Tarihi yapıların onarımında kullanılmak üzere puzolan katkılı hidrolik kireç esaslı onarım harcı üretilme olanaklarının araştırılması

Kireç, tarihi yapıların özgün kargir duvar harçlarında yüzyıllar boyunca tercih edilmiş en eski bağlayıcı türlerinden biridir. Kirecin zaman içerisinde iç ve dış etkenler sonucu uğradığı bozulma; eserin yapısall bütünlüğünü tehlike altına sokmakta ve onarımları gerekli kılmaktadır. Yapılan restorasyon uygulamalarında kireç harçlarının, uzun hazırlık periyodu gerektirmesi, suya dayanıksız ve mekanik açıdan yetersiz olması, ilgili kurumların tarihi yapıların onarımlarında portland çimento ile birlikte kullanımının tercih edilmesine neden olmaktadır. Özgün harç özelliklerine uyumlu olmayan benzer müdahaleler tarihi yapılara geri dönüşü olmayan zararlar vermektedir. Bu noktada dayanım ve dayanıklılığının daha yüksek olduğu bilinen ve piyasada rahatlıkla bulunabilen, aynı zamanda ekonomik olan doğal hidrolik kireçler soruna çözüm olabilir niteliktedir. Doğal hidrolik kireç harçlarının bünyesinde bulundurduğu yüksek kalsiyum hidroksit miktarı sayesinde puzolan katkılarıyla daha yüksek performans gösterebildiği yapılan deneysel çalışmalar kapsamında kanıtlanmıştır. Nitekim doğal ve yapay puzolan kaynakları bakımından oldukça zengin olan ülkemizde mevcut olan bu tip malzemelerin kullanımıyla özgün harç özelliklerine uygun onarım harçlarının elde edilmesinin hem çevresel olumlu etkileri hem de restorasyon ve madencilik sektörleri için ekonomik getirileri olacaktır. Bu noktada özen gösterilmesi gereken asıl konu, yapıda uygulama yapılmadan öncelerken ve geç dönemde puzolan katkılı hidrolik kireç harçlarının davranış özelliklerinin kapsamlı bir biçimde araştırılarak, ortaya koyulması gerekliliğidir. Araştırma kapsamında tercih edilen deneysel çalışma yöntemi iki aşamada gerçekleştirilmiştir. İlk aşamada doğru malzemelerin seçilebilmesi için literatür araştırmaları ve ön deneyler ortaya koyulmuştur. Puzolan seçimi için, yerli üreticilerden elde edilen beşi doğal, üçü yapay olmak üzere sekiz farklı puzolan TS25 standardı kapsamında puzolanik aktivite deneyine tabi tutulmuştur. Doğal puzolanlar volkanik tüf, perlit ve pomza; Yapay puzolanlar ise genleştirilmiş perlit, metakaolen ve tuğla tozudur. Hidrolik kirecin seçimi için ise piyasada bilinen ve kolay bulunabilir dört farklı hidrolik kireç TS 459- 2 standardı kapsamında harç numuneleri üretilerek, mekanik testler sonucunda karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Ön deney sonuçlarına göre puzolan olarak, 7. günde yapılan basınç dayanımı testinde yüksek değerler gösterdiği görülen metakaolen, genleştirilmiş perlit ve volkanik tüf tercih edilmiştir. Puzolanik aktivite deneylerde kullanılan pomza ve perlitin puzolanik aktivite göstermediği görülmüştür. Hidrolik kireç olarak ise en yüksek basınç ve eğilme dayanımı gösterdiği görülen doğal hidrolik kireç deneylerde kullanılmak üzere seçilmiştir. Literatür taramalarında tarihi yapıların harçlarında kullanıldığı görülen bağlayıcı-agrega oranlarına yakın olması aynı zamanda yüksek basınç dayanımı göstermesi açısından 2:3 (1:1.5) oranı benimsenmiş olup; agregaların 1 /3'lük kısmı ince dere kumu, geriye kalan 2 /3'lük kısmı ise iri dere kumu olarak seçilmiştir. Harca eklenilecek su, harçların yayılma tablasında yaptığı yayılma miktarına göre plastik bir kıvam elde edilecek şekilde belirlenmiştir. Deneysel çalışmalar puzolanların doğal hidrolik kireç ile gösterdiği performansı incelemek adına üç ayrı seri halinde üretilerek; farklı kür koşullarının etkisini gözlemlemek amacıyla;o 20 2 C ve % 50 2 bağıl nemli ortamda, o20 2 C'de su içerisinde, Olmak üzere iki farklı ortam koşulunda kürlenmiştir. Deney kapsamında fiziksel ve mekanik deneylerin doğru bir biçimde uygulanmasını sağlamak amacıyla 40x40x 160 mm boyutlarında, toplamda 126 adet numune üretilmiştir. Fiziksel özellikleri belirlenmesi için 28. ve 90. günlerde özgül ağırlık, birim hacim ağırlık, görünür porozite, kütlece su emme, porozite ve komposite deneyleri yapılmıştır. Mekanik özelliklerin belirlenmesi için ise erken ve geç dönem dayanımlarının belirlenebilmesi adına 7, 28 ve 90. Günlerde tek eksenli basınç dayanımı ve eğilmede çekme dayanımı deneyleri uygulanırken; ultrases hızı, elastiklik modülü ve iki farklı malzeme üzerinde aderans dayanımı deneylerinin 28. ve 90. günlerde yapılması uygun görülmüştür. Puzolan katkılı hidrolik kireç harçları üzerinde gerçekleştirilen fiziksel ve mekanik deney sonuçlarına göre;oPuzolanik aktivite deneyine göre metakaolen, genleştirilmiş perlit, tuğla tozu ve farklı volkanik tüflerin 7 günlük deney periyodu sonunda, minimum değer olarak kabul edilen 4 MPa üzerinde basınç dayanımı gösterdiği; ham perlit ve pomzanın ise puzolanik aktivite göstermediği tespit edilmiştir. oFarklı puzolan katkılı hidrolik kireç harcı numuneleri incelendiğinde, suda kürlenen numunelerin mekanik ve fiziksel yönden ortamda kürlenen numunelere göre daha yüksek mekanik ve fiziksel değerlere ulaştığı görülmüştür. oSuda kürlenen puzolan katkılı numunelerin ortamda kürlenen numunelere göre basınç dayanımında 2.4; eğilmede çekme dayanımında 2.1; Ultrases hızında 1.5 kata varan yüksek değerler elde edilmiştir. Her iki kür koşulunda da sırasıyla en yüksek ultrases hızına metakaolen katkılı, genleştilmiş perlit katkılı ve tüf katkılı numunelerde ulaşılmıştır. oOrtamda kürlenen taş ve tuğla yüzey üzerine uygulanmış harç örneklerinden suda kürlenen örneklere göre daha yüksek kopma yükü okunduğu ve kopma türünün harcın kendi içerisinden olduğu saptanmıştır. oBasınç dayanımı deneylerinden alınan verilere göre 90 günde, suda kürlenen farklı puzolan katkılı numunelerin tamamında basınç dayanımı değerleri 10 MPa üzerinde seyretmektedir. Eğilmede çekme dayanımı, aynı periyotta belirtilen referans değerlerin üzerinde seyretmekte; fakat suda kürlenen numunelerin eğilmede çekme dayanımında sürekli artış gözlemlenirken, ortamda kürlenen numunelerin tamamında uzun vadede %10- 30 aralığında değişen oranda düşüş yaşanmıştır. oNumunelerin düktilitesi, basınç dayanımının eğilmede çekme dayanımına oranı üzerinden kalitatif olarak değerlendirildiğinde, ortamda ve suda kürlenen numunelerin düktilitesinin belirtilen referans aralığında olduğu görülmektedir. oMetakaolen katkılı hidrolik kireç harçları, genleştirilmiş perlit ve tüf katkılı numunelere göre her iki kür koşulunda da daha yüksek mekanik özellikler göstermekte; özellikle taş yüzeye yüksek oranda aderans sağlamaktadır. oBazı özgün yapı malzemelerinin birim hacim ağırlık ve özgül ağırlıkları incelendiğinde üretilen harç numunelerinin özgün malzeme özelliklerine uyumlu olduğu görülmektedir. Üretilen harç numunelerinin su emme davranışı ve porozite değerleri incelendiğinde, suda kürlenen numunelerin kireç taşlarıyla kullanımının uygun olabileceği; Ortamda kürlenen numunelerin ise roma dönemi horasan harçlarına yakın değerlerde olduğu ve tuğla yapı malzemesi ile kullanıma uygun olabileceği düşünülmektedir. oPuzolan katkılı harç örneklerinin kapiler ve hacimce su emme oranları incelendiğinde, suda kürlenen puzolan katkılı harçların ortamda kürlenen örneklere göre 2-3 kat arasında değişen oranlarda düşük su emme gösterdiği görülmektedir. oNumunelerin buhar geçirgenlik katsayısı ve porozitesine bağlı korelasyon katsayısı, puzolan katkılı hidrolik kireç harçlarında buhar geçirgenlik direnci ile porozite arasındaki ilişkiyi kanıtlar niteliktedir.