Bazı kumtaşı, kireçtaşı ve tüflerde kimyasal yöntemlerle sağlamlaştırma üzerine bir araştırma
A Research about consolidation of some sandstone limestone and tuffs
- Tez No: 101025
- Danışmanlar: PROF.DR. EROL GÜRDAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mimarlık, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2000
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 118
Özet
BAZI KUMTAŞI, KİREÇTAŞI VE TÜFLERDE KİMYASAL YÖNTEMLERLE SAĞLAMLAŞTIRMA ÜZERİNE BİR ARAŞTIRMA ÖZET Tarih, yaşanılan dönemi daha iyi anlayabilmek ve daha doğru yaşayabilmek için insanlara her zaman ışık tutmuştur. Bu rehberliğini ise, geçmişten günümüze ulaşan tarihi belgelerle ve ayakta durmaya çalışan yapılarıyla tarihi çevreyle yapmaya çalışır. Geçmişe ait bilgileri, bugüne ulaşmış bir yapıdan elde edebilmek, yazdı bir kaynaktan elde etmekten daha kolay ve doğru olur. Binalar, malzemeleriyle, uygulama teknikleriyle, strüktürleriyle yapıldıkları döneme ışık tutarak karanlıkta kalan noktalan aydınlatırlar ve böylelikle kültürün gelişimine katkıda bulunurlar. Bu noktada, tarihi binaların neden korunması gerekliliği de açığa çıkmış olur. Koruma çalışmalarının esaslarına geçmeden önce, insanlara bir koruma bilincinin aktarılması gerekir. Bu da ancak, mevcut yönetim politikalarının değişmesiyle ve gereken eğitim yöntemlerinin uygulamaya geçmesiyle mümkün olabilir. Yapılan koruma çalışmaları belli bir süreçten oluşur. Bu süreç, yapının kimliğinin belirlenmesi, tarihi yapısının araştırılmasını kapsayan belgeleme çalışmasını, yapının mevcut durumunun, hasarlarının belirlenmesini kapsayan teşhis çalışmasını, gereken temizleme işlemlerinin yürütüldüğü temizleme aşamasını, binanın durumuna göre gerektiği zaman yapılacak sağlamlaştırma çalışmasını ve plastik onarımları ve en nihayetinde sağlamlaştırma sonrası yüzey bakım ve onarımım kapsar. Tarihi binaların yapımında çok çeşitli doğal taşlar kullanıla gelmiştir. Doğal taşlar jeolojik oluşumlarına göre üç sınıfta toplanırlar: Püskürük, tortul ve metamorfik taşlar. Püskürük taşlar, magmanın soğuması ve katılaşması sonucunda oluşurlar. Tortul taşlar, daha önceden oluşmuş taşların kimyasal ve organik ayrışmaya uğrayıp, rüzgar ve sularla taşınarak çökelmeleriyle oluşurlar. Metamorfik taşlar ise, püskürük veya tortul taşların magma kütlesinin altında değişime uğraması sonucunda oluşurlar. Bu araştırmanın deneysel çalışma safhasında kullanılan doğal taşlar olan kumtaşı ve kireçtaşı ve tortul taşlar sınıfından, tüfler ise püskürük taşlar sınıfindandır. Fiziksel özelliklerine göre kumtaşı ve kireçtaşımn gözenekliliği daha az iken, tüfler daha boşluklu ve daha hafif malzemelerdir. Tüflerin yapı malzemesi olarak kullanımı, doğal bir oluşum olan Kapadokya yöresinde fazlasıyla yoğun bir şekilde gözükmektedir. Kumtaşı ve kireçtaşı ise hem tarihi binaların ana malzemesi olarak hem de süsleme ve kaplama işlerinde oldukça fazla kullanılmış taşlardır. Doğal taşların bozulmaları birçok nedenden kaynaklanmaktadır. Bozulma nedenleri iç ve dış nedenler olmak üzere ikiye ayrılır. İç nedenler, binanın strüktürel yapısını, zemin oturmalarım, malzemenin ocaktan çıkarma, kesme yönünü vs. kapsar. Dış nedenler ise, fiziksel, kimyasal ve mikrobiyolojik bozulmalar ile insanların neden olduğu bozulmaları kapsar. Yapıların bozulmalarına neden olan birincil faktörler, fiziksel ve kimyasal bozulmalardır. Bunlar, sıcaklık değişimleri, hava kirliliği, suyun neden olduğu etkenlerdir. Sıcaklık değişimleri, taşm bünyesinde bulunan farklı minerallerinin, ıxfarklı ısıl genleşmeleri yüzünden taşın çatlamasına neden olmasıyla taşa zarar verirler. Hava kirliliği, havada mevcut zararlı gazların neden olduğu asitlerin taşın bünyesine girerek ona zarar vermesi şeklinde taşta bozulmalara neden olur. Taşların bozulmalarına neden olan belki de en önemli faktör sudur. Su, çeşitli yollarla taşın bünyesine girerek gerek donma-erimeyle, gerekse tuzların çözünme ve kristallerime döngüleriyle taşın zarar görmesine sebep olur. Mikrobiyolojik bozulmalar, su yosunlan, likenler vs. gibi bitkilerin kökleriyle taşın gözeneklerine zarar vermeleriyle oluşurlar. İnsanların neden