Ahmet ERSEN, Erol Gürdal, Ahmet GÜLEÇ, Nilüfer YÖNEY BATURAYOĞLU, Işıl PEKMEZCİ POLAT, İrem VERDÖN

An evaluation of the binders and aggregates used in artificial stone architectural claddings and elements in Late 19th-early 20th centuries

‘Yapay taş’ olarak tanımlanan malzeme, 19. yüzyıl sonu ve 20. yüzyıl başı mimarlığında özellikle dış cephelerde sıklıkla kullanılan, bağlayıcı, agrega ve diğer bazı katkılardan oluşan ve doğrudan yüzeylere uygulanan ya da kalıplara dökülerek hazırlandıktan sonra yüzeylere sabitlenen, bir kaplama ve bezeme malzemesi ve tekniğidir. 19. yüzyılda gerçekleşen Endüstri Devrimi’nin de etkisiyle standartlaşan ve serileşen mimarlık üretimi, gerektirdiği iş gücü ve süre nedeniyle maliyeti yüksek geleneksel sistemlerden uzaklaşarak, döneminin dinamikleşen sosyal, ekonomik ve kültürel yapısına uygun malzeme ve uygulama yöntemlerinin arayışına girer. Ortaya çıkan çözümlerden biri, pahalı ve yavaş geleneksel taş işçiliği yerine benzer görüntüye sahip, daha hızlı ve seri olarak üretilebilen yapay taş teknolojisidir. Bu araştırmanın amacı, sözü edilen dönemde yapı dış cephelerinde kullanılan yapay taşları, bunları oluşturan bağlayıcı ve agregaların sınıflamasına dayalı olarak mimarlık ve koruma bilimi açısından değerlendirmektir. Yapı dış cephelerinin mimari, malzeme ve uygulama niteliklerine odaklanan incelemeler sonucu arazi çalışmasında, döneminin özelliklerini yansıtan yapılar seçilerek, yapı dış cephelerinin mimari düzeni içinde yer alan farklı yapay taş uygulamalarından örnekler alınmıştır. Yapay taş başlığı altında farklı sıva teknikleri ile kabartma bezekli mimari elemanlar ele alınmaktadır. Benzer harç ve sıvalar için literatürde önerilen çalışma programları esas alınarak ilgili ulusal ve uluslararası standartlara uygun olarak gerçekleştirilen deneylerle, temelde hidrolik nitelik taşıyan harçlardan oluşan bu örneklerin fiziksel, hammadde ve mineralojik özellikleri belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar bağlayıcıların hidrolik niteliğe sahip olduğunu göstermektedir. Bunların bir bölümü yapay olarak üretilmiş çimentolar, diğerleri ise sukireçleri ve/veya opal gibi doğal veya tuğla tozu, kül, odunkömürü, curuf gibi yapay puzolanik katkılı yağlı kireçlerdir. Bazı bağlayıcılarda rastlanan magnezitin (MgCO3 ), kireç harçlarının mekanik özelliklerini yükselttiği bilinmektedir. 1850’lerden başlayarak bağlayıcının priz süresini düzenlemek amacıyla klinkerin çimentoya dönüştürülmesi sırasında katıldığı bilinen alçıtaşının (kalsiyum sülfat, CaSO4 .2H2 O) XRD ve SEM-EDS gibi ileri analiz yöntemleriyle belirlenen varlık ve oranına dayanarak, çimentoların tanımlanması mümkün olmuştur. Yak. %5’den daha yüksek oranda kalsiyum sülfat içeren bağlayıcılar ise, kaynaklarda sıklıkla bahsedilen alçı esaslı bağlayıcı ve/veya çimentolar olarak sınıflandırılmıştır. Genel fiziksel özellikleri bakımından harç ve betonlardan farklı ve sıvalara daha yakın malzemeler olarak nitelendirilebilecek yapay taşların, yoğunluk ve bağlayıcı/agrega oranları daha yüksek, gözeneklilikleri daha düşük ve agrega boyutları daha küçüktür. Tek tabakalı üretilmiş olabilecekleri gibi iki veya üç tabaka halinde de uygulanabilirler. Beklenebileceği gibi, alt kaba sıva tabakalarıyla karşılaştırıldığında, üst ince sıva tabakalarının yoğunluk ve bağlayıcı/agrega oranlarının daha yüksek, agregalarının daha küçük boyutlu ve beyaz kum, kireçtaşı veya mermer kırığı gibi malzemelerin tercih edilmesi nedeniyle daha açık renkli olduğu söylenebilir. Saman, kıtık gibi lifli agregalar ile puzolanik niteliğe sahip yapay agregalara, hidrolik niteliğe sahip sukireci veya çimento bağlayıcılı olanlar dâhil hemen hemen tüm örneklerde rastlanması, geleneksel uygulamaların, geçiş niteliği taşıyan erken modern dönemde halen devam ettiğini ve uygulayıcıların belki de yeni kullanıma giren hidrolik nitelikli bağlayıcılara güven duymadıklarını düşündürmektedir.

