7. ÖNEMLİ YAPI MALZEMELERİ a) Bağlayıcı maddeler (Çimento

1
7. ÖNEMLİ YAPI MALZEMELERİ
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
Bağlayıcı maddeler (Çimento, alçı, kireç)
Taşlar
Metaller
Harç ve beton
Toprak Malzemeler
Ahşap
Organik polimerler
7.1. Taşlar
Yerkabuğunu oluşturan sert ve katı kütlelere taş (kayaç) denir. Taşlar genellikle bir
veya birden fazla mineralin bir araya gelmesi ile meydana gelmişlerdir. Taşlar tarih boyunca
en çok kullanılan ve en iyi tanınan yapı malzemesidir. Kullanım yerleri:
Duvarlar
Kemer ve pencere kornişleri
Zemin, duvar ve çatı kaplamalarında (ince plak halinde, cilalanarak)
Demiryollarında
Agrega yapımında (beton ve yol inşaatında kullanmak üzere)
Taşlar doğal ve yapay olmak üzere iki şekilde elde edilirler. Doğal taşlar, doğadan
kütle olarak elde edilirler. Suni taşlar ise, küçük boyuttaki taşların herhangi bir yapıştırıcı
veya bağlayıcı ile birleştirilerek
istenilen boyutta ve şekilde elde edilen taşlardır (beton,
karo, briket vb.).
Taşlar jeolojik yapılarına ve oluşum tarzlarına göre sınıflandırılırlar.
Tortul (Sedimanter) Taşlar: Her çeşit taş parçalarının ve minerallerinin, çeşitli
sebeplerden dolayı bozulup ve dağılması, daha sonra da değişik yollarla taşınarak bir yerde
çökelmesi sonucu meydana gelen taşlara denir. (dolomit, alçıtaşı, killi şist, kuvarsit, traverten,
kalkarler)
Mağmatik (Püskürük) Taşlar: Mağma denilen ve yer küresi içinde bulunan kızgın
ve erimiş kütleler yer kürenin zayıf bulunduğu noktalardan, özellikle yanardağlardan dışarıya
püskürerek çıkarve havanın tesiri ile soğur. Katılaşarak sert bir yapıya sahip olur. Bazen de
yeryüzüne çıkmadan sertleşir. Bu şekilde oluşan taşlara mağmatik taşlar veya püskürük taşlar
adı verilir. (Granit, siyanit, perlit, bazalt, andezit, süngertaşı)
Başkalaşmış (Metamorfik) Taşlar: Bu taşlar daha önce mevcut olan küçük
kütlelerin ısı ve basınç altında değişmesi sonucu meydana gelmişlerdir. (arduvaz, mermer,
gnays)
Yapı taşlarında arana özellikler:
Basınç ve çekmeye karşı yeterince mukavemet
Donmaya dayanıklılık
Kusursuz olma, boşluksuz olma ve cila tutma
Harca yapışma
İşlenebilme
Aşınmaya dayanıklılık
2
7.2. Metal Malzemeler
Metaller üstün mekanik ve fiziksel özellikleri sebebi ile en çok kullanılan ve en önemli
malzeme sınıfını oluştururlar. Metallerin elastisite modülleri diğer malzemelerinkinin (beton,
ahşap ve plastikler gibi) 20-50 katı, mukavemetleri ise 5-20 katı kadardır. Ham halde
yumuşak ve düşük mukavemetli olmakla beraber alaşımlandırma, soğukta şekil verme ve ısıl
işlem uygulayarak sertlik ve mukavemetleri çok arttırılabilir. Ayrıca üretim sırasında plastik
şekil verme, kaynak, perçin ve vida ile birleştirme gibi uygulamalara elverişlidir. Buna
karşılık diğer malzemelere göre dış etkilere (korozyona) genellikle daha az dayanıklı ve daha
pahalıdırlar.
Uygulamada kullanılan metallerle bunların alaşımlarının türleri binlerin üzerinde olup
her biri belirli amaçlar için geliştirilmiştir. Metaller demirli metaller ve demirli olmayan
metaller olmak üzere iki sınıfa ayrılırlar. Demirli metallerde ana eleman demir olup bunun
yanında karbon daima bir alaşım elemanı olarak bulunur. Bu nedenle bu sınıfa demir-karbon
alaşımları denir.
