarında kullanılmıştır. Günümüzde artık kullanılmayan lökün, sönmemiş kireç, bezir yağı ve keten elyafının karışımından oluşmaktadır. 
Yapılan kapsamlı literatür araştırması sonucu, lökünün yapım tekniği ilgili farklı tarifler bulunmuştur. Sadece 1952 baskılı "sanat ansiklopedisi" inde lökünün tarifi ve yapım tekniği net bir şekilde verilmiştir. Buna göre lökün sönmemiş kireç, bezir yağı, pamuk ve keten liflerinden oluşmaktadır. 
Lökünün yalıtım özelliklerini daha iyi anlayabilmek için uygulamalı deney yapılmaya karar verildi. Deneyde kullanılacak malzemenin hepsi piyasadan satın alındı ancak geçmeli toprak künkleri temin etmek artık üretimin olmadığı için çök zor oldu. 
Tarifte kullanılan bezir yağı piyasada Türk nevi (kalın) ve İngiliz nevi (ince) olmak üzere iki tip olarak satılmaktadır. Lökün yapımında kullanılan malzemelerin özellikle bezir yağın lökün üretiminde etkilerini anlamak için ön deneyler yapıldı. Nisan 2018 de yapılan ön deneylerde Türk nevi (kalın) ve İngiliz nevi (ince) bezir yağları ve sönmemiş kireç kullanarak lifsiz-ince lökün ve lifsiz-kalın lökün üretildi. Üretilen iki farklı lökün 4x4x16 cm prizmatik kalıplara dökülerek kurumaya bırakıldı. Aynı zamanda İngiliz nevi (ince) bezir yağı ve sönmemiş kireç karışımına ham pamuk eklenerek lifli-ince lökün yapıldı ve kalıplanarak kurumaya bırakıldı. Dört ay boyunca yapılan gözlem sonucu, İngiliz nevi bezir yağlı karışımlarda daha birinci haftadan havadaki su buharı ile reaksiyona girip şişerek deforme oldukları kaydedildi. Diğer yandan Türk nevi bezir yağı içeren deney örneğinde 4 ay zaman geçmesine rağmen her hangi bir bozulma ve deformasyon tespit edilmedi.
Ön deneylerden çıkan sonuca dayanarak, lökün yapımında Türk nevi (kalın) bezir yağı kullanmaya karar verildi.  
Deneyde kullanılacak künklerin suya karşı geçirimsiz olmadıklarından dolayı künklerin, birbirlerine geçen bağlantı kısımları hariç, iç yüzeyleri suya duyarsız epoksi yapıştırıcı uygulanarak su geçirimsiz hale getirildi. Künkler aynı epoksi malzemesi kullanılarak dikey şekilde seramik levha üzerine yapıştırıldılar. Deneyde kullanılan keten lifleri giyotin makas kullanılarak 1-2 cm uzunluğunda parçalara kıyıldı.
Tarife uygun sönmemiş kireç, Türk nevi (kalın) bezir yağı ve ham pamuk karışımına, ayrı bir kapta hazırlanan kıyılmış keten lifi ve Türk nevi (kalın) bezir yağı karışımı eklenerek yoğuruldu. Keten lifleri topakların lökünün içinde homojen bir şekilde dağılmaları için her gün 1 saat boyunca balyoz ile dövüldü. Üretilen lökün, hazırlanan künklerin bağlantı noktalarına uygulandı. İkili ve üçlü dik düzenek halinde hazırlanan deney künkleri tamamen suyla dolduruldu ve iki hafta boyunca gözlemlendi. Su seviyesi her gün kontrol edilip ve su basıncının sabit kalması için her gün su takviyesi yaparak su seviyesi sabit tutulmuştur. İki haftalık yapılan gözlem sonucu, 12 inci gün bir bağlantı noktasında ve ertesi gün tüm bağlantı noktalarında künklerin çatladığı ve su seviyesinin oluşan çatlaklardan dolayı kadar azalması kaydedildi.
Lökün deki sönmemiş kireç su ile reaksiyona girdiğinde şişerek hacim kazanarak etrafına basınç uyguluyor. Deneyde kullanılan künklerin şömine bacalarında kullanılmak üzere üretildiğinden ve et kalınlığının az olmasından dolayı lökünün şişerek oluşturduğu basınca dayanamayıp çatlamışlardır.
Lökünün su karşısında şişmesi derzleri kapatarak yalıtım sağladığı tespit edilmiştir ancak uygulandığı noktada oluşan basıncı karşı dayanıklı olması gerekmektedir. Geleneksek su isale sistemlerinde kullanılan toprak künklerin et kalınlıkların yüksek olma sebebi de budur.
Lökünün bileşenleri mineral (sönmemiş kireç) ve organik (bezir yağı, pamuk ve keten lifi) olduğundan dolayı tamamen doğa dostudur ve çevreye herhangi bir olumsuz etkisi bulunmamaktadır ve %100 sürdürülebilir bir yapı malzemesidir. Bu özelliklerinden dolayı lökün, günümüzde yaygın olarak kullanılan modern kimyasal su yalıtım malzemeleri için bir alternatif olarak görünebilir.

Abstract:
Although water is vital for all living creature, it can cause major damages to almost all solid materials if it is not kept under control in buildings. Various water insulation materials have been used throughout the history to protect the building structures from destructive effects of water. One of the less known water insulation materila which was used in the traditional architecrure is "Lokün".
