Kapadokya atık volkanik tüfü ile üretilen kireç esaslı enjeksiyon malzemesinin performansının değerlendirilmesi
Performance evaluation of lime based grout produced with waste volcanic tuff of cappadocia region
Yazar: BURCU DİNÇ ŞENGÖNÜL
Danışman: PROF. DR. NABİ YÜZER
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Kapadokya Bölgesi'ndeki tarihi yapılar ve doğal alanlar, 1985 yılında UNESCO tarafından Dünya Mirası Listesi'ne alınmış ve bölgenin tarihi ve kültürel önemi vurgulanmıştır. Ancak, bölgedeki kaya oyma yapıların mekanik yöntemlerle oluşturulması sonucunda ortaya çıkan volkanik atıkların kontrolsüz bir şekilde birikmesi, miras alanını tehdit etmektedir. Ayrıca, kaya oyma yapılarında çatlaklar, yarık ve parça kopmalar gibi hasarlar görülmektedir. Bu hasarların onarımında, özgün malzemeye uygun olmayan maddelerin kullanılması, onarım sürecini daha da karmaşık hale getirmektedir.
Bu tez kapsamında Kapadokya bölgesinde yer alan kaya oyma yapıların atık malzemeleri (volkanik tüf) ile özgün malzemeye uygun enjeksiyon malzemesi dizayn edilmesi ve bu enjeksiyon malzemesinin fiziksel, kimyasal, mekanik ve dayanıklılık özelliklerinin incelenmesi, laboratuvar koşullarında üretilecek model duvarların enjeksiyon yöntemi ile onarılarak mekanik deneyler ile enjeksiyon malzemesinin mekanik performansının belirlenmesi ve onarım öncesi ve sonrası mekanik davranışın deneysel ve sayısal analizler ile incelenmesi amaçlanmaktadır. 
Bu amaçla, Kapadokya bölgesindeki beş farklı noktadan temin edilen atık malzemelerden puzolanik aktivitesi en yüksek olan malzeme ile enjeksiyon malzemesi üretimi gerçekleştirilmiştir. Enjeksiyon malzemesinin taze hal özellikleri olan akışkanlık, penetrasyon ve hacim sabitliği incelenerek tüm bu deneylerde limit değerler sağlanmıştır. İkinci aşamada sertleşmiş enjeksiyon malzemelerinin fiziksel, mekanik ve dayanıklılık özellikleri incelenmiştir. Ardından kaya oyma yapılardan çıkarılan taşlar ve özgün malzemeye uygun alkali aktive edilmiş harç ile oluşturulmuş model duvarlarda yatay ve düşey yük altında hasar oluşturulmuştur. Oluşan hasarlar özgün malzeme ile üretilen enjeksiyon malzemesi ile onarılmış ve model duvarların yatay ve düşey yük altındaki gerilme-şekil değiştirme davranışı incelenmiştir. Son olarak model duvarlar sonlu elemanlar metodu ile modellenerek sayısal analizleri gerçekleştirilmiştir. Böylece enjeksiyon uygulamasının performansı hem deneysel hem de nümerik olarak ortaya konulmuştur.
Bu çalışma ile kayadan oyma yapılardan açığa çıkan atıklar değerlendirilerek, Kapadokya bölgesindeki tarihi yapıların korunması, onarılması ve sağlamlaştırılması için sürdürülebilir, özgün malzeme ile uyumlu yenilikçi malzemelerin kullanımına katkı sağlanacağı ortaya konulmuştur.

Abstract:
The historical structures and natural areas in the Cappadocia Region were added to the World Heritage List by UNESCO in 1985, emphasizing the historical and cultural importance of the region. However, the uncontrolled accumulation of volcanic waste from the mechanical construction of rock-carved structures in the region threatens the heritage area. In addition, damage such as cracks, splits, and fragments can be observed in rock-carved structures. The use of materials not compatible with the original material in repairing these damages further complicates the repair process.
Within the scope of this thesis aims to design an injection material suitable for the original material with the waste materials (volcanic tuff) of rock-carved structures in the Cappadocia region and to examine the physical, chemical, mechanical, and durability properties of this injection material to repair the model walls to be produced in laboratory conditions with the injection method and to determine the mechanical performance of the injection material with mechanical tests and to examine the mechanical behavior before and after the repair with experimental and numerical analyzes. 
For this purpose, injection material production was carried out using the material with the highest pozzolanic activity from waste materials obtained from five different points in the Cappadocia region. The fresh state properties of the injection material, namely fluidity, penetration, and volume stability, were examined, and limit values were provided in all these experiments. In the second stage, the hardened injection materials' physical, mechanical, and durability properties were examined. Then, damage was created under horizontal and vertical loads in the model walls formed with stones extracted from rock-carved structures and alkali-activated mortar suitable for the original material. The damages were repaired with the injection material produced with the original material, and the stress-strain behavior of the model walls under horizontal and vertical loads was examined. Finally, the model walls were modeled using the finite element method, and their numerical analyses were performed. Thus, the injection application's performance was revealed experimentally and numerically.
This study has revealed that evaluating the wastes released from rock-carved structures will contribute to using sustainable, original, and innovative materials compatible with preserving, repairing, and reinforcing historical structures in the Cappadocia region.