7.2.1. Demir-Karbon Alaşımları
Ham demir yumuşak ve düşük mukavemetlidir. İçine karbon katılarak sertlik ve
mukavemeti büyük ölçüde arttırılır. Ham demirin çekme mukavemeti 30 kg/mm2 iken %0,8
kadar karbon katılırsa mukavemeti 100 kg/mm2 olur. Ayrıca soğuk işleme veya su verme
işlemi ile bu mukavemet 180 kg/mm2’ye kadar çıkartılabilir. Ayrıca bu alaşımlar normal
halde kolayca işlenip şekil verilir, sonra ısıl işlemle sertlikleri çok arttırılabilir. Bütün bu üstün
özellikleri sebebi ile demir-karbon alaşımları uygulamada en önemli malzeme grubunu
oluştururlar.
7.2.2. Demir Olmayan Metaller
Demir olmayan metallerin bazı üstün özellikleri sebebi ile endüstride önemli
uygulama alanları vardır. Korozyona dayanıklılık, hafiflik, güzel görünüş, yüksek ısıl ve
elektriksel iletkenliklere sahip olduklarından bazı hallerde demir-karbon alaşımlarına tercih
edilirler. Bununla beraber elastisite modülleri, sertlik ve mukavemetleri daha düşüktür.
Endüstride kullanılan metallerin yaklaşık olarak %80-85’i demir-karbon alaşımları, %15-20
kadarı demir olmayan metallerdir. Bu metallerin en önemli sakıncaları pahalı olmalarıdır. Bu
grubun en önemlileri bakır ve bakır alaşımları ile alüminyum ve alüminyum alaşımlarıdır.
Bakır ve bakır alaşımları: Arı bakır yumuşak, plastik işlenebilme özelliği yüksek ve
korozyona dayanıklıdır. Yapılarda çatı kaplama malzemesi olarak kullanılır. Yüksek ısıl
iletkenliği sebebi ile ısıtma ve soğutma sistemleri üretiminde, yüksek elektriksel iletkenliği
sebebi ile de iletken tel üretiminde çok kullanılır. Alaşımlandırma ile mukavemeti çok
arttırılabilir. Bakır alaşımları genellikle pirinçler ve bronzlar olmak üzere ikiye ayrılır.
Alüminyum ve alüminyum alaşımları: Arı alüminyum yumuşak, işlenmesi kolay ve
korozyona dayanıklı, ısıl ve elektriksel iletkenliği yüksektir. Alaşımlandırma ile mukavemeti
önemli derecede arttırılır. Özgül ağırlığı düşüktür (2,7 g/cm3). Bu sebeple uçak ve benzeri
hafif yapılar için elverişlidir.
3
7.3. Toprak Malzemeler
Toprak denilince akla içinde kil, silt, kum bulunan karışık malzeme gelir. Bir toprakta
en fazla hangisinden varsa onun özellikleri hakimdir. Şöyle bir sınıflandırma yapabiliriz:
Tane boyutu 0,002 mm (2 mikron)
Tane boyutu 0,002-0,06 (2 mikron-60 mikron)
Tane boyutu0,06 (60 mikron)
kil
silt
kum
Killer tabii taşların içindeki feldispat, mika vs gibi bazı minerallerin su ve hava etkisi
ile zamanla ayrışmasından doğmuş ve kimyasal bileşim bakımından xAl2O3ySiO2zH2O genel
formülü ile ifade edilebilen bir mineral grubudur. En basit kil çeşidi Kaolonittir. Bunun
formülü Al2O32SiO22H2O’dur. Killer birbirinden formül ve kristal yapısı bakımından
ayrılırlar. Fakat hepsinde ortak olan husus tane boyutlarının çok ufak oluşu ve bunun
meydana getirdiği özelliklerdir.
Kil gruplarının en önemli özelliği su ile karıştırıldığı zaman plastik oluşudur. Yani
macun gibi olur. Bunun sebebi inceliğinin çok yüksek oluşu ve bu sebeple kolay su emmesi
veya kristal yapısı dolayısıyla su emmesidir.
Kil su aldığı zaman yumuşar ve şekil alabilir. Kuruduğu vakit büzülür ve katılaşır,
rötre yapar, fakat şeklini korur. Pişirildiği zaman da sertleşerek mukavemet kazanır. Kil ya
olduğu gibi pişirilmeden (kerpiç), yada pişirilerek (seramik, tuğla vs.) kullanılır.
Silt grubu boyut olarak kile yakın olmakla beraber özelliği farklıdır. Kuru halde
katılaşmaz.
Kum grubu daha farklı olup, bileşiminde her çeşit mineral bulunabilir. Burada yapı
malzemesi olarak düşündüğümüz (toprak Malzemeler içinde) esas itibariyle kildir.