"Lökün" is a traditional insulation material, which was used extensievly during Ottoman era in the water insolation of the buildings and the other constructions were directly encunter with the water like fountains, hammams, cisterns, aqueduct and waterways structures. Due to water resources were generally far away from ctities aquaducts and waterways built to convey or transfer the water via ducts and clay pipes. In order to minimize the water loss and protect the structures from water destructive effects lokun used as water insulating material especially at the joint points of clay pipes. Lokun consists of a mixture of quicklime, linseed oil and flax fibers.
An extensive literature research performed to determine the making technique and recepie of the lokun but due to alphabet reform and changing the turkish alphabet from arabic to latin alphbet after Turkish Republic announcement by Mustafa Kemal Ataturk, there is almost no written references about the Lokun and its making process. Istanbul Technical University architecture faculty library, Ataturk public library, Yildiz Technichal University library and even the library of German general consulate in istanbul were included in the literature research.  Afew recipies found but there were no information about the ratios or preparing the components. Only in the 1952 edition of the art encyclopedia (sanat ansikpoledisi), the making technique of the lokun was given clearly. According to The Art Encyclopedia, it consists of quick lime (burnt lime), linseed oil, cotton and flax fibers.
In order to understand the insulating properties of the lokun better, it has been decided to perform a practical experiment. All of the materials which are used in the experiment were purchased from the market easily, exept for the clay pipes. The clay pipes were used to conveying water in waterways and aquaducts are bellmouth type and due to there is no use in contemporary modern water conveying systems, production of this type of clay pipes are so rare and hard to find in the market. As the result of an extensive search in the internet, desired bellmouth clay pipe found in the cataloge of a factory in Izmir province which produce clay bricks and pipes but unfortunately they responded they were out of stocks and producing such clay pipes are based on big scale orders. After almost one months of field research in city of istanbul the bellmouth clay pipes found in a small construction material market in kasım paşa region. The seller mentioned these clay pipes are to use in the fire places as chimneies and refused to give more nformation about the producer, so there is no technical information available about the physical properties of the clay pipes which are used in the experimnets.
The linseed oil used in the recipe is sold in the market as two types: Turkish type (thick) and the British type (thin). Preliminary tests were performed to understand the effects of the materials used in the making of lokun, in particular linseed oil. Two types of linseed oil of the same brand purchused and to determine the drying duration poured in the same amount into two identical glass bowl and left to dry in room temprature on April 2018. Two linseed oil samples monitored for 12 months. As the result of a year observation, the turkish type linseed oil (thick) drys so slower than the british type (thin) linseed oil. the polimerized layer in the surface of both linseed oil samples formed in less than a week but after 12 months the layer on the turkish type (thick) linseed oil is still soft and can be felt when pushed by finger. In the other hand the british type (thin) linseed oil sample hardened and dryed out and form an unpenetrable hard layer.   In the preliminary experiments carried out in April 2018, thin-fibereless lokun was produced using the british type (thin) linseed oil added to quick lime, thick-fiberless lokun was produced by using turkish type (thick) linseed oil and quicklime. Two different lokun types molded into the 4x4x8 cm prizmatic molds and left to dry. For the other sample, raw cotton was added to the mixture of british type (thin) linseed oil and quicklime, as a result thin-fibered lokun was made. The produced material molded and left to dry as well.
As a result of the observation made for four months, it was noted that the quicklime in the british type (thin) linseed oil mixtures reacted with the water vapor in the air from the first week and deformations accured due to swelling. On the other hand, in the test specimen containing turkish type (thick) linseed oil, although 4 months have passed, no deterioration and deformation has been detected.
Based on the result of the preliminary experiments, it was decided to use Turkish type (thick) linseed oil in the making of the lokun because of its drying speed.
Due to the fact that the clay pipes to be used in the experiment are not impermeable to water, the inner surfaces of the clay pipes, except the joint parts passing through each other, are impermeable to water by applying water insensitive epoxy adhesive. The clay pipes were glued on the ceramic tile vertically using the same epoxy material. Flax fibers cut to 1 to 2 centimeters pieces by guillotine shears. After preparing the clay pipes and flax fibers for the next step flax fibers and turkish type (thick) linseed oil mixed together in a seperate small basin. In another basin turkish type (thick) linseed oil, quick lime and raw cotton mixed until become homogeneous then two basins contents mixed toghether. The lokun mixture is so sticky and really hard to mix caused the rubber gloves tear to pices so mixing process done by bare hands. The prepared lokun mixure had flax fibers lumps in it so the lokun mixture were beaten with 1 kg weight sledgehammer for 1 hour each day to allow the lumps to disperse in the mixture. The produced lokun was applied to the joint points of the prepared clay pipes. In the case of two and three vertical assemblies, the test clay pipes were completely filled with water and were monitored for 2 weeks. The water level is kept constant by checking the water level every day and water supplementation done to keep the water pressure constant. As the result of the observation carried out, cracks was seen on the 12th day at one joint point and the next day in all of the joint points due to volume expansion of lokun against the water. In the following days cracks became bigger and spraded in the clay pipes caused to loss of water.
When the quicklime reacts with the water, it swells up to gain volume and produce pressure. In the experiment, clay pipes were cracked due to their low thickness of the pipe budies.
The expirement reveals that the swelling of lime against water provides insulation by closing the tiny gapes which allow water to penetrate, but it is important that the lokun application point must be resistant to the pressure that occurs by expanding quicklime. This is the reason why the body thickness of the clay pipes were used in traditional water conveying systems were high.
The components of the lokun are mineral (quick lime) and organic (linseed oil, flax fibers and cotton), these material are %100 natural, easy access and relatively cheap. 
The Lokun is totally sustainable and enviromental friendly insulation material because it has zero side effect to the nature and could be a good alternative to chemical modern water insulating materials.