Anahtar Kelimeler:

tarihi yapılar, çimento

Geç 19. ve erken 20. yüzyılda yapay taş mimari kaplama ve elemanlarda kullanılan bağlayıcı ve agregalar üzerine bir değerlendirme

The material defined as ‘artificial stone’, frequently used on the façades of the late 19th and early 20th century buildings, is a mixture of binder, aggregate and other additives and may either be applied directly as a coating on wall surfaces or precast in moulds and then attached to façades as decorative architectural elements (1). One of the effects of the Industrial Revolution in the 19th century was a tendency to standardize architectural production, which in turn moved away from time-consuming and costly traditional techniques in search of those in accordance with the dynamic social, economic and cultural structure of the period. One of the resulting solutions was the rapidly mass-produced artificial stones that replaced the traditional stone masonry. The aim of this research is to evaluate the use of artificial stone on the exterior façades of buildings dated to turn of the last century in terms of architecture and conservation science, focusing on the classification of their constituent binders and aggregates. The experiments, conducted according to related national and international standards based on research programs recommended for similar mortar and plaster samples in literature, enabled the determination of the physical, raw material and mineralogical characteristics of the samples. Results indicate that all the binders have hydraulic quality, some being artificial cements and/or natural water limes and others being fat limes, mixed with mostly artificial pozzolanic additives. The identification of calcium sulphate enabled the classification cements as opposed to limes. Compared to mortars and concretes, the aggregates are smaller in size and usually lighter in colour, such as white sand, and crushed marble and lime stone. The use of fibrous aggregates as well as artificial pozzolanic aggregates with hydraulic binders including cements, on the other hand, may indicate the continuity of tradition and/or distrust in these new materials.

Keywords:

historic buildings, cement,

PDF

___

BATURAYOĞLU YÖNEY, N. (2008) 19. Yüzyıl Sonu ve 20. Yüzyıl Başı Yapı Cephelerinde Kullanılan Yapay Taşların Mimarlık ve Koruma Bilimi Açısından Değerlendirilmesi, unpublished Ph.D. Dissertation, Institute of Science and Technology, İstanbul Technical University, İstanbul.
BATURAYOĞLU YÖNEY, N., ERSEN, A. (2009a) 19. Yüzyılın Sonu ve 20. Yüzyılın Başında İstanbul’da Yapı Dış Cephelerinde Kullanılan Yapay Taşların Mimari Değerlendirmesi 1, Restorasyon Konservasyon Çalışmaları (2) 21-31.
BATURAYOĞLU YÖNEY, N., ERSEN, A. (2009b) İstanbul’da 19. Yüzyıl Sonu ve 20. Yüzyıl Başında Kullanılan Erken Çimentolar, Mimarlıkta Malzeme (13) 53-65.
BISCONTIN, G., et al. (2002) Characterization of Binders Employed in the Manufacture of Venetian Historical Mortars, Journal of Cultural Heritage (3) 31-7.
Blocs et Murs en Béton-Pierre Artificielle et Décoration Élémentaire (1930) GPC, Brussels.
BÖKE, H., et al. (2006) Characteristics of brick used as aggregate in historic brick-lime mortars and plasters, Cement and Concrete Research (36) 1115-22.
BURN, R. S. (1871/2001) Masonry Bricklaying and Plastering: Theoretical and Practical, Donhead, UK.
CALLEBAUT, K., et al. (2001) Nineteenth century hydraulic restoration mortars in the Saint Michael’s Church (Leuven, Belgium) natural hydraulic lime or cement? Cement and Concrete Research (31) 397-403.
COWPER, A. D. (1927/2000) Lime and Lime Mortars, Donhead, UK. Decorated Renders around 1900 in Europe: Technological Studies and Principles of Conservation and Restoration (1999) EU-Rendec, Vienna.
ECKEL, E. C. (1912/2005) Cements, Limes and Plasters, Donhead, UK.
ELSEN, J. (2006) Microscopy of historic mortars – a review, Cement and Concrete Research (36) 1416-24.
FRANZINI, M., et al. (2000). A procedure for determining the chemical composition of binder and aggregate in ancient mortars: its application to mortars from some medieval buildings in Pisa, Journal of Cultural Heritage (1) 365-73.
GENESTAR, C. et al. (2006) Analytical Characterisation of Ancient Mortars from the Archaeological Roman City of Pollentia, Analytica Chimica Acta (557) 373-9.
GÜLEÇ, A. (1992) Bazı Tarihi Anıt Harç ve Sıvalarının İncelenmesi, unpublished Ph.D. Dissertation, Institute of Science and Technology, İstanbul Technical University, İstanbul.
GÜLEÇ, A., ERSEN, A. (1998) Characterization of Ancient Mortars, Evaluation of the Simple and Sophisticated Methods, Journal of Architectural Conservation (1) 56-67.
HUGO, V. (1832) Notre-Dame de Paris, Project Gutenberg, http://www. gutenberg.org/etext/2610.
JEDRZEJEVSKA, H. (1981) Ancient Mortars as Criterion in Analysis of Old Architecture, Mortars, Cements & Grouts in the Conservation of Historic Buildings, Roma; 311-29.
LAWRENCE, C. D. (2004) The Constitution and Specification of Portland Cements, Lea’s Chemistry of Cement and Concrete, ed. P.C. Hewlett, 131-93.
MASSAZZA, F. (2004) Pozzolana and Pozzolanic Cements, Lea’s Chemistry of Cement and Concrete, ed. P.C. Hewlett; 471-635.
MIDDENDORF, B., et al. (2005) Investigative Methods for the Characterisation of Hisoric Mortars RILEM TC 167-COM, Materials and Structures (38) 761-9; 771-80.
MILLAR, W. (1897/2004) Plastering-Plain and Decorative, Donhead, UK.
MOROPOUOLU, A. et al. (2003) Correlation of physicochemical and mechanical properties of historical mortars and classification by multivariate statistics, Cement and Concrete Research (33) 891-8.
MOROPOUOLU, A., et al. (2005) Composite Materials in Ancient Structures, Cement and Concrete Composites (27) 295-300.
ODLER, I. (2004) Hydration, Setting and Hardening of Portland Cement, Lea’s Chemistry of Cement and Concrete, ed. P. C. Hewlett; 241-297.
PASLEY, C. W. (1838/1997) Observations on Limes, Donhead, UK.
PECCHIONI, E., et al. (2005). Artificial Stones in Florence Historical Palaces Between the XIX and XX Centuries, Journal of Cultural Heritage (6) 227-33.
RAYMOND, A. M. (1908) Notes Pratiques et Résumés sur l’Art du Constructeur en Turquie, Della Rocca, Alexandria.
RILEM TC 167-COM COM C1 (2001) Assessment of mix proportions in historical mortars using quantitative optical microscopy, Materials and Structures (34) 387-8.
SABBIONI, C., et al. (2001) Atmospheric deterioration of ancient and modern hydraulic mortars, Atmospheric Environment (35) 539-548.
SICKLES, L.B. (1981) Organics vs. Synthetics: Their Use as Additives in Mortars, Mortars, Cements and Grouts in the Conservation of Historic Buildings, Rome; 25-52.
TEUTONICO, J. M. (1988) A Laboratory Manual for Architectural Conservators, ICCROM, Rome.
TS EN 1936 (2001) Doğal taşlar, deney metotları, gerçek yoğunluk, görünür yoğunluk, toplam ve açık gözeneklilik, TSE, Ankara.
TS EN 12407 (2002) Doğal taşlar, deney metotları, petrografik inceleme, TSE, Ankara.
TS EN 12620 (2003) Beton agregaları, TSE, Ankara.
TUNÇOKU, S. S. (2001) Characteriztion of Masonry Mortars Used in Some Anatolian Seljuk Monuments in Konya, Beyşehir and Akşehir, unpublished Ph.D. Dissertation, Institute of Natural and Applied Sciences, METU, Ankara.
TUNÇOKU, S. S., CANER-SALTIK, E. N. (2006) Opal: A rich additives used in ancient lime mortars, Cement and Concrete Research (36) 1886- 93.
VERRALL, W. (2000) The Modern Plasterer, Donhead, UK.
VICAT, L. J. (1837/1997) Mortars and Cements, tr. by J. M. Smith , Donhead, UK.
VITRUVIUS, M. P. (1990) Mimarlık Üzerine On Kitap, tr. by S. Güven, Şevki Vanlı Mimarlık Vakfı Yayınları, Ankara.