7.3.1. Kerpiç
Kil, su ve kum karışımından elde edilen, havada kurutulmak suretiyle sertleştirilen
yapı malzemesine kerpiç denir. Bu malzemede kil bağlayıcı madde, kum da dolgu maddesi
vazifesini görür. Kerpiç yapmaya elverişli toprakta %30 kil, %70 kum ve gerekli su
bulunmalıdır.
Kerpiçlerde çatlama olmaması için saman karıştırılır. Kerpiçler itinalı yapılırsa 20
2
kg/cm ’lik mukavemetler elde edilebilir. Kötü yapılanlarda ise mukavemet 5 kg/cm2’ye kadar
düşebilir. Kerpiç sudan çok kolaylıkla etkilenir. Sıcağa ve soğuğa karşı iyi izolandır. Yer
sarsıntılarına dayanamazlar. Modern bir yapı sistemi değildir.
7.3.2. Tuğla, Kiremit
Islatılarak şekil verilmiş ve kurutulmuş killi toprağı pişirmek suretiyle çanak, çömlek
yapmak eskiden beri bilinen bir metottur. Pişme sırasında fiziksel ve kimyasal değişikliğe
uğrayan killi toprak, tekrar ıslandığı zaman yumuşamayan, mukavemetli bir taş haline geçer.
Bu yolla üretilen yapı malzemeleri arasında en önemlileri tuğla ve kiremitlerdir.
Tuğla, kiremit üretiminde uygun killi toprak rezervi seçildikten sonra toprak, bir
havuzda dinlendirilerek bütün topakların çözünmesi sağlanır. Buradan alınan toprak özel
değirmenlerde yoğrulur ve homojen bir hamur haline getirilir. Sonra şekil verme cihazlarına
gelir. Şekil verme makinesinden çıkan yaş tuğla veya kiremitler kurutma kısmında sıcak hava
akımı ile yeterli bir süre kurutulduktan sonra fırın kısmına sevk edilir. 800oC’nin üstünde
pişirilir.
4
Tuğla ülkemizde önemli yeri bulunan bir yapı malzemesidir. Duvar yapımında
kullanılan tuğlalar ikiye ayrılır.
a) Harman tuğlası: İlkel olarak el ile kalıplanıp açık havada kurutulduktan sonra
pişirilerek imal edilirdi. Artık üretimi yoktur.
b) Fabrika tuğlası: Tuğla hammaddesi makinelerde ezilir, suyla karıştırılarak yoğrulur
ve gene makinelerde kalıplanarak açık havada ya da özel ısı tertibatlı galerilerde
kurutulur, özel fırınlarda pişirilerek imal edilir.
Tuğlalar üç tipte imal edilir:
a) Dolu tuğla: Artık kullanılmadığı için üretimi de yapılmamaktadır.
b) Düşey delikli tuğla (DDT): Delikleri, alt ve üst yüzeylerine dik bulunan tuğladır.
Yığma yapılarda ve taşıyıcı duvarlarda kullanılır. Boyutları: 19x13,5x8,5 cm ve
29x19x13,5 cm.’ dir. (40 cm’lik duvarda ikisi beraber kullanılır.)
c) Yatay delikli tuğla (YDT): Delikleri, alın yüzeyine dik bulunan tuğladır. Karkas
yapılarda ve taşıyıcı olmayan duvarlarda kullanılır. Boyutları: 19x19x8,5 cm (10
cm.lik duvar) ve 19x19x13,5 cm. (20 cm ve 15 cm duvar) dir.
Tuğlaların kullanılacağı yere göre uygun olup olmadığı laboratuar testlerinden
geçirildikten sonra tesbit edilir. Ancak bu testlerin yapılması her zaman mümkün olmayabilir.
Tuğlanın iyi olup olmadığı hakkında şantiyede yapılan basit gözlem ve deneylerle de fikir
edinilebilir. Bunları şöyle sıralayabiliriz:
Tuğla homojen, kesif (yoğun) ve ince taneli olmalıdır. İyi pişmiş, kenar ve yüzeyleri
düzgün olacak şekilde düzgün kalıplanmış olmalı, çatlak, yarık ve boşluklar bulunmamalıdır.
Tuğla yanık olmamalı, 1,50 m yükseklikten sert bir zemine bırakıldığında, ikiden fazla
parçaya ayrılmamalıdır. Üzerine çekiçle vurulduğunda tiz ve berrak bir ses vermelidir. Ayrıca
su içinde 12 saat bekletildiğinde, ağırlığının %20’sinden fazla su emmemiş olmalıdır.