oldukları bozulmalar ise, binanın strülctürüne yapılan müdahaleler (ekler, boşaltmalar vs.) ile yanlış ve cahilce yapılan temizleme ve onaran çalışmalarından kaynaklanırlar. Yapılarda bütün bu nedenlerden dolayı oluşan hasarlar, önlem alınmadığı takdirde yapının ya da tarihi bir anıt ya da heykelin zarar görmesine ve yok olmaya yüz tutmasına neden olurlar. Bunu önlemek için çeşitli koruma işlemleri vardır. Koruma süreci birçok işlemi bünyesinde barındırır. Daha önce de belirtildiği gibi bu süreç, belgeleme, teşhis, temizleme, sağlamlaştırma, plastik onarımlarla yüzey koruma ve bakımdır. Yapınm bozulma durumuna göre bu işlemlerin hepsi veya bir kısmı uygulanır. Genelde yapılarda çok mecbur kalınmadıkça sağlamlaştırma çalışması yapılmamaktadır. Öncelikle bozulmayı geciktirecek önlemler alınır ve yapmın temizlemesi yapılır. Çünkü bir sağlamlaştıncı maddeyle başarıya ulaşabilmek için, ondan beklenen birçok özellik vardır. Derin penetrasyon yapması, taşla tepkimeye girdiğinde zararlı yan ürünler oluşturmaması, taşın görünümde bir değişiklik yapmaması, uygulamasının kolay olması, maliyetinin düşük olması, tersinir olması gibi. Bütün bu beklentileri tamamıyla yerine getirebilen bir sağlamlaştıncı bulmak çok zordur. Hatalı bir malzeme seçimi sonuçta telafisi mümkün olmayan hasarlara neden olabilir. Binanın hiçbir müdahale yapılmadığı durumundan daha kötü bir sonuca gidilebilir. Bu yüzden de sağlamlaştırma karan hemen verilmez. Bunun için, birçok bilim dalından uzmanların fikir birliğine varması gerekir. Taşların sağlamlaştırılmasında kullanılan malzemeler ikiye ayrılırlar: inorganik ve organik sağlamlaştıncılar. Organik sağlamlaştıncılar da kendi içinde doğal ve sentetik olmak üzere ikiye ayrılır. Doğal organik sağlamlaştıncılar mumlardır. Sentetik organik polimerler ise termoplastik ve termosetting reçineler ve silan siloksanlardır. Termoplastik reçineler; silikonlar ve akrilikleri kapsarken, termosetting reçineler de epoksileri kapsar. İnorganik sağlamlaştıncılar, ilk sağlamlaştırma çalışmalarında kullanılmış malzemelerdir. Uygulandıktan taşta iyi penetrasyon sağlayamamalan, reaksiyonlar sonucunda taşa zarar verecek suda çözünür tuzlan yan ürün olarak oluşturmalan ve taşın porozitesini etkiyerek su buhan geçirimliliğim önlemeleri nedeniyle günümüzde kuUanılmamaktadırlar. Bunun yanında uzun süre dayanımlarının olması ve uygulama sonrasında taşın doğal bağlayıcısına benzer yapay çimento oluşturmalan da göz ardı edilmeyecek olumlu yönleridir. Mumlar da yine erken uygulamalarda kullanılmış malzemelerdir. Taşın buhar geçirgenliğim engelleyerek yüzeyde film tabakası oluşturmalan, sağlamlaştırma çalışmalarında tercih edilmemelerine neden olmuştur. Son yıllarda yapılan uygulamalarda en çok tercih edilen ürünler organik sağlamlaştıncılardır. Bunlar taşa derin penetrasyon yaparak, taşın bağlayıcı çimentosunu yeniden oluşturur ve kopmuş parçacıkların tekrar bir araya gelmesini sağlarlar. Taşın özelliklerine ve görünümüne etki etmeyerek taşa hem su iticilik özelliği kazandırırlar hem de taşı sağlamlaştırırlar. Araştırma kapsamında yapılan deneysel çalışmada ise, seçilmiş kumtaşı, kireçtaşı vetüflerin öncelikle fiziksel özellikleri tayin edilmiştir. Daha sonra taşlara, %18'lik sodyum sülfat dekahidrat tuz çözeltisiyle eskitme yapılarak, fiziksel özellikleri tekrar belirlenmiştir. En son aşamada ise, taşlara bir akrilik reçinesi ve silikon esaslı bir su itici ile iyileştirme çalışması yapılarak sonuçları incelenmiştir. Kullanılan malzemelerin taşların görünümünde çok büyük bir değişiklik yapmadığı ve porozitesini bozmadığı görülmüştür. Su emme oranlarım ise büyük ölçüde azaltarak taşlara su iticilik özelliği kazandırılmıştır. xı
Özet (Çeviri)
