Yapı cephe kaplama malzemesi dış sıva harçlarında titanyum dioksit kullanımının malzemenin fiziksel ve mekanik özelliklerine etkisi
The effect of titanium dioxide in exterior plaster mortars on the physical and mechanical properties of the material
Yazar: MUHAMMED HİLMİ KURAR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA DERELİ
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Mimarlık = Architecture
Dizin: Hava kirliliği = Air pollution

Özet:
Düzensiz nüfus artışı, çarpık kentleşme, araç emisyonları ve benzeri birçok etmen mega kentlerde yoğun etkisi görülen hava kirliliğinin oluşmasına sebep olmaktadır. Hava kirliliği ise ekolojik dengeyi etkileyerek canlı hayatı ve doğal çevre üzerinde olumsuz etkiler bırakmaktadır. Bu konu üzerinde çalışan resmi kuruluşların ortaya koyduğu verilere bakıldığında hava kirliliğinin her yıl ciddi ölümlere ve geri dönüşü olmayan hastalıklara yol açtığı görülmektedir. Günümüz ve gelecek nesillerin daha sağlıklı bir çevrede yaşamalarına olanak sağlamak için hava kirliliğinin azaltılmasına katkıda bulunacak çalışmalar yürütülmeli ve teşvik edilmelidir. Bu çalışmaların yapılabileceği alanlardan bazıları mimarlık sektörü ile doğrudan ilişkilidir. Teknolojinin gelişmesiyle üretilen ve yapılarda kullanımıyla cephelerin yaşayan bir organizma gibi faaliyet göstermesini sağlayan yenilikçi malzemeler sayesinde hava kirliliğine müdahale edilebilmektedir. Titanyum dioksit (TiO2) nanopartiküllerinin cephe kaplama malzemelerine eklenmesiyle, malzemelerin fotokatalizör olarak güneş ışığı ile doğal yollarla tepkimeye girmesine, bunun sonucunda da havadaki kirleticilerin arıtılması ve ayrıca malzeme yüzeylerinin daha uzun süre temiz kalması sağlanmaktadır. Günümüzde, özellikle betonarme inşa edilen yapılarda en yaygın kullanılan cephe kaplama malzemelerinden biri de sıvalardır. TiO2'nin sıva bileşimine dahil edilmesiyle malzemenin fotokatalizör olarak çalışmasının sağlanması ve yapı cephelerinde kullanımıyla hava kirliliğine etki edilebileceği düşünülmektedir.
Çalışma kapsamında, geleneksel sıva malzemesinin karışımına ağırlıkça çimento ile yer değiştirme yöntemiyle %1, %5, %10, %20 ve %50 oranlarında TiO2 ilave edilerek yeni malzemelerin fiziksel, mekanik ve mikroyapı özellikleri incelenmiştir. En fazla TiO2 miktarının kullanılabileceği, fiziksel ve mekanik dayanımların yüksek olduğu optimum karışım oranının tespit edilmesi amaçlanmıştır. Standartlar doğrultusunda yürütülen çalışma sayesinde, üretilen numuneler fiziksel, mekanik ve mikroyapı deneylerine tabi tutulmuş ve alternatif malzemelerin yapı malzemesi olarak kullanılabilirliği araştırılmıştır. Çalışma sonucunda, geleneksel sıva malzemesine %20 oranında TiO2 ilavesiyle malzemenin birçok fiziksel ve mekanik özelliklerinin iyileştirilebileceği tespit edilmiştir. Sıva karışımına TiO2 eklenmesiyle hava kirliliği ve karbon salınımının azaltılmasına katkıda bulunmanın yanında, malzemede daha iyi fiziksel ve mekanik özelliklerin elde edilmesiyle servis ömrü uzun olan ve daha az bakım gerektiren alternatif yapı malzemeleri üretiminin mümkün olduğu düşünülmektedir.

Abstract:
Irregular population growth, unplanned urbanisation, vehicle emissions and many similar factors cause air pollution, which has an intense effect on mega cities. Air pollution affects the ecological balance and leaves negative effects on living life and natural environment. Looking at the data put forward by official organisations working on this issue, it is seen that air pollution causes serious deaths and irreversible diseases every year. In order to enable present and future generations to live in a healthier environment, studies that will contribute to the reduction of air pollution should be carried out and encouraged. Some of the areas where these studies can be carried out are directly related to the architecture sector. Air pollution can be intervened with innovative materials that are produced with the development of technology and enable facades to operate like a living organism with their use in buildings. The addition of titanium dioxide (TiO2) nanoparticles to facade coating materials allows the materials to react naturally with sunlight as photocatalysts, resulting in the purification of pollutants in the air and also keeping the material surfaces clean for a longer period of time. Today, one of the most widely used facade coating materials, especially in reinforced concrete buildings, is plasters. It is thought that by incorporating TiO2 into the plaster composition, the material can work as a photocatalyst and affect air pollution by using it on building facades.
Within the scope of the study, 1%, 5%, 10%, 20% and 50% TiO2 was added to the mixture of traditional plaster material by replacement method with cement by weight and the physical, mechanical and microstructural properties of the new materials were investigated. It was aimed to determine the optimum mixture ratio in which the maximum amount of TiO2 can be used and the physical and mechanical strengths are high. Thanks to the study carried out in accordance with the standards, the samples produced were subjected to physical, mechanical and microstructure tests and the usability of alternative materials as building materials was investigated. As a result of the study, it was determined that many physical and mechanical properties of the material can be improved by adding 20% TiO2 to the traditional plaster material. In addition to contributing to the reduction of air pollution and carbon emissions by adding TiO2 to the plaster mixture, it is thought that it is possible to produce alternative building materials that have a long service life and require less maintenance by obtaining better physical and mechanical properties in the material.