Tuğlalar

TUĞLALARIN  ÖZELLİKLERİ

Tuğlalar “Seramik” olarak tanımlanan bir malzeme türüdür. Bun­lar inorganik, yüksek ısılarda işlem görmüş silikatlar ve metal oksitlerdir. Oksitlenmiş bir malzeme olmaları kimyasal bakımdan denge noktasında olan ve yeni bir kimyasal işleme girmeyen bir malzeme olmaları demektir. Fiziki olarak sert, gevrek ve ısıya dayanıklıdırlar. Tuğla malzemenin içindeki kuartz kaolinit ve mika ısı etkisi ile kuartz kristobalit, mullit  ve bunları bağlayan bir camsı malzeme oluştururlar, inşaatlarda kullanılan tuğlaların pişirme ısıları 950-1200 santigrat civarındadır.Tuğla üretimi  önemli ölçüde  yakıt gerektirir. Adi tuğlalar, harman  tuğlası,  800  derecede  pişirilirken sert  tuğla  için pişirme ısısının 900-1000  derecenin   üzerinde  olması gerekir.

Tuğlaların pişirilmesi sırasında, içinde sonsuz sayıda mikrokospik çatlak, boşluk ve geçitler oluşur. Bunlar “boşluk” olarak adlandırılır. Bu boşluklar tuğlanın bütün önemli özel­liklerini etkilerler. Porozite = Boşluk hacmi / tuğlanın dış hacmidir ve yüzde olarak belirtilir. Bunun için tuğla önce kuru olarak tartılır, daha sonra suyun içinde tutularak bütün delik­lerin su ile dolması sağlanır. Tekrar tartılır. Aradaki ağırlık farkı suyun özgül ağırlığına bölünerek boşluk hacmi bulunur. Ancak tuğladaki boşluklar içinde bulunan hava, suyun boşluğa girmesini engelleyebilir. Bunun için tuğlaların su içinde kay­natılması ve soğuduktan sonra bu boşluklara suyun dolması bek­lenir.

Genellikle tuğlanın porozitesi  %25’den fazla ise giderek basınç dayanımı azalır. Sörünür olarak kullanılacak, hava koşullarına açık, ve sıva ile kaplanmayacak tuğlalarda porozite  %15’den yüksek olmamalıdır.

Basınç Dayanımı

Basınç dayanımı tuğlanın en önemli özelliğidir. Pek çok faktöre bağımlıdır. Tuğlanın porozitesi, pişirilme ısısı, üretim biçimi. delikli tuğla ise deliklerin miktarı, yeri, ke­narlarının biçimi, yükleme yönü, vb. basınç dayanımı üzerinde etkili olan faktörlerdir. Tuğlanın yapıldığı toprağın cinsinin de tuğla basınç dayanımı üzerinde etkisi vardır.

Bugün bazı ülkelerde 500-600kg/cm² basınç dayanımı olan tuğlalar üretilebilmektedir. Türkiye’de üretilen tuğlaların basınç dayanımları genellikle düşüktür.

Üretilen tuğlaların üzerinde sistemli bir basınç dayanımı saptama deneyleri yapılmamaktadır, özellikle harman tuğlalarında basınç dayanım­ları genellikle düşük olduğu gibi aynı ocaktan gelen tuğlalarda çok büyük basınç dayanımı farklılıkları görülebilmektedir. Daha kontrollü olarak üretilen fabrika tuğlalarında bile basınç dayanımlarında %50’nin üzerinde basınç dayanımı farklılıkları olabilmektedir.

Harman  Tuğlaları

1970’li yılların başlarına kadar oldukça yaygın olan harman tuğlası üretimi ve kullanımı giderek bu günlerde hemen hemen yok denecek kadar azalmıştır. Bu bakımdan harman tuğlasının basınç dayanımının bilinmesi daha çok eski ve harman tuğlası ile yapılmış yığma yapıların analizi için gerekmektedir. 1964-1975 yıllarında o zamanki İmar ve İskan Bakanlığı Yapı Malzemesi Genel Müdürlüğü Laboratuarlarında 43 değişik parti harman tuğlası üzerinde yapılmış basınç dayanımı deneylerinde ortalama basınç dayanımı 55 ± 18 kg/cm² ; deney yapılan par­tiler içinde rastlanan en büyük ortalama basınç dayanımı 105 kg/cm2, en küçük ortalama basınç dayanımı 23 kg/cm² olarak bu­lunmuştur. Harman tuğlaları Ankara İl sınırları içindeki tuğla ocaklarından alınmıştır.

