Material Characterization of Mortar Samples Used in Historical Building: The Case of Savatra (Turkey)

Abstract

Historical buildings are considered one of the most valuable elements of a country's cultural heritage. The primary objective in the conservation of historical buildings is to ensure that they are passed on to future generations in a healthy manner without compromising their structural integrity and authenticity. In this context, the accurate identification of the compositions of original building materials such as mortar is of great importance in the conservation of historical buildings. In conservation and restoration work, it is essential that the restoration mortars used exhibit similar properties to the original mortars in terms of both material compatibility and the success of the interventions. In this study, content analyses of the building materials used in the structures uncovered during excavation work at the ancient city of Savatra in the Yağlıbayat neighbourhood of Konya province in Turkey's Central Anatolia region are being conducted. Within the scope of the study, various mortar samples were taken from the stage building of the theatre building located in the ancient city of Savatra. The mortar samples were prepared in the laboratory under appropriate conditions for various characterisation studies. XRF, XRD, FTIR, FESEM and grain size analyses were performed for the characterisation of the wall mortar samples. The results of the study revealed that the main components of the wall mortar samples were calcite (CaCO3) and quartz (SiO2). The findings are significant in determining the composition of construction materials used in the past and in establishing the appropriate material composition and formulation for the restoration of archaeological structures.

Keywords

• Ancient City of Savatra
• Wall Mortar
• Material Characterisation
• Building Material

Tarihi Yapılarda Kullanılan Harç Örneklerinin Malzeme Karakterizasyonu: Savatra (Türkiye) Örneği

Öz

Tarihi yapılar ülkelerin sahip olduğu en değerli kültürel miras unsurlarından biri olarak kabul edilmektedir. Tarihi yapıların korunmasında temel amaç, yapısal bütünlüklerini ve özgünlüklerini bozmadan gelecek nesillere sağlıklı bir biçimde aktarılmasını sağlamaktır. Bu bağlamda, tarihi yapıların korunması sürecinde harç gibi özgün yapı malzeme bileşimlerinin doğru şekilde belirlenmesi büyük önem taşımaktadır. Koruma ve onarım çalışmalarında, kullanılacak onarım harçlarının özgün harçlarla benzer özellikler göstermesi hem malzeme uyumluluğu açısından hem de müdahelelerin başarısı bakımından gereklidir. Bu çalışmada, Türkiye’nin Orta Anadolu bölgesinde yer alan Konya ilinin Yağlıbayat mahallesinde konumlanan Savatra antik kentte yapılan kazı çalışmaları ile gün yüzüne çıkan yapılarda kullanılan yapı malzemelerinin içerik analizleri yapılması amaçlanmaktadır. Çalışma kapsamında; Savatra Antik kentte yer alan tiyatro yapısının sahne binasından çeşitli harç örnekleri alınmıştır. Alınan harç örnekleri laboratuvar da uygun koşullar altında çeşitli karakterizasyon çalışmaları için hazırlanmıştır. Duvar örgü harç numunelerinin karakterizasyon çalışmaları için XRF, XRD, FTIR, FESEM ve Tane Boyut incelemeleri gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonucunda; yapılan analizler incelendiğinde duvar örgü harç numunelerinin ana bileşenlerinin kalsit (CaCO3) ve kuvars (SiO2) olduğu tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlar geçmiş dönemlerde kullanılan yapı malzemelerinin içeriklerini belirlemek açısından ve arkeolojik yapıların restorasyon çalışmaları için kullanılacak özgününe uygun malzeme içerik altyapısının ve formülasyonunun belirlenmesi için önemli bir yere sahiptir.

Anahtar Kelimeler

• Savatra Antik Kent
• Duvar Örgü Harcı
• Malzeme Karakterizasyonu
• Yapı Malzemesi

Kaynakça

1. [1] Gürel, Ş. S., & Dereli, M. Kültür Mirası Mimari Yapılarda Malzeme Bozulmaları: Hoca Hasan Mescidi. Konya Sanat. 2023; 6: 182-194.
2. [2] Bilgilioğlu, H. Tarihi harç örneklerinin çoklu analitik yöntemler kullanılarak incelenmesi: Tyana Roma Hamamı (Niğde-Kemerhisar) örneği. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2023; 12: 1157-1167.
3. [3] Bacak, F. N., & Yaldız, E. Akseki ilçesi Emiraşıklar mahallesi geleneksel konut mimarisi tescilli yapıları üzerine bir çalışma. Konya Sanat. 2023; 6: 1-24.
4. [4] Solak, A. Tarihi Büyük Hamam (Milas-Muğla) Yapısında Kullanılan Duvar ve Sıva Harçlarının Deneysel Olarak İncelenmesi. Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi. 2023; 14: 208-215.
5. [5] Solak, A., & Çüçen, A. Tarihi Yapılarda Kullanılan Harç ve Sıvaların Karakteristik Özelliklerinin Karşılaştırmalı Olarak İncelenmesi. Yalvaç Akademi Dergisi. 2023; 8: 105-116.
6. [6] Uyanık, N., & Berk, F. M. Mekân-Şehir Ve Medeniyet Bağlamında Çatalhöyük. Çatalhöyük Uluslararası Turizm Ve Sosyal Araştırmalar Dergisi. 2016; 1: 1-13.
7. [7] Karaman, Ş. Konya Etnografya Müzesindeki Eserler Üzerinden Osmanlı Kahve Kültürü. Konya Sanat. 2024; 7: 143-180.
8. [8] Işık, İ. Lykaonia Bölgesi Kuzeydoğu Kesimi Tarihi ve Yerleşim Yerleri. Selçuk Üniversitesi Edebiyat Fakültesi Dergisi. 2018; 40: 191-206.

9. [9] Büyükaslan, Ş. & Işık, İ. Savatra Ve Çevresinde Bulunan Sütun Başlıkları. Amisos. 2023; 8: 1-18.
10. [10] Kekeç, N., & Işık, İ. Savatra Kilise Taban Mozaiğinde Uygulanan Önleyici Koruma Yöntemleri ve Koruma Önerileri. Cedrus. 2023; 11: 387-400.
11. [11] https://www.trthaber.com/fotogaleri/savatra-antik-kentinde-bulunan-sunak-tarihe-isik-tutuyor/59406/sayfa-9.html.
12. [12] Oğuz, C., Türker, F., & Koçkal, N. U. Andriake Limanında Roma, Bizans ve Selçuklu Dönemi Harçların Özellikleri. Teknik Dergi. 2015; 26: 6993-7013.
13. [13] Andersen, H. D., Zimmermann, H. D., Friis, H. and Schnell, U. Examination of hydraulic lime mortars of medieval churches in Denmark. Historic Mortars: Characteristics and Tests, International RILEM Workshop. RILEM Publications SARL. 1999; 37-42.
14. [14] Gleize, P. J. P., Motta, E. V., Silva, D. A., & Roman, H. R. Characterization of historical mortars from Santa Catarina (Brazil). Cement and Concrete Composites. 2009; 31: 342-346.
15. [15] https://www.britannica.com/science/monticellite.
16. [16] https://www.handbookofmineralogy.org/pdfs/monticellite.pdf.
17. [17] Saraya, M. E., & Thabet, M. S. Characterization and evaluation of natural zeolite as a pozzolanic material. Al-Azhar Bulletin of Science. 2018; 29: 17-34.
18. [18] Jordán, M. M., Jordá, J., Pardo, F., & Montero, M. A. Mineralogical analysis of historical mortars by FTIR. Materials. 2018; 12: 55.
19. [19] Alvarez, J. I., Navarro, I., & Casado, P. G. (2000). Thermal, mineralogical and chemical studies of the mortars used in the cathedral of Pamplona (Spain). Thermochimica Acta. 2000; 365: 177-187.
20. [20] Koralay, T., Duman, B., Kadıoğlu, Y. K., & Akyol, A. A. Tarihi Harç ve Sıva Örneklerinin Çoklu Analitik Yöntemler Kullanılarak İncelenmesi: Tripolis (Yenice/Denizli) Örneği. Arkeometri Sonuçları Toplantısı, 1. 2016.
21. [21] Güzel, A., Meral, Ç., Atalay, Ü., Demir, Ş. Çatalhöyük’ten Alınan Çeşitli Sıva Örneklerinin X-Işını Kırınım Analizi ile İncelenmesi. 33. Arkeometri Sonuçları Toplantısı. 2017.
22. [22] Velosa, A. L., Coroado, J., Veiga, M. D. R., & Rocha, F. Characterisation of roman mortars from Conímbriga with respect to their repair. Materials Characterization. 2007; 58: 1208-1216.
23. [23] López-Arce, P., Tagnit-Hammou, M., Menendez, B., Mertz, J. D., Guiavarc’h, M., Kaci, A., Aggoun, S., Cousture, A. Physico-chemical stone-mortar compatibility of commercial stone-repair mortars of historic buildings from Paris. Construction and Building Materials. 2016; 124: 424-441.
24. [24] Arkan, T., Gökmeşe, H. Synthesis and Characterization of Industrial Casting Sand Based Silica Aerogel. International Journal for Research in Applied Science and Engineering Technology. 2021; 9: 1254-1258.
25. [25] Arkan, T., & Gökmeşe, H. Atık Döküm Kum Geri Kazanımı İle Silika Aerojel Sentezi Ve Karakterizasyonu. Gazi Journal of Engineering Sciences. 2022; 8: 439-446.
26. [26] Shoval, S. Using FT-IR spectroscopy for study of calcareous ancient ceramics. Optical materials. 2023; 24; 117-122.
27. [27] Stuart, B.H. Analytical Techniques in Materials Conservation, İngiltere. ISBN 978-0-470 01280-2. 2007.
28. [28] Anderson, E., Almond, M. J., & Matthews, W. Analysis of wall plasters and natural sediments from the Neolithic town of Çatalhöyük (Turkey) by a range of analytical techniques. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2014; 133: 326-334.
29. [29] Al Sekhaneh, W., Shiyyab, A., Arinat, M., & Gharaibeh, N. Use of FTIR and thermogravimetric analysis of ancient mortar from The Church of the Cross in Gerasa (Jordan) for conservation purposes. Mediterranean Archaeology and Archaeometry. 2020; 20: 159-159.
30. [30] Carangi, M. C., Corti, C., Rampazzi, L., & Tedeschi, C. Characterization of ready-mixed plasters for the conservation of architectural heritage. In MATEC Web of Conferences. EDP Sciences. 2004; 403: 07006.
31. [31] Barilaro, D., Barone, G., Crupi, V., & Majolino, D. (2005). Characterization of archaeological findings by FT-IR spectroscopy. Spectroscopy. 2005; 20: 16.
32. [32] A. Tarihi yapıların koruma-onarımı için malzeme karakterizasyon yöntemlerinin değerlendirilmesi. Yüksek Lisans Tezi, Mimar Sinan Güzel Sanatlar Fakültesi, Türkiye. 2021.
33. [33] Arkan Demirörs, T. Silika İçerikli Aerojelin Sol-Jel Yöntemi ile Sentezlenmesi ve Mimari Yapı Malzemesinin Performansının Geliştirilmesi. Doktora Tezi, KTO Karatay Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Türkiye. 2023.