Tuğlalardan beklenen teknik özellikler, yeterli bir basınç dayanımı, boyutlarda az
değişme, şekil düzgünlüğü, hafiflik, dış etkilere dayanıklılıktır. Tuğlaların elastisite modülleri
basınç dayanımlarına dayanılarak tahmin edilebilir. Standartlar;
E=1000fc
Bağıntısını önermektedir.
fc=tuğlanın basınç dayanımı
Poisson oranı ise tuğlalar için 0,18-0,25 arasındadır.
7.4. Organik Polimerler
Organik polimerlerin sınıfına giren başlıca yapı malzemeleri bitümlü maddeler,
plastikler ve boyalardır.
7.4.1. Bitümlü Maddeler
İnşaatta kullanılan asfaltlarla, katranlara bitümlü maddeler adı verilir. Bunların karbon
sülfürlerde eriyen kısmına bitüm, bitümün suni veya tabii mineral dolgu maddeleri ile
karışımına asfalt adı verilir.
Bitümlü maddeler siyah renkli ve reçine karakterinde organik maddelerden meydana
gelmiştir. Isıtıldıkları vakit katı halden sıvı hale geçiş yavaş ve yumuşama yolu ile olur. Katı
halde bile bunlar belirli bir plastikliğe sahiptir. Üzerine sürüldükleri katı cismin yüzeyine
5
yapışırlar. Suya dayanıklı, su geçirmeyen, asit ve tuzlarla reaksiyon yapmayan, izolasyon
kabiliyeti yüksek maddelerdir.
7.4.2. Plastik Maddeler
İşlenmelerinin veya üretimlerinin belirli bir safhasında yumuşak, yani plastik olan
organik maddelerdir. Bütün plastik maddeler sıcakta ve yumuşakken işlenirler. Soğuyunca
veya sertleşince aldıkları şekli muhafaza ederler. Tutkal, levha, boru, profiller, vernik, macun
tecrit maddesi, kaplama, cila vs olarak kullanılırlar.
7.4.3. Boyalar
Bu grup yapı malzemelerinin içinde badana, boya, vernik ve cilalar vardır. Vazifeleri
örtmek, korumak ve güzelleştirmektir. Bileşimlerine renk ve örtü maddeleri ile sulandırıcı ve
bağlayıcı maddeler girer.
Çeşidi
Badana
Yağlı boya
Vernikli boya
Metal boyası
Yaldız boyası
Zehirli boya
Ateşe dayanıklı boya
Kimyasal etkiye dayanıklı boya
Kullanıldığı Yer
İç ve dış işlerde, betonda
İç ve dış işlerde, tahta veya metallerin boyanmasında
Parlak görünüşlü dış ve iç boyalar
Metal yüzlerin pastan korunmasında
Işığı, ısıyı aksettirir, Metal yüzleri korur
Gemi gövdelerini yosun ve deniz hayvanlarına karşı korur
Yangına karşı önleyici
Kimyasal etkilere karşı koruyucu olarak
7.5. Ahşap
Ahşap en eski yapı malzemesidir. İnsan oğlunun eski çağlardan beri barınma ve
korunma amaçlı olarak ahşabı kullandığı bilinmektedir. Günümüzde ormanların çeşitli
sebeplerle azalması, yerine yenisinin yetiştirilmemesi veya geç yetişmesi ahşabın kıymetini
arttırmıştır. Çağımızda ahşap yerine plastik, metal, alüminyum, beton ve çimento gibi
malzemelerin kullanılmasına rağmen ahşap, görünüş, izolasyon ve istenilen şeklin kolayca
verilmesinden dolayı yine tercih edilen bir malzemedir. Fakat çatı dışında binalarda ve
köprülerde artık taşıyıcı malzeme olarak ahşap kullanılmamaktadır.
7.6. Harçlar
Kum, çimento veya kireç gibi bir bağlayıcı ile suyun birlikte karıştırılarak plastik
kıvama getirilmesiyle elde edilen malzemeye harç denir. Harç yapılırken bazı özelliklere
dikkat edilmelidir.
1) Birleştirici malzemenin cinsi: Harcın kullanılacağı yere göre birleştirici seçilmelidir.
2) Birleştirici malzemenin miktarı: Birleştirici malzeme az olursa harç dayanıksız olur. Fazla
olursa ekonomik olmaz.
3) Kum cinsi: Kumlar temiz, boşluksuz ve dayanıklı olmalıdır.
4) Yoğurma suyu özelliği: Harç karışımında kullanılacak su, zararlı maddeler ihtiva
etmemeli ve gereğinden fazla su kullanılmamalıdır.
5) Harçların korunması: Yapılmış harçların sıcaktan, rüzgardan, yağmurdan ve şiddetli
dondan korunması gerekir.
