Effects of Different Mixing Ratios on Fresh and Hardened Mortar Properties in Khorasan Mortar

Abstract

The use of different mortar mixtures without material analysis in the restoration of historical artifacts damages the originality of the existing material. There is no standard or determined mixing ratio of the khorasan mortar, which is frequently used in our historical works. For this reason, a solution to the deficiency in the field has been tried to be found with this research, which includes various mixing ratios for khorasan mortar. In this study, a total of 405 mortar samples were produced from 45 different mixtures of khorasan mortar. Brick fracture, natural sand, hydraulic lime and water are used in mixtures of khorasan mortar. Determination of consistency test was performed on fresh mortar samples. Unit weight, ultrasound transit time, flexural and compressive strength tests were performed on the samples of 28, 240 and 365 days of mortar. Based on the data obtained as a result of the experiments, the best mixture ratios in the study in terms of strength were determined.

Keywords

• Hydraulic lime
• khorasan mortar
• lime mortar
• historical mortar
• brick fracture

Horasan Harcında Farklı Karışım Oranlarının Taze ve Sertleşmiş Harç Özelliklerine Etkileri

Abstract

Tarihi eserlerin restorasyonlarında malzeme analizi yapılmadan farklı harç karışımlarının kullanılması, mevcut malzemenin özgünlüğüne zarar vermektedir. Tarihi eserlerimizde sıkça kullanılmış olan horasan harcının bir standardı veya belirlenmiş bir karışım oranı bulunmamaktadır. Bu nedenle, horasan harcına yönelik çeşitli karışım oranlarını barındıran bu araştırma ile alandaki eksikliğe çözüm üretilmeye çalışılmıştır. Bu çalışmada, 45 farklı horasan harcı karışımından toplamda 405 adet harç örneği üretilmiştir. Horasan harcı karışımlarında tuğla kırığı, doğal kum, hidrolik kireç ve su kullanılmıştır. Taze harç örnekleri üzerinde kıvam tayini deneyi yapılmıştır. 28, 240 ve 365 günlük harç örnekleri üzerinde ise birim hacim ağırlık, ultrases geçiş süresi, eğilme ve basma mukavemet testleri yapılmıştır. Deneyler sonucu elde edilen verilere dayalı olarak, mukavemet açısından çalışmadaki en iyi karışım oranları belirlenmiştir.

Keywords

• hidrolik kireç
• horasan harcı
• kireç harcı
• tarihi harç
• tuğla kırığı

References

1. [1]. İpekoğlu B., Böke H., and Çizer Ö., Assessment of Material Use in Relation to Climate in Historical Buildings, Building and Environment, 2007, 42(2): 970-978. Doi:10.1016/j.buildenv.2005.10.029
2. [2]. Uğurlu E., Böke H., The Use of Brick-Lime Plasters and Their Relevance to Climatic Conditions of Historic Bath Buildings, Construction and Building Materials, 23(6): 2442-2450. Doi:10.1016/j.conbuildmat.2008.10.005
3. [3]. Topçu İ. B., Canbaz M., “Karanfil H., Horasan Harç ve Betonun Özellikleri”, Yapı Mekaniği Semineri, ODTÜ-ESOGÜ, Eskişehir, 99-107, 2005.
4. [4]. Özkaya Ö.A., Böke H., Properties of Roman Bricks and Mortars Used in Serapis Temple in The City of Pergamon, Materials Characterization, 2009, 60(9): 995-1000. Doi:10.1016/j.matchar.2009.04.003
5. [5]. Prince W., Castanier G., Giafferi J.L., Similarity Between Alkali-Aggregate Reaction and The Natural Alternation of Rocks, Cement and Concrete Research, 2001, 31(2), 271–276. Doi:10.1016/S0008-8846(00)00478-6
6. [6]. Mavioğlu Ü.A., “Farklı Puzolanik Katkıllar ile Hazırlanan Horasan Harçlarının Değişen Parametrelerinin İncelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2011.
7. [7]. Altun M.G., Özen S., Aghabaglou, A.M., Polipropilen Lif Kullanımının Doğal Hidrolik Kireçli Harçların Kuruma Büzülmesine Etkisi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 2018, 22(2): 427-435. Doi: 10.16984/saufenbilder.342521
8. [8]. Böke H., Akkurt S., İpekoğlu B., Tarihi Yapılarda Kullanılan Horasan Harcı ve Sıvalarının Özellikleri, Yapı Dergisi, 2004, 269: 90-95.

9. [9]. Dariz P., Schmid T., Ferruginous Phases in 19th Century Lime and Cement Mortars: A Raman Microspectroscopic Study, Materials Characterization, 2017, 129: 9-17. Doi:10.1016/j.matchar.2017.04.009
10. [10]. Seabra M., Paiva H., Labrincha J. and Ferreira V., Admixtures Effect on Fresh State Properties of Aerial Lime Based Mortars, Construction and Building Materials, 2009, 23(2): 1147-1153. Doi:10.1016/j.conbuildmat.2008.06.008
11. [11]. Güleç A., Tulun T. Physico-Chemical and Petrographical Studies af Old Mortars and Plasters of Anatolia, Cement and Concrete Research, 1997, 27(2): 227-234. Doi:10.1016/S0008-8846(97)00005-7
12. [12]. Böke H., Akkurt S., Ettringite Formation in Historic Bath Brick-Lime Plasters, Cement and Concrete Research, 2003, 33(9): 1457-1464. Doi:10.1016/S0008-8846(03)00094-2
13. [13]. Stefanidou, M., Pachta, V., Konopissi, S., Karkadelidou, F., Papayianni, I., Analysis and Characterization of Hydraulic Mortars from Encient Cisterns and Baths in Greece, Materials and Structures, 2014, 47(4): 571-580.
14. [14]. Matias, G., Faria, P., Torres I., Lime Mortars with Heat Treated Clays and Ceramic Waste:A Review, Construction and Building Materials, 2014, 73: 125-136. Doi:10.1016/j.conbuildmat.2014.09.028
15. [15]. Nezerka, V., Nemecek, J., Slizkova, Z., Tesarek, P., Investigation of Crushed Brick-Matrix Interface in Lime-Based Ancient Mortar by Microscopy and Nanoindentation, Cement and Concrete Composites, 2015, 55: 122-128. Doi:10.1016/j.cemconcomp.2014.07.023
16. [16]. Santarelli, M., Sbardella, F., Zuena, M., Tirillò, J., Sarasini, F., Basalt Fiber Reinforced Natural Hydraulic Lime Mortars: A Potential Bio-Based Material for Restoration, Materials and Design, 2014, 63: 398-406. Doi:10.1016/j.matdes.2014.06.041
17. [17]. Izaguirre, A., Lanas, J., Alvarez, J., Effect of A Polypropylene Fibre on The Behaviour of Aerial Lime-Based Mortars, Construction and Building Materials, 2011, 25(2): 992-1000.
18. [18]. Oğuz C., Türker F., Koçkal N.U., Andriake Limanı’nda Roma, Bizans ve Selçuklu Dönemi Harçların Özellikleri, İMO Teknik Dergi, 2015, 429: 6993-7013.
19. [19]. Tosun Y., Oltulu M., Polat R., Şahin R., Bingöl, A.F., “Hidrolik Kireçli Harçlarda Uçucu Kül Kullanımı”, 5.Tarihi Eserlerin Güçlendirilmesi ve Geleceğe Güvenle Devredilmesi Sempozyumu-1, 103-112, 2015.
20. [20]. Özgen Ö., “Horasan Harcı Üzerine Deneysel Çalışmalar”, T.C. Kültür ve Turizm Bakanlığı İstanbul Rölöve ve Anıtlar Müdürlüğü, Uzmanlık Tezi, İstanbul, 2002.
21. [21]. Gürdal E., Altaş G.K., Özgünler S.A., İstanbul’da Bulunan Erken Bizans Dönemi Dini Yapılarında Kullanılan Horasan Harçlarının Özelliklerinin İncelenmesi, Vakıf Restorasyon Yıllığı, 2012, 2.
22. [22]. Altaş G.K., Özgünler S.A., Güldal E., İstanbul’daki Roma Dönemi Saray Yapılarındaki Horasan Harçlarının İncelenmesi, Vakıf Restorasyon Yıllığı, 2012, 4.
23. [23]. Canbaz M., Güler E., “Kireç Türünün Horasan Harcı Özelliklerine Etkisi”, 6.Tarihi Yapıların Korunması ve Güçlendirilmesi Sempozyumu, 2017.
24. [24]. Uğurlu, E., Böke, H., “Koruma Amaçlı Üretilecek Horasan Harç ve Sıvalarda Kullanılacak Kirecin ve Tuğlaların Özellikleri”, 5. Ulusal Yapı Malzemesi Kongresi ve Sergisi, İstanbul, 385-396, 2010.
25. [25]. Gürhan, F., Uğurlu Sağın, E., Böke, H., “Aydın Eski Hamam Sıva Özellikleri”, 6. Tarihi Yapıların Korunması ve Güçlendirilmesi Sempozyumu, 227-236, 2017.
26. [26]. Kozlu, H. H., “Kayseri Yöresindeki Tarihi Harçların Karakterizasyonu ve Onarım Harçlarının Özellikleri”, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Mimarlık Anabilim Dalı, Doktora Tezi, İstanbul, 2010.
27. [27]. Akyol, A. A., Kadıoğlu, Y. K., “Kütahya Balıklı Cami Yapı Malzemeleri Arkeometrik Çalışmaları”, Tarihi Eserlerin Güçlendirilmesi ve Geleceğe Güvenle Devredilmesi Sempozyumu-1, 293-299, 2007.
28. [28]. TS EN 1015-3, “Kagir Harcı-Deney Metotları-Bölüm3:Taze Harç Kıvamının Tayini (Yayılma Tablası ile)”, TSE, Ankara, 2000.
29. [29]. TS EN 1015-11, “Kagir Harcı-Deney Yöntemleri-Bölüm11:Sertleşmiş Harcın Eğilmede Çekme ve Basınç Dayanımının Tayini”, TSE, Ankara, 2020.
30. [30]. ASTM C 597, “Standard Test Method for Pulse Velocity Through Concete”, American Society for Testing and Materials, ASTM International, USA, 2002.