Kireçtaşlarının ayrışma nedenleri hakkında literatür araştırması

Taş bozulmaları fiziksel, kimyasal ve biyolojik etkenler sonucunda oluşmaktadır ve 20. yüzyıl başlarında havayı kirleten gazların neden olduğu fiziko-kimyasal bozulma süreçleri anlaşılmaya başlanmıştır (Hirschwald 1908; Monikowsky 1910; Fox ve Harrison 1925; Laurie 1925). Anılan çalışmalarda havayı kirleten gazlardan kükürt dioksidin, oksitlenerek kükürt triokside dönüştüğü ve havadaki su buharıyla sülfüroz asit oluşturarak, doğal taşlardaki kalsit (CaCO3) ile kimyasal tepkimeye girdiği ve

CaCO3’ı kalsiyum sülfat dihidrata dönüştürerek, doğal bağlayıcı çimentonun yok

daha karmaşık ve gelişmiş laboratuar donanımıyla elde ettiğimiz bilgilerle hemen hemen aynıdır (Ersen, 1998).

Schaffer’ın 1932 yılında yayınlanan “The Weathering of NaturalBuilding Stones” adlı kitabı bu konudaki bilgilerin en bilimsel ve yöntemsel olarak biraraya toplandığı ve dönemin laboratuvar araştırma yöntemlerinin anlatıldığı bir çalışmadır. Ayrıca bu konudaki bilgilenme sürecinde bir dönüm noktası olarak kabul edilebilir (Ersen, 1998).

1932-1964 yılları arasında, havayı kirleten gazlardan SO2 gaz halinde kuru veya ıslak

taş yüzeylerinde depolanarak veya aerosol halinde sülfüroz asit olarak bu ortamda yapı taşı yüzeylerini etkilediği anlaşılmaya başlanmıştır (Warnes 1934, UNESCO 1964). SO2’nin yapılar üzerindeki etkisi, kireçtaşı ile reaksiyona girerek suda

çözünebilen, dolayısıyla yapıların zamanla yıpranmasına yol açan CaSO4 ve

CaSO4.2H2O meydana getirmesidir. Sülfatlaşma reaksiyonu aşağıda yazıldığı gibidir:

CaCO3
CaSO4.2H2O (Jips)

( H2O ve SO2)

Zamanla kabaran, dökülen kabuklar sülfatlaşma belirtisi gösterir. Gözenekleri kalsiyum sülfatla dolan taşlar, bozulma derinliğine bağlı olarak, yüzeyden ıslanma alanı sınırına kadar, tabaka halinde dökülür. En çok etkilenen doğal taşlar kireçtaşları, mermerler, traverten ve kalsit bağlayıcı kumtaşlarıdır. Kireçtaşlarında kimyasal tortul veya organik kireçtaşlarının yüzeylerinde boşluk boyutu dağılımına bağlı olarak farklılaşan bir tuz kabuk oluşur. Bu tuz kabuğun kompozisyonunun belirli bir miktarını hava kirliliğiyle oluşan H2SO4 ile tepkime sonucu oluşan

CaSO4.2H2O oluşturur. Kireçtaşı yüzeylerinde oluşan bu kabuğun rengi havadaki

partiküllerin yüzey yoğuşması yoluyla kararır. 1932-1964 yılları arasında tanımlanan tuz kabuk (jips) uzun süre patina ile karıştırılmış ayrıca ‘koruyucu kabuk’ olarak nitelendirilmiştir.

• Kalsit esaslı taşların karbonatlar ve sülfatlarda çözünmesi

• Silikatlı taşların hava kirliliği ortamında daha çözünür formlara dönüşmeleri • Kirli kent havasının yüksek miktarda CO2 içermesi nedeniyle mermer ve

dolomitlerin suda çözünme hızlarının 2-3 kat arttığı olguları bu dönemde ortaya çıkmıştır (Winkler 1973,).

1970-1990 yılları arasında hava kirliliğinin verileriyle kireçtaşı yüzeylerinde alçıtaşı kabuk oluşumunun bağıntısı kurulmuştur ( Amorosa ve Fassina 1983, Hoke 1978, Rosvall ve Aleby 1988). Bu dönemde SO2’nin SO3’e dönüşmesinin yalnızca 400-600 0

C sıcaklıkta ve bazı katalizörlerin varlığı durumunda olası olduğu, düşük sıcaklıklarda kabuk oluşumunun H2SO4 yağmuru yerine kalsitli taşların yüzeylerinde

biriken tozların katalizör görevi yaptığı ve yüzeyde kuru birikimle de alçıtaşı kabuğun oluşabildiği anlaşılmıştır (Ersen, 1998).

Ayrıca doğal taşlar, özellikle konumuz olan tortul taşlar jeolojik oluşumları gereği heterojen yapılıdır ve farklı fiziksel özellikler gösterirler. Farklı yoğunlukta hava kirliliği ve yağmur suyu ortamında bulunabilirler. Bütün bunların sonucu olarak farklı yapılarda bozulma morfolojileri ortaya çıkar. Bu nedenle bilimsel araştırmaların verilerinin değerlendirilmesi gerekmektedir.

Etkin bilimsel çalışmalar ve verilerin değerlendirilmesine 1975-1995 arasında rastlıyoruz. 1975-1993 yılları arasında yapılmış olan taş bozulmaları ve korunması uluslararası sempozyumlarında, konuyu bilimsel verilerle açıklayan çok sayıda bilimsel çalışma sunulmuştur. Örneğin (Ersen, 1998);

• Kireçtaşı ve mermer yüzeylerinde tuz kabuk birikim süreçlerinin farklı olduğu

• Yağmur suyuyla (asidik su) yıkanan veya yapıda korunaklı kuru bölgelerde farklı kabuk oluşumu olduğu

• Aşırı hava kirliliği olan ortamlarda kuru kükürt oranının yaş kükürt oranını geçtiği ve yağmur suyuyla (asidik su) yüzeyi yıkanmayan taşlarda daha kalın ve daha fazla CaSO4.2H2O (Jips) içeren kabukların varlığı bilimsel

araştırmalar sonucunda anlatılmıştır (Furlan ve Girardet 1983, Sramek 1988) 1900’lü yıllarda başlatılan yapıtaşlarının iklimsel erozyonu konusundaki araştırmalar halen sürmektedir. Kırsal alanlarla kentlerdeki taş yapılardaki yüzey erozyonu karşılaştırmalarında kentlerdeki yapıların hızlı yüzey erozyonu ve detay kaybı hemen görülmektedir. Kükürt dioksit ve sülfürik asit yağmuru taş yüzeylerinde kuru birikimi ve sonradan aside dönüşmesi yollarıyla taşlarda bozulmalara neden olmaktadır (Fassina 1991; Camuffo 1991; Butlin, Jaynes, Sharp 1985). Bu yıllardaki araştırmalarda ayrıca taş bozulma mekanizmalarında azot oksitlerin rolünün çok sınırlı olduğu sonucuna da varılmıştır (Livingston 1985; Fassina 1988).

1990’lı yıllarda insanoğlu küresel ısınmanın ve sera etkisinin daha bariz gözlenmesi ile doğaya verdiği zararın farkına vararak çevre koruma bilincine değer vermeye başlamışlar, doğal yaşamı her yönüyle desteklemişlerdir. 1990’dan günümüze kadar yapılan çalışmalarda ise sürdürülebilirlik kavramı doğrultusunda çevrenin bozucu etkilerine karşı daha dayanıklı, daha iyi performans gösteren ve daha uzun hizmet ömrü olan yapıların tasarımı ve tarihi yapıların korunması bilinci doğrultusunda taşların dayanıklılığını arttırmak için tarihi yapılardan alınan numunelerin tanımlanması gelişmiş deneysel yöntemlerle yapılmaya başlanmıştır. (Fitzner, Heinrichs, Bouchardiere 2002; Török 2003; Lee ve Yi 2007; Cantone, De Medici ve Fiore 2004). Bunlar:

• Taşların mineral yapısını belirlemek için X-ışınları difraktometrisi (XRD) yöntemiyle-kantitatif faz-mineralojik analizleri

• Taşların kimyasal yapısını belirlemek için X-ışını floresan spektrometre (XRF) yöntemiyle-yarı kantitatif element analizleri

• İnce yapı analizleri (elektron mikroskobu ile yüzey/morfolojik özelliklerin

incelenmesi, ince kesit/optik mikroskop ile gözenek ve ince yapı analizleri (SEM))

dir.

Ayrıca bu dönemde taşların uzun dönem performansını, dayanıklılığını ve hizmet ömrünü tahmin etmek amacıyla doğal ve hızlandırılmış eskitme deneyleri yapılmaya başlanmıştır ( Al-Mukhtar, Beck ve Van 2007 ).

2.4.4 Kuzey Kıbrıs kireçtaşlarında oluşan ayrışma ve kirlenme biçimlerinin