Postacıoğlu (1962), kendi yaptığı basınç dayanımı deneylerinde 67 harman tuğlası için ortalama 16-27 kg/cm² basınç dayanımı bulmuştur. Yine bu deneylerde tuğla dayanımının 16 kg/cm2’den küçük olma ihtimali % 5. 40 kg/cm²‘den küçük olma ihtimali % 17 ve 75 kg/cm²‘den küçük olma ihtimali % 69’dur.

Fabrika  Tuğlaları

Yine 1964-1975 yılları arasında o zamanki İmar ve İskan Bakanlığı Yapı Malzemesi Genel Müdürlüğü Laboratuarlarında 74 değişik parti fabrika tuğlasının basınç dayanımı deneyleri yapılmıştır. Bu deneylerden elde edilen basınç dayanımları TABLO-1’de verilmektedir:

Bu değişik 74 parti tuğla üzerinde yapılan basınç dayanımı deneylerinde her bir parti tuğla için basınç dayanımının stan­dart sapmasının ortalama dayanıma oranı 0.20 ile 0.33 arasında değişmektedir.

Fabrika tuğlalarından düşey deliklilerde delik oranı % 15’den az ise dolu tuğla sınıfına girmektedir. Tabloda 2.nci satırdaki değerler 3 ve 4ncü satırdaki değerlerle birlikte ele alınmış olduğu duruma karşılıktır. Fabrika tuğlaları üze­rindeki deneyler Türkiye’nin hemen her yerinden gönderilmiş örnekler üzerinde yapılmıştır. Yatay delikli tuğlalar taşıyıcı tuğla olarak kabul edilmemektedir. Düşey delikli tuğlaların boşluk oranı % 15’den azdır. Bunlar taşıyıcı tuğla olarak kullanılabilirler. Denenen bu tuğla örneklerinin basınç dayanımlarının gerçekte o fabrikadan gelen bütün tuğlalar için ne ölçüde geçerli olduğu çok tartışılır. Aynı kaynaktan gelen tuğlaların kalitesinde büyük farkların olması hiçte şaşırtıcı değildir. Bu belki de bir yapı malzemesi olarak tuğlanın en belirgin özelliği ve de en büyük zayıflığıdır. Hesaplarda kul­lanılacak tuğla basınç dayanımı seçimi çok güvenlikli bir tarafta olmalıdır. Bu deneylerde aynı parti tuğla içinde en büyük ve en küçük basınç dayanımları arasında 3-5 kat farklara rastlandığı ve bunun da çok doğal olduğu göz önünde tutul­malıdır. Bu deneylerde kullanılan yöntem TS – 701 ve 705’de be­lirtilen yöntemlerdir.

Postacıoğlu (1962) denediği 6 fabrika dolu tuğlası örneğinde 105-700 kg/cm² basınç dayanımı bulmuştur. Ortalama basınç dayanımı 288 kg/cm2, standart sapma 105 kg/cm² olmaktadır (% 46). 15 düşey delikli tuğla örneğinde en küçük 57 en büyük 484 kg/cm² basınç dayanımı bulunmuştur. Yatay delikli 13 örnekte ise ortalama basınç dayanımı 49 kg/cm², standart sapma 24 kg/cm²‘dir.

Bugün Türkiye’de yığma yapılarda yaygın olarak TS – 4377’ye göre üretilen ve hafif tuğla denilen düşey delikli blok tuğla kul­lanılmaktadır. Bunların delik oranları % 40 ile 60 arasında değişmektedir. Bundan başka aslında betonarme yapılarda dolgu tuğlası olarak yapılmış olan yatay delikli tuğlalar kul­lanılarak da yığma yapı yapılmaktadır. Bu tür tuğlalar üzerinde eski adı ile İmar ve İskan Bakanlığı Yapı Malzemesi Genel Müdürlüğü Laboratuarlarında (Şu anda TSE inşaat Laboratuarı) 1975 yılından bu yana yapılmış deneylerden elde edilmiş basınç dayanımları ve bunların delik oranı ve yönü (yatay ya da düşey)’ne göre değişimleri Şekil l’ de verilmektedir.

Bu değerler Türkiye’de üretilen tuğlaların basınç dayanımları üzerine bir fikir vermekle birlikte yeterli sayıda değildir. Tuğla basınç dayanımının önemli olduğu durumlarda inşaatçının kullandığı her parti tuğladan yönetmelik ve standartlara göre gerekli sayıda örnek alarak sürekli olarak basınç dayanımını kontrol etmesi gerekir.

Delikli tuğlaların basınç dayanımına etkiyen önemli bir faktör deliklerin oranı kadar biçimleridir. Delik oranı aynı fakat daha çok sayıda küçük deliklerden oluşan bir tuğlanın basınç dayanımı daha yüksek olmaktadır. Bunun nedeni boşlukları çevreleyen dolu kesitlerin burkulma boylarının küçük delikli tuğlalarda daha küçük olmasıdır. Ayrıca boşluk oranı aynı fakat delik biçimleri farklı olan tuğlaların da basınç dayanımları farklı olmaktadır. Yapılan bir incelemede (Sche1back-1970) de­likler nedeni ile oluşan gerilim birikimlerinin oranları karşılaştırılmıştır. Buna göre dolu  tuğlada gerilim birikimi 1.0 olarak alınırsa dairesel delikli tuğlada bu oran 4.97; eliptik delikli tuğlada 9.91; dikdörtgen delikli ve el tutamaklı  tuğlada 7.1 olmaktadır. Eğer dikdörtgen deliklerin köşeleri yuvarlatılırsa gerilim birikimleri azalmaktadır. Su inceleme sonucuna göre dairesel delikli tuğla, delik oranlarının aynı olduğu dikdörtgen ve kare delikli tuğlalara göre daha yüksek dayanımlı olmaktadır.

Basınç altında biçimlendirilmiş tuğlalarda presden çıkış yönüne dik ya da paralel yönlerdeki basınç dayanımları da farklı olmaktadır. Genellikle presden çıkış yönüne paralel yönde basınç dayanımı dik yöndeki basınç dayanımına göre daha yüksek bulunmaktadır.

Elastik Özellikler

Kırılma sırasındaki basınç gerilmesinde tuğladan tuğlaya büyük farklar olurken kırılma sırasındaki birim uzama ya da kısalma hep 10^-3 civarındadır. Bundan dolayı tuğlanın elastisite modülünün E = 1000 f_T olduğu genel olarak kabul edilmektedir. Burada f_T tuğlanın kırılma anındaki gerilmesidir. Tuğlanın poisson oranı için 0.18-0.25 değerleri alınır.

Tuğlaların Donmaya Dayanımı

Tuğlanın içindeki boşluk ya da gözeneklere giren su donarsa tuğlayı çatlatır ve tuğla zaman içinde paralanarak yok olur. Tuğla su ile doymuş ise donmanın etkileri daha büyük olur. Kıs­men su ile dolgun tuğlalarda donan su tuğlanın içindeki havayı sıkıştıracağı için donmadan dolayı çatlama tehlikesi daha azdır.

Donmaya dayanıklı tuğlaların özellikleri şöyledir:

1. Beş saat kaynatmadan sonra ağırlık cinsinden su emme oranı % 7’den büyük olmamalıdır.
2. Doyma katsayısı 0.6 olmalıdır. Doyma katsayısı 24 saat suya batırılmış durumda hesaplanan su emme oranı ile 5 saat kaynatma sonucu bulunan su emme oranı arasındaki oran olarak tanımlanır. Diğer bir deyişle boşlukların % 40’ı hava ile dolu olmalıdır.
3. Tuğlanın basınç dayanımı 500 kg/cm²‘den yüksek olmalıdır.

Tuğlanın su emme oranının yüksek olmasının bir başka sakıncası da yüksek su emme oranlı tuğlanın harcın suyunu emerek harcın sertleşmesine ve tuğlaya tam yapışmasına engel olmasıdır. Bunu önlemek için tuğlanın harcın suyunu emmeyecek kadar su ile doymuş olması gerekir. Tuğlanın su emme gücü yüksek ise önceden tuğlanın ıslatılması yararlıdır.

Tuğlanın duvara konulmadan ıslatılmasına gerek olup olmadığının saptanması için şu deney uygulanabilir:

1. Tuğlanın üzerine 25 mm çapında bir daire çizilir,
2. Bunun içine 20 damla su konulur,
3. Suyun tuğla tarafından emilmesi için geçen zaman 1.5 dakikaya da daha çok ise ıslatılmaya gerek yoktur.

Türkiye de yapılarda taşıyıcı ya da dolgu tuğlası olarak üretilen tuğlalar ile ilgili bir çok standart bulunmaktadır: TS-704 Harman Tuğlası (Mart 1979), TS-705 Fabrika Tuğlası (Mart 1985), TS-1377 Hafif Tuğla (Ekim 1987), TS-4562 Klinker Tuğlaları (Ekim 1985) ve TS-4563 Yatay Delikli Fabrika Tuğlaları (Ekim 1985) standartları vardır. Türkiye’de standart tuğla biriminin boyutları 190 x 90 x 50 mm (Boy x En x Yüksek­lik) şeklindedir.

Tuğlalar dolu, yatay ve düşey delikli olarak üç sınıfa ayrıl­maktadır. Düşey delik oranı % 15’i geçmeyen tuğlalar da dolu tuğla olarak kabul edilmektedir. Bundan başka fabrika tuğlaları, normal tuğla modüler tuğla ve blok tuğla gibi normal tuğlanın boyutlarının çeşitli katlarında boyutları olan tuğlalar da yapılabilir.