6
7.6.1. Harç Çeşitleri
Genel olarak harçlar, kullanıldıkları yere göre 3 grup altında toplanırlar. Bunlar: duvar
harcı, sıva harcı ve şaplardır.
7.6.1.1. Duvar Harcı
Duvarı meydana getiren elemanların birbirine bağlanması ve duvar elemanlarının
yatay ve düşey boşluklarının doldurulması amacıyla kullanılır. Yapının cinsine, zemin
gerilmesine, duvarın taşıyıcı olup olmadığına göre harçta kullanılan bağlayıcı madde miktarı
ve çeşidi farklılık gösterir. Harçlar şu fonksiyonları yerine getirmelidir:
-
Harç, yatay veya yataya yakın durumda iken duvar elemanlarına gelen kuvvetleri bitişik
sıralara kolayca aktarabilmelidir.
Harç, düşey veya düşeye yakın durumda iken duvar elemanlarına gelen kuvvetleri alt
sıralara kolayca aktarabilmelidir.
Bu özelliklerin sağlanabilmesi için, yeteri kadar plastik, yeteri kadar mukavemetli, ve
yüksek kompasiteli olmalıdır.
Yapılışına göre harçları üç gruba ayırabiliriz:
a) Kireç harcı: Taşıyıcı olmayan basit duvarların örülmesinde kullanılır. Kum ile
kirecin suyla karıştırılması sonucu elde edilen bir malzemedir. Kireç harçları en
fazla 4 kg/cm2 yük taşıma özelliğine sahiptir. Bileşim oranları tabloda verilmiştir.
b) Melez (Takviyeli Harç): Melez harçta bağlayıcı olarak kireç ve çimento belirli
oranlarda beraber kullanılır. Bu harç en yaygın ve en çok kullanılan harçtır. Bütün
duvar örme işlerinde, tamirat ve tadilat işlerinde, taşıyıcı duvar elemanlarının
yatay ve düşey derzlerini doldurma işlerinde kullanılır. Melez harcın bileşenleri ve
karışım oranları tabloda verilmiştir. Melez harcın içinde bulunan birleştiricinin
oranını arttırarak veya eksilterek farklı yerlerde kullanmak mümkündür. Bu oranlar
duvar için veya sıva için farklılık gösterir.
c) Çimento harcı: Önemli yapılarda, rutubete maruz duvarlarda diğer harçlara göre
daha güvenilirdir. Kullanıldığı yerler; başlıca taşıyıcı duvarlar, fayans, karo, bahçe
duvarı, sütunlar ve taş kaplamalardır.
Harç Türü
Kireç harcı
Melez harç
Çimento harcı
Karışım Oranları (%)
Kum
Çimento
Kireç
75
25
75
15
10
80
20
-
7.6.1.2. Sıva Harcı
Sıva harcı kaba ve ince olmak üzere iki grup altında toplanır.
Kaba sıva harcı: 3 mm’lik elekten geçen kum ile bağlayıcılar, su ile birlikte
karıştırılarak elde edilirler. Kaba sıva iki tabaka halinde yapılır. Birinci tabaka, duvar
yüzeyine harcın kolay yapışması için ince, fakat çimento oranı yüksek, kalınlığı 1-1.2 cm
civarında olan sıvadır. İkinci tabaka, birinci tabakanın üzerine yapılan ve toplam kalınlığı 2
0.5 cm civarında olan sıvadır. İç duvarlarda kireç harcı veya takviyeli harç kullanılır. Dış
7
duvarlarda ise genellikle takviyeli harç kullanılır. Bu harçlarda, çimento miktarı değişkenlik
gösterebilir. Bu değişkenlik hava koşullarına ve rutubete bağlıdır.
İnce sıva harcı: 1 mm’lik elekten geçen ve piyasada “mil” ismiyle tanımlanan kum ile
bağlayıcının, su ile karıştırılmasıyla yapılır. İnce sıva, aynı zamanda kaba sıvadan meydana
gelen boşlukları doldurmak ve yüzeyi perdahlamak için yapılır. Genellikle kireç veya
takviyeli harç kullanılır. Kalınlığı ise en fazla 10 mm’dir.
Harçlar genel olarak basınca belirli dayanım gösterirken çekme ve kesme kuvvetlerine
herhangi bir dayanım göstermezler.
7.6.1.3. Şaplar
Genellikle suya karşı yapılan plastik kıvamlı çimento harcıdır. Şaplar suyun sızmasını
engellemek için yüksek dozajda çimento ilave edilerek yapılır.