Kireçtaşı, sönmemiş kireç ve sönmüş kireçten oluşan ürün grubuna kireç ürünleri adı verilir.
Kirecin hammaddesi olan ve doğada bol miktarda bulunan kireçtaşı, karbonatlı tortul kayaç ve fosiller için kullanılan genel bir deyim olup, yapısında prensip olarak kalsiyum karbonat veya kalsiyum karbonat/magnezyum karbonat bileşikleri (CaCO3/MgCO3) kombine halde bulunur. Bunun yanısıra içinde değişik oranlarda demir, alüminyum, silisyum, kükürt gibi safsızlıklara da rastlanabilir.

Dünyada çok çeşitli formasyon ve tiplerde kireçtaşı mevcuttur. Bunlar orijin, jeolojik formasyon, mineralojik yapı, kristal yapısı, kimyasal bileşim, renk ve sertlik özelliklerine göre gruplandırılır (örneğin tebeşir, marn, traverten gibi). İçindeki MgCO3 miktarının miktarının %20-40 arasında olması durumunda ise kireçtaşı, rhombohedral yapıdaki dolomit:CaMg(CO3)2 adını alır.

Portland çimento ve beton yapımında hammadde komponenti,
İnsaat harç ve sıvalarında baglayici ,
Demir-çelik endüstrisinde saflastitici,
Gaz beton endüstrisinde baglayici
Cevre denetiminde arıtma kimyasalı;
Asitli toprakların rehabilitasyonunda pH dengeleyicisi,
Cesitli kimyasal maddelerin elde edilmesinde ara reaksiyon kimyasalı veya nihai ürün komponenti,
Yol zemin insaatlarinda stabilizatör ve asfalt yapımında asinmaya karsi katki maddesi olarak pek cok alanlarda kullanılır.

Tuğla kırığı ve kireç kullanılarak hazırlanan horasan harcı ve sıvaları tarihi yapıların inşasında kullanılan en önemli bağlayıcı malzemelerdendir. Tarihi yapıların korunmasına yönelik yapılacak müdahalelerden önce bunların özelliklerinin bilinmesi ve bu özelliklere sahip harç ve sıva üretilerek koruma çalışmalarının yürütülmesi gerekmektedir. Çimento gibi bilinçsizce seçilen malzemelerle yapılan müdahaleler, tarihi yapıların bozulma sorunlarını artırmaktadır. Bu nedenle, çok sayıda araştırmacı tarihi yapılarda kullanılan harç ve sıvaların özellikleri üzerine çalışmıştır. Bu çalışmalar Eric Hansen ve arkadaşları (2003) tarafından toplanmış ve sınıflandırılmıştır. Bu bibliyografya, konu ile ilgili araştırma yapanlar için önemli bir kaynaktır.

Burada sunacağımız çalışma, tarihi horasan harcı ve sıvalarının en temel özelliklerini tanımlamaya yöneliktir. Bilindiği gibi, horasan harcı ve sıvaları, kireç harçları içinde tanımlanmaktadır. Bu nedenle, bu yazıda öncelikle kireç harcı ve sıvalarının hammadde kompozisyonları ve elde edilmeleri konularında Özet bilgi verilecek daha sonra horasan harcı ve sıvalarının özellikleritanımlanacaktır.

Kireç Harcı ve Sıvalar

Kireç kullanılarak elde edilen harç ve sıvalar. Eski Yunan, Roma ve onu izleyen dönemlerden, çimentonun bulunmasına kadar geçen sürede yapıların inşalarında kullanılmıştır. Kireç harcı ve sıvaları, bağlayıcı olarak kireç ve dolgu malzemesi olarak agregaların karıştırılması ile elde edilir. Kireç harçlarının hazırlanmasında kirecin veya harcın özelliklerini geliştirmek amacı ile kirece veya harca organik ve inorganik maddelerin katıldığı da bilinmektedir. Aşağıda kireç harç ve sıvaları oluşturan bu hammaddeler tanımlanmaktadır.

Kirecin hammaddesi, kalsiyum karbonat (CaCO,) minerallerinden oluşan kireç taşlarıdır. Bu taşlar ısı ile kalsine olup karbondioksit gazının (C02) yapıdan ayrılması sonucunda kalsiyum oksite(CaO) dönüşürler. Elde edilen bu ürün sönmemiş kireç olarak adlandırılır. Kalsiyum karbonatın kalsinasyon sıcaklığı, ıoo%COj ortamında ve 760 mm cıva basıncında 900 °C dır (Boynton, 1980). Bu sıcaklık, C02 derişiminin azalması ile birlikte düşmektedir.

Kalsinasyon sonucunda elde edilen sönmemiş kireç (CaO), su veya havada bulunan nem ile reaksiyona girerek kalsiyum hidroksite dönüşmektedir (Ca(OH)2). Bu ürün, sönmüş kireç olarak adlandırılmaktadır. Kirecin sönmesi için havada % 15 oranında nisbi nemin olması yeterlidir (Boynton, 1980; Oates, 1998).

Kirecin kalitesini etkileyen birçok etken bulunmaktadır. Kireç taşlarının, yumru büyüklüğü, gözenekliliği, gözeneklilik dağılımı gibi fiziksel özellikleri ve kalsiyum karbonat kristallerinin büyüklüğü sönmemiş kirecin reaktifliğine etki eden en temel etkenlerdir (McClellan ve Eades, 1970). Bu etkenlerin yanısıra su/kireç oranları, sönmemiş kirecin saflığı, parçacık büyüklüğü, sıcaklık, karıştırma, söndürmede kullanılan suyun saflığı da kirecin özellliklerini etkilemektedir.

Gözenekli, saf ve çok yüksek sıcaklıklarda kalsine edilmemiş kireç taşından elde edilen sönmemiş kireç, suyla daha çabuk reaksiyona girmektedir (Boynton, 1980). öğütülmüş sönmemiş kireç de su ile daha hızlı bir şekilde sönmektedir (Boynton, 1980). Söndürülme işleminde kullanılan suyun saflığı da söndürülme işlemine etki etmektedir (Cowper, 1998; Hassİbİ, 1999). Eğer su İçinde 500 mg/L sülfat veya sülfit iyonları varsa, bu su söndürülme işlemi için uygun değildir (Hassibi, 1999)- Sülfit veya sülfat iyonları kirecin yüzeyini kaplayarak söndürülme işlemini geciktirmektedirler. Su içinde bulunan şeker ve klo-rür iyonları ise kirecin söndürülme işlemini hızlandırmaktadırlar. Deniz suyu, içerdiği klorür iyonlarından dolayı kirecin daha çabuk sönmesini sağlamakla birlikte tuzlanmaya yol açtığı için kullanılmazlar. Söndürülme İşlemi sırasında yapılan karıştırma, söndürülme hızını artırarak daha yüksