Isı Yalıtımlı Yapı Elemanlarında Perlit ve Boraks Kullanımı

Yapı elemanlarında ısı yalıtımı ve iç hacimde konfor ortamın sağlanması önemli seçim kriterleridir. Özellikle duvar elemanlarında ısı yalıtım katsayısı, malzemenin ısı tutumu, yoğunluğu, porozitesi, nem geçirgenliği dış enerji değişimlerinin minimize edilerek iç ortamlara aktarılması ve içerde sağlıklı ortamın sağlanmasında etken olan unsurlardır. "Isı Yalıtımlı Yapı Elemanlarında Perlit ve Boraks Kullanımı" konulu, Doç.Dr. Muhammed Eltez yönetiminde çalıştığımız yüksek lisans projesinde bu değerleri op-timize ederek, ülkemizin hammadde zenginliklerinin de kullanılması ile yeni bir ürün gerçekleştirilmeye çalışılması amaçlanmıştır.

Projede kil ve Perlit karışımları Bor türevlerinden Boraks ile karıştırılarak  üstün  özellikleri  olan yeni bir malzeme geliÅŸtirilmiÅŸtir. Dört elemanlı kompozit malzeme (Kil, Perlit, Boraks, boÅŸluk) için en uygun malzeme oranı ve tuÄŸla piÅŸirme ÅŸartları tesbit edilmiÅŸtir. Duvar yapı malzemesi olarak günümüzde kullanılan pek çok malzeme bazı yönleriyle üstün olmasına raÄŸmen (Isı iletim katsayısı, hafiflik, kolay işçilik, nem depolama, ısı kapasitesi, vb) bazı yönlerden saÄŸlıksız olan kireç, alçı, çimento vb. malzemelerden yapılmıştır. Bu çalışmaların getireceÄŸi yenilik, sözü edilen yapı malzemelerinin olumlu yanlarının bir araya getirilerek iyi bir uygulanabilir bir duvar yapı elemanı tasarımı yaparak denemeye almaktır. Boraks'ın dört elemanlı kompozit yapı elemanlarında kullanımı, bu proje çalışması ile ilk olma özelliÄŸi taşımaktadır. Kil kullanımı, malzemeye saÄŸlık unsuru olarak girmekte, Perlit gerekli hafifliÄŸi ve ısı yalıtımını saÄŸlamakta. Bo-raks'da belirli sıcaklıklarda patlayarak hem gözenek oluÅŸturmakta, hem de diÄŸer malzemelerle baÄŸlanmaktadır.

Sonuç olarak bugün kullanılan yapı elemanlarından daha iyi olan bir yapı elemanının ülkemizin zengin Perlit, Boraks ve kil hammaddeleri kullanılarak ucuza üretilmesi ve zaten kıt olan mevcut enerji kaynaklarımızın hacim ısıtılması sırasında tasarrufu sağlanmış olacaktır.

2. Hammadde 2.1. Perlit'in fiziksel ve kimyasal özellikleri

a.         HafifliÄŸi: Perlit her ÅŸeyden önce hafif bir malzemedir.YoÄŸunluÄŸu 80-240 kg/m3 arasında deÄŸiÅŸmektedir (GenleÅŸmiÅŸ).

b.         GeçirgenliÄŸi: Perlit'in geçirgenlik katsayısı oldukça düşüktür.

c.         AteÅŸe karşı dayanım: Perlit yanmaz. Bu çok önemli bir özelliÄŸidir. Belli bir sıcaklığa kadar ısıtıldığında bir deÄŸiÅŸim göstermez. 840 "C'yi geçinceyumuÅŸamaya baÅŸlar ve 1200- 1300 "C'de eriyik haline geçmesine raÄŸmen hâlâ akışkanlığı az bir malzemedir.

d.         GeçirmezliÄŸi ve ses yutuculuÄŸu: Perlit'li beton daha az ses geçirmektedir. Perlitin ses yutma katsayısı 123 Hz'de

sesin 0.18'ini, 400 Hz'de 0.90'ını bulmaktadır. Ortalama olarak bu katsayı 0.6 alınabilir.

e.         Suya ve neme karış dayanımı: Perlitin ağırlığa göre su emiÅŸi % 10-30 arasındadır. Perlit gözenekli oluÅŸundan ötürü

nem çeken bir malzemedir.

f.          Mukavemeti: Perlit'li betonun basınç mukavemeti, normal betonun 10'da 11 kadar düşüktür. Bunun için sadece Perlit agregası ile yapılmış betonun taşıyıcı özelliÄŸi olmayacağını göstermektedir.

g.         Tane-granül büyüklüğü: Perlitin genleÅŸmesi patlama koÅŸulları ile ham Perlitin içindeki suya ve bazı elementlerin oranına baÄŸlı olarak deÄŸiÅŸmektedir.

2.2. Boraks cevherinin özellikleri

Deneyler için Etibank Kırka Boraks tesislerinden 0-4 mm tane iriliğine sahip Boraks numuneleri getirilmiştir. Boraks cevherindeki suda çözünemeyen maddeler, dolomit, kıl ve genellikle uleksit halindeki Bor tuzlarından ibarettir. Bunların yanı sıra hümik asit benzeri organik maddeler de mevcuttur. Bu maddelerin cevher yatağındaki dağılımı oldukça farklıdır. Çıkarılan cevherin ortalama tenörü % 26 B2O3 olup, bu değer % 24-29 arasında değişmektedir. Cevherin ana minerali Boraks (Boraks) olup Na2B-4O3H2O) olup, nadiren Kernit'e (Na2B4074H20) rastlanır. Nam cevher yoğunluğu 1.7-1.9 g/cm3'dür. Boraks 350-550 °C arasında pat-lama, 600 "C'nin üzerindeki sıcaklıklarda da camlaşma özelliği göstermektedir. Deneylerde Bo-raks'ın bu özelliğinden faydalanılması, Boraks'ın 350-550 °C arasında patlayarak hacim büyümesi sağlaması. 600 "C'den itibaren gözenek oluşturması ve oluşan gözeneklerin camlaşan Boraks ile kilin bağlanarak yapı elemanının sağlam oluşması şeklindedir.

2.3. Kilin bazı özellikleri ve bu özelliklerin diğer bileşenlerle birlikte değerlendirilmesi

Tuğla yapımına uygun olarak killerin özelliklerine bakıldığında yaş elek analizi ile belirlenen 3 mm'den fazla tanelerin pişme sırasında çatlamalar görüleceğinden bunların topraktan ayrılması gerekmektedir.Bu çalışmada kullanılan kilin tane boyutu 3 mm'nin altındadır.Deneylerde kullanılan kil Dev Blok Toprak San. A.Ş.'nden temin edilmiş olup plastik olmayan yabancı mineral içeriği oldukça düşüktür.Kilin 600-900 °C arasında bir erime sıcaklığı olup bu sıcaklık aralığı Boraks'ın da patlama sıcaklığını aşan ve kil ile bağlanmasını sağlayan sıcaklık aralığına eşdeğerdedir. Boraks'ın ergime sıcaklığı tane iriliğine de bağlı olmakla birlikte 840 "C'dir. Bu nedenle yapılacak pişirme deneylerinin 840-850 °C'yi aşmaması gerekir.