A RESEARCH ABOUT CONSOLIDATION OF SOME SANDSTONE, LIMESTONE AND TUFFS SUMMARY Natural stones are the oldest building materials. They have been used for buildings for ages. This study consists of two parts. In the first part, bibliography research was made and in the second part, experimental work was conducted about some natural stones, which are sandstone, limestone and tuff. Natural stones are divided into three groups according to their geological formations: Igneous, sedimentary and metamorphic rocks. The stones that are used in this study, sandstones, limestones and ruffe are sedimentary rocks The increasing interest in the conservation of historic structures and the accelerating deterioration of the stone of exposed sculptures and buildings have necessitated the understanding of the mechanisms responsible for stone decay, to design the possibilities of optimum stone protection. As this case with other materials, stone experiences change upon exposure to natural weathering. As long as stone is exposed to climate conditions, it undergoes chemical, mechanical, physical processes or biological deterioration. These are extrinsic factors. There are also intrinsic factors causing deterioration. They are the structural design and construction techniques, the quarry and quarry techniques of the stone, settlement of the building etc. The most important deterioration causes are extrinsic factors. They include salt crystallization cycles, chemical attack by acidic substances which are either naturally occurring constituents of the atmosphere or introduced by industrial and automotive combustion, freezing of water in the macro pores and the capillaries in the stone, the microbiological growth on the stone, such as bacteria, algae and fungi, repeated wetting and drying of stone, thermal stresses caused by differential thermal expansion of some mineral constituents and abrasion due to wind or windborne particles or human contact. As a consequence of the interacting effects of the chemical and the mechanical weathering, the stone can lose its cohesion to such a degree that is physical survival is imperilled and a treatment is necessary to restore its integrity. In such cases, consolidation could become part of the conservation process. This process includes these steps: research of the consolidation experiments, diagnose, cleaning, consolidation and surface protection. Consolidation is an in-depth treatment that re establishes the cohesion between grains of the deteriorated stone. The consolidant is usually applied as a liquid, which is intended to penetrate deeply into the stone and deposit an additional binding agent, which will reinstate the stone's cohesion. Besides its consolidating value, a consolidant should meet basic performance requirements concerning compatibility with stone, effect on moisture transfer, effect on stone porosity, durability, depth of penetration and effect on appearance. The stone consolidants are divided into two groups according to their chemical contents. They are inorganic and organic consolidants. Organic consolidants are also xndivided into two groups: they are synthetic and natural organic materials. Synthetic organic materials are thermoplastic and thermosetting resins and alkoxy silanes. Thermoplastic resins are acrylics and silicones and thermosetting resins are epoxies. Inorganic materials such as soluble glass, water glass, limewater, barium hydroxide etc. have been used as stone consolidants since 19th century. Despite more than a century of experience in the application of various chemical substances to consolidate stone, little success has been achieved with inorganic materials. Although well intended, their use often accelerated the deterioration process rather than reducing it. Siliceous consolidants and alkaline earth hydroxides are the primary inorganic materials used in stone consolidation. Other inorganic materials, including hydrofluoric acid, aluminium sulphate, zinc and aluminium stearates, phosphoric acid and phosphates have been used a lesser extent to consolidate stone. Waxes have been used to treat and protect stone for many centuries. They have been used in the form of solution or in the form of melted mixtures. Waxes can be considered as protective coatings rather than impregnants. The drawbacks of waxes are; insufficient depth of penetration, their tendencies to soften at high temperatures and to attract dirt. In addition, the impregnated wax can rarely be removed when there is a need for application of other materials. Synthetic organic polymers are formed by polymerisation of monomers, which are the low molecular weight compounds. Although some synthetic organic consolidants significantly improve the mechanical properties of the disintegrated stone they slowly deteriorate in the presence of oxygen and light. Synthetic organic polymers consist of acrylic polymers, acrylic copolymers and epoxies. Alkoxy silanes have received the most attention recently due to their successful performance as stone consolidants. Alkoxy silanes are a family of monomelic molecules that have the ability to hydrolyse with water and condense to produce either silica or chains of alkyl polysuoxanes. The type of alkoxy silanes commonly used as stone consolidants are tetra-ethoxy silane (ethyl silicate or silicic acid ester), triethoxy methyl silane, trimethoxy methyl silane. When the alkoxy silanes are deposited in the stone, polymerisation proceeds by two steps, which are hydrolysis and condensation. At the end of that process siloxane linkages ( - Si - O - Si - ) are formed which provide strengthening effect. The characteristics of an ideal stone preservative are given below: 1. It must penetrate easily and deeply into the stone, and remain there on drying. 2. It must not concentrate on the surface so as to form a hard crust, but must, at the same time, harden the surface sufficiently to resist erosion. 3. It must prevent penetration of water and at the same time allow water vapour to escape. 4. It must not discolour or in any way alter the natural appearance of the stone. 5. It must expand and contract uniformly with the stone so as not to cause flaking. 6. It must be non-corrosive and harmless in use. 7. It must be economical in material and labour of application. 8. It should retain its preservative effect for a long time. 9. It must be reversible. xniHowever, there is no one product that is able to fulfil all the requirements for stone consolidation at the same time, because these requirements are contradictory. The experimental works, which were conducted in this dissertation thesis, consist of capillary water absorption, water absorption, unit weight, transmission of water vapour and elasticity modulus. After conducting these tests, ageing tests were conducted by means of salt crystallization cycles. Then the physical properties tests were determined after ageing tests. Finally two consolidants were impregnated to the stones, which were an acrylic resin (Paraloid B72, %5 in toluene, an acrylic copolymer ROHM and HAAS) and a water repellent (Wacker 190S). It was seen that they highly reduced the stone's water absorption. It was concluded that they were provided a fair consolidation and good water repellency. xrv
Benzer Tezler
- Alanözü ve Habiller (Karaman) yöresi barit zuhurlarının jeolojik,mineralojik ve jenetik incelemesi
Geological mineralogical and genetic studies on the barite occurrences in the Alanözü and Habiller (Karaman) discrit.
İSRAFİL KAYABALI
Doktora
Türkçe
1992
Jeoloji MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET AYHAN
- Fethiye Tlos antik kenti çevresi kil potansiyelinin araştırılması
Clay petential studies around of Tlos antiqe city (Fethiye)
BAŞAK SERT URUŞAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Jeoloji MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜMTAZ ÇOLAK
- Çamtepe Köyü (Menderes-İzmir)çevresindeki ortaç sülfidasyon cevherleşmesi ve alterasyon verilerinin incelenmesi
The intermediate sulfidation mineralization around Çamtepe Village (Menderes-İzmir) and investigation of the alteration data
TOLGA AYZİT
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Jeoloji MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET AKBULUT
- Çakmak köyü (Keban) çevresindeki magmatik ve kontak metazomatik kayaçların petrografik ve petrolojik incelenmesi
Petrographical and geochemical investigation of the magmatic and contact metasomatic rocks in the vicinity of Çakmak village
MELEK URAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Jeoloji MühendisliğiFırat ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. SEVCAN KÜRÜM