Proje Numarası:  221M105

Destekleyen Kuruluş: TÜBİTAK

Proje Yöneticisi: Dr.Öğr.Üyesi Elif Uğurlu Sağın

Araştırmacılar: Dr.Öğr.Üyesi Korhan Deniz Dalgıç, Öğ.Gör.Dr. Kerem Şerifaki

Danışman: Prof.Dr. Hasan Böke

Bursiyerler: Ar.Gör. Tuğçe Işık, Güngör Muhammed Serin

Proje Bütçesi: 412.522 TL

Proje Dönemi: 15.11.2021-15.11.2023

Proje Özeti:

Tarihi hidrolik kireç harçları hava kireci ve volkanik kökenli doğal puzolanlar veya pişmiş toprak kökenli suni puzolanların karıştırılması ile hazırlanmışlardır. Tarihi harçların üretimi sırasında sönmüş kireç veya sönmemiş kireç kullanımına dayanan iki yöntem uygulandığı bilinmektedir. Harçların sönmüş kireç kullanılarak hazırlandığı ilk yöntemde kireç, harç üretiminin öncesinde söndürülmüş ardından agregalar ve su ile karıştırılmıştır. İkinci yöntemde ise sönmemiş kireç ile agregaların karıştırılmış, su bu işlemin ardından ilave edilmiştir. Bu yöntem, kirecin söndürülmesi sırasında ortaya çıkan yüksek ısı nedeniyle uluslararası kaynaklarda “hot lime mix” olarak adlandırılmıştır. Tarihi kaynaklarda harç üretimi ile ilgili çeşitli tavsiyeler yer almış olsa da tarihi kireç harçlarının hazırlanmasında bu yöntemlerden hangisinin tercih edilmiş olduğu ile ilgili kesin bir bilgi bulunmamaktadır. Ayrıca, üretim yöntemlerinin harçların fiziksel, mikroyapısal ve hidrolik özelliklerine ve ayrıca yapı birimleri içerisindeki davranışlarına etkisi henüz net olarak ortaya çıkarılmamıştır.

Bu çalışmanın amacı, tarihi yapıların koruma-restorasyon çalışmalarında güvenle kullanılmak üzere, tarihi kireç harçlarına uyumlu nitelikte hidrolik harçların üretilmesidir. Bu amaç doğrultusunda, tarihi kaynaklarda belirtilmiş olan iki farklı üretim tekniği, tarihi kireç harçlarında kullanıldığı en fazla tespit edilmiş kireç/agrega oranları ile laboratuvar ortamında üretim yapılacak ve üretilen harçların özellikleri ve yapısal elemanlardaki davranışları belirlenecektir. Böylelikle, tarihi yapı malzemeleri ile uyumlu onarım harçlarının sahip olması gereken nitelikleri belirlenecektir. Çalışma, aynı zamanda tarihi kireç harçların özgün üretim yöntemlerinin geriye dönük olarak belirlenebilmesine ışık tutacaktır.

Çalışma yöntemi, harç örneklerinin hazırlanması ve hazırlanmış örneklerin fiziksel, mikroyapısal, hidrolik ve mekanik özellikleri ile kimyasal ve mineralojik kompozisyonlarının belirli zaman aralıklarında takip edilmesi, harç özelliklerinin tuğla duvar parçalarının basınç ve kayma gerilmeleri altındaki davranışlarına etkisinin belirlenmesi ve elde edilen verilerin değerlendirilmesi aşamalarından oluşacaktır. Örnekler, tarihi kaynaklarda belirtildiği gibi sönmüş kireç ve sönmemiş kireç kullanılmasına dayanan iki farklı yöntem ile hazırlanacaktır. Üretim yöntemlerinin her ikisi için de harçlar, tarihi kaynaklarda ve tarihi kireç harçları ile ilgili geçmiş çalışmalarda en sıklıkla bellirlenmiş olan ağırlıkça 1/3, 1/2 ve 2/3 oranlarında kireç/agrega kullanılarak üretilecektir. İki yöntem ve farklı ham madde kompozisyonlarının hepsi ile hidrolik nitelikte harç üretilmesi hedeflenmektedir. Bu amaçla, harç örneklerinin ham maddeleri olarak: 1. Hidrolik kireç ve kum agregalar, 2. Hava kireci ve doğal puzolanik agrega olarak pomza olarak seçilmiştir.

Hazırlama yöntemi (sönmüş kireç, sönmemiş kireç), kireç (hava kireci, hidrolik) ve kireç/agrega oranı (1/3, 1/2 ve 2/3) varyasyonlarına göre toplam 9 tip harç üretilecektir. Her bir aralıkta harçların fiziksel, mikroyapısal, mekanik özellikleri, kimyasal ve mineralojik kompozisyonları ve karbonatlaşma dereceleri standart test yöntemleri, SEM-EDS, XRD, XRF, MTC ve MIP analizleri kullanılarak belirlenecektir. 12 ayın sonunda, hidrolik özellikler TGA ile saptanacaktır. Üretilen harçların yapısal davranışları, harman tuğlası ve harç dizileri ile oluşturulacak prizma ve triplet örnekler (tuğla duvar parçaları) üzerinde gerçekleştirilen basınç ve kayma testleri ile incelenecektir.

Harç örneklerin üretimi ve standart test yöntemlerinin kullanılacağı analizler, İYTE Malzeme Koruma Laboratuvarında; prizma ve triplet örneklerin üretimi, İYTE Yapı Mekaniği Laboratuvarında yapılacaktır. Prizma ve triplet numunelerin üretiminde etkili parametrelerin ortaya çıkarılması için Spearman Metodu kullanılarak duyarlılık analizi yapılacaktır. SEM-EDS, XRD, XRF, TGA ve MTC analizleri İYTE Malzeme Araştırma Merkezinde gerçekleştirilecektir. MIP analizi ODTÜ Mer-Lab’da yapılacaktır.

Çalışma sonucunda, aynı ham madde tipleri ve oranlarıyla ve iki farklı teknikte ve üretilen hidrolik harçların özellikleri ve yapısal davranışları tespit edilerek benzer ve farklı yanları ortaya konulacaktır. Harç üretim parametreleri ile basınç dayanımını ilişkilendirerek harç karışımı tasarımında kullanılma potansiyeli olan grafik abaklar üretilecektir. Prizma ve triplet numuneler için üretim yöntemi farklılığı gibi çalışmanın özgün yanlarını dikkate alan dayanım tasarım modelleri önerilecektir. Ayrıca,ülkemiz doğal kaynaklarının kullanılması ile üretilecek bu harçlar, kültür mirasının en önemli parçası olan tarihi yapıların korunması ve gelecek nesillere özgün malzeme nitelikleri zarar görmeden aktarılmasına katkı sağlayacaktır.