Pişmiş toprak tuğla, bimsbeton, gazbeton ve perlitli yapı malzemelerinin fiziksel, kimyasal ve mekanik özelliklerinin karşılaştırmalı olarak incelenmesi

Pişmiş toprak tuğla ve Bims binlerce yıldan beri, gazbeton ve perlit ise 20. yy. 'dan itibaren kullanılan yapı malzemeleridir. 1999 yılında Türkiye'nin yaşadığı deprem felaketlerinden sonra yapıda malzeme tasarımı, seçimi ve konstrüksiyonu konuları ile ilgili çeşitli tartışmalar başlamıştır. Bu çalışmada, adı geçen yapı malzemelerinin TSE'ye göre tanımı, sınıflandırılması, üretim teknolojisi, tüketim alanları, özellikleri ve inşaat sektöründe kullanımı örnekler eşliğinde verilecektir. TS 705'e göre pişmiş toprak tuğla, 'Kil, killi toprak ve balçığın ayrı ayrı veya harman edilip, gerektiğinde su, kum, öğütülmüş tuğla ve kiremit tozu, kül ve benzerleri karıştırılarak makinelerle şekillendirildikten ve kurutulduktan sonra fırınlarda pişirilmesi ile elde edilen ve duvar yapımında kullanılan bir malzemedir.' Yine TS 705'e göre tuğlalar, delik oranlarına ve dona dayanıklılıklarına göre sınıflandırılabilirken, yapı standartları ve delik yönleri gibi özelliklerine göre de sınıflandırılabilir. Pişmiş toprak tuğla, binlerce yıllardan beri ağırlıklı olarak inşaat sektöründe kullanılmaktadır. Pişmiş toprak tuğla, yığma yapıların duvarlarında ve seramik putrelli döşemelerde taşıyıcı olarak kullanıldığı gibi, betonarme yapıların duvar ve döşemelerinde de dolgu olarak kullanılır. Bims, volkanik bir kayaç türü olup asidik ve bazik karakterli volkanik faaliyetlerle oluşmuştur. Volkanik bir cam yapısındadır. TSE tarafından yapılan tanmı, birbirine bağlantısız boşluklu, sünger görünümlü, silikat esaslı, birim hacim ağırlığı genellikle lg/cm 3 ten büyük, sertliği Mohs skalasıma göre yaklaşık 6 olan ve camsı doku gösteren volkanik bir maddedir. Yeryüzünde en yaygın olarak bulunan ve kullanılan türü olan Asidik Bims, beyaz, kirli renkte olanıdır. Bazik Bims ise yabancıların Scoria dedikleri, Türkçe'deki Bazaltik Bims olarak bilinen kahverengimsi siyahımsı renkteki Bims türüdür. Bims, dünya üzerinde A. B. D., Almanya, İngiltere, İtalya, İzlanda, Yeni Zelanda ve Yunanistan'da çıkarılmaktadır. Bims başlıca inşaat sektöründe, tarım sektöründe ve çeşitli sanayii sektörlerinde aşındırıcı olarak kullanılır. TS 2823 'te Bims ürünleri şöyle tanımlamıştır: 'Bimsten mamul yapı elemanları, Bims agregalannın çimento ve su ilavesi ile basınç altında, vibrasyonla sıkıştırılıp kür edilen ve gerektiğinde kuvarz kumu da ilave edilerek üretilen yapı elemanlarıdır.' Aynı standartta bu yapı elemanları genel olarak donatılı ve donatışız olarak ikiye ayrılmıştır. Donatışız yapı malzemeleri, genel anlamda Bimsblok ve Bims agregalı hafif beton olarak iki alt gruba ayrılmaktadır. Bimsbloklar da, boyut, şekil ve geometrik durumlarına göre Bims tuğla, boşluklu duvar bimsblokları ve asmolen bloklar 3 ayrı grupta sınıflandırılabilir. Bunların yanında yapılan ARGE çalışmaları ile yeni ürün tiplemeleri de geliştirilmiştir. TS 2823'e göre 'Bimsbeton, agrega olarak Bims agregalan kullanılan, gerektiğinde kuvars kumu da ilave edilerek yapılan hafif betondur.' Bimsbetonlarm sınıflandırılması ise 28 günlük basınç mukaveetlerine göre yapılmıştır. Donatılı yapı elemanları, taşıyıcı düşey duvar elemanları, taşıyıcı çatı ve döşeme elemanları ile baca ve şömine elemanları olarak sınıflandırılmaktadır. TS 453'e göre 'Gazbeton, ince öğütülmüş silisli bir agrega ve inorganik bir bağlayıcı madde ile hazırlanan karışımın gözenek oluşturucu bir madde ilavesi ile hafifletilmesi ve buhar kürü ile serleştirilmesi ile elde edilen gözenekli hafif betondur.' Gazbetonun tarihçesine bakıldığında; tarih boyunca yapılarda kullanılan hafif ve gözenekli doğal malzemelerin yapay olarak üretilmesi fikri, 19. yüzyılın sonlarında ortaya atılmıştır. Gaz meydana getiren bir katkı ilavesi ile gözenekli harç imalatı için ilk patent 1889'da verilmiştir. Bunu takiben 1914'te, çimento harca kabartıcı katkı maddesi olarak alüminyum tozu, çinko tozu veya diğer madeni tozların katılması yoluyla hafif beton üretilebileceği görüşü ortaya atılmış ve 1919 -1920'de beton harcına kabartıcı madde olarak alüminyum tozu katılarak bugünkü gazbeton üretim teknolojisinin temeli atılmıştır. Gazbeton, ağırlıklı olarak inşaat sektöründe kullanılmaktadır. TS 453'e göre, gazbetondan elde edilen ürünler, donatışız yapı malzemeleri ve donatılı yapı elemanları olarak iki ana başlık altında toplanmıştır. Donatışız yapı malzemeleri, genel anlamda duvar blokları, asmolen bloklar, U bloklar ve yalıtım plakaları dört alt gruba ayrılmaktadır. Donatılı yapı elemanları, genel olarak taşıyıcı olmayan elemanlar ve taşıyıcı elemanlar şeklinde ikiye ayrılmıştır. Taşıyıcı olmayan elemanları kendi içinde düşey duvar elemanları, yatay duvar elemanları, bölme duvar elemanları ve kapı-pencere lentoları olarak dörde ayrılır. Taşıyıcı elemanlar da kendi içinde, taşıyıcı düşey duvar elemanları ve taşıyıcı çatı ve döşeme elemanları olarak ikiye ayrılır. Ham perlit, erime bölgesi içinde 760- 1200 C arasında bir sıcaklıkta, bünyesindeki suyun uzaklaşması ile hacminin 4-30 katına kadar genişleme özelliğine sahip silisli volkanik bir camdır. Perlit yatakları, dünyada üç volkanik kuşak üzerinde bulunmaktadır. Bu kuşaklar, Akdeniz, Pasifik ve Atlantik Volkanik Kuşaklan'dır. Adı geçen kuşaklarda bulunan Türkiye, Yunanistan, ABD ve BDT en büyük perlit üreticileridir. Akdeniz Volkanik Kuşağı'nda bulunan Türkiye'de toplam perlit rezervinin 8 milyar ton olduğu (dünyadaki toplam rezervin %70'i) hesaplanmıştır. Perlitin en büyük avantajı genleştirilebilme özelliğine sahip olmasıdır. Bu işlem sırasında, yüksek sıcaklıkta (750-1200 C) birkaç saniyede kayaç içindeki su, su buharına dönüşerek genleşmeye neden olur ve yumuşayan danecikler içinde sayısız hava boşluğu oluşur. Bu boşluklar perlitin hacmini 4-30 kat arttırırken, yoğunluğunu da büyük ölçüde düşürür. Bu özelliği sayesinde, perlitten istenilen tipte malzeme kısa zamanda ve minimum enerji tüketimi ile üretilebilmektedir. Perlit başlıca, inşaat sektöründe, tarım sektöründe ve sanayii sektörlerinde kullanılmaktadır. inşaat sektöründe perlit kullanımı genel anlamda, inşaat malzemesi olarak ve taşıyıcı malzeme olarak kullanımı şeklinde iki alt başlıkta incelenebilir. İnşaat malzemesi olarak kullanımı, perlitli sıvalar, ısı ve ses yalıtıcı gevşek dolgu maddesi olarak kullanımı ve alçılı perlitli hafif yapı elemanları başlıkları altında sınıflandırılabilir. Taşıyıcı malzeme olarak kullanımında, perlit agregalı çimento veya alçı bağlayıcılı hafif yalıtım betonu başlığı altında incelenebilir. Pişmiş toprak tuğla, bimsbeton, gazbeton ve perlitli yapı malzemelerinin fiziksel, kimyasal ve mekanik özelliklerini içeren bir karşılaştırma yapıldığında şu genel sonuçlara varılmaktadır: a) Pişmiş toprak tuğla, geçmişşten gelen geleneksel bir malzeme olması ve hammaddesi olan kilin çok kolay bulunmasının da etkisiyle, halen betonarme ve çelik yapıların duvar ve döşemelerinde dolgu olarak en fazla kullanılan yapı malzemesi olma özelliğini korumaktadır. Bu çalışmada incelenen diğer malzemelere göre daha yüksek bir birim hacim ağırlığa sahip olması nedeniyle taşıyıcı sisteme ek bir yük getirmekte, buna karşılık yüksek bir Elastisite modülü ve basınç mukaveetine sahip olduğu için aynı zamanda taşıyıcı sisteme deprem yükü karşısında yardımcı olmaktadır. Bunun yanında, başka yapı malzemeleri ile birlikte kullanılmadığında, ısı yalıtımı ve ses emiciliğinin düşük olması ve bünyesinin bozulmaya uğramadan fazla su emmeye uygun olmaması dezavantajlı yönleri olarak sayılabilir. b) Bims, kaynak açısından Türkiye'nin şanslı olarak görülebileceği doğal bir yapı malzemesidir. Birbiri ile bağlantısız boşluklu yapısı sayesinde yüksek ısı yalıtımı ve ses tutuculuğuna sahiptir. Düşük birim hacim ağırlığı nedeniyle duvar ve döşemelerde blok olarak kullanıldığında taşıyıcı sisteme binen yükü azaltmakta, hafif beton olarak kullanıldığında da demirden belli oranda tasarruf edilmesini sağlamaktadır. Isıl genleşme ve rötre değerlerinin düşük olması ona iklim koşullarına karşı belli oranda dayanıklılık kazandırmaktadır. Erime noktasının yüksekliği ve belli bir sıcaklığa kadar iç yapısında herhangi bir bozulma olmaması, onu yangına karşı yüksek mukaveetli kılmaktadır. Bu avantajlarının yanında, diğer hafif yapı malzemelerinde de görülebileceği üzere, su etkisi karşısında tutarlı bir davranış sergileyememesi, belli ortamlarda kullanılmasını sakıncalı kılmaktadır. c) Gazbeton, boşluklu yapısı sayesinde - bims gibi - yüksek ısı yalıtımı ve ses emiciliği sağlamaktadır. Erime noktası, diğerlerine göre biraz daha düşük olmakla beraber, yine de yüksek yangın mukaveeti nedeniyle yanmayan yapı malzemeleri sınıfına girmektedir. Bazik yapıda olan gazbetonun malzeme yapısı, asitlerle tepkimeye girdiğinde bozulduğundan bu tip ortamlardan uzak tutulması yararlı olacaktır. d) Perlit, bims gibi, hammadde kaynağı açısından Türkiye'nin şanslı olduğu başka bir doğal yapı malzemesidir. Basınç mukaveetinin aşın düşük olması nedeniyle tek başına taşıyıcı olarak kullanılamamakta, bunun yanında çeşitli olumlu özellikleriyle iyi bir dolgu malzemesi olarak göze çarpmaktadır. Genleştirilme işleminden sonra ağırlığı, dolayısıyla dolgu malzemesi olarak yapıya aktardığı yük büyük ölçüde azalmaktadır. Ayrıca kolay işlenebilirliği, yüksek ısı ve ses tutuculuğu ve alçı katkısıyla yüksek yangın mukaveetine sahip olması diğer olumlu özellikleri olarak sayılabilir. Bunun yanında suya karşı aşın duyarlı olması, uygulamada çeşitli sorunlara neden olabilmekte ve ek tedbirlerin alınmasını gerektirmekte, dolayısıyla maliyetin artması gündeme gelebilmektedir. Aslında her yapı malzemesinin avantajları ve dezavantaj lan bulunmaktadır ve standartlara uygun üretilip, belirtilen ortam şartlarında kalifiye işçilikle uygulanan her yapı malzemesi kendisinden beklenen performansı göstermektedir. Önemli olan, yapı malzemesi tasarımında, seçiminde ve uygulanmasında bilimsel etiğe uygun bir yaklaşımda bulunabilmektir. xıvA COMPARATIVE STUDY OF BRICK, PUMICE CONCRETE, AUTOCLAVED AERATED CONCRETE AND PERLİTE CONSTRUCTION MATERIALS INCLUDING PHYSICAL, CHEMICAL AND MECHANICAL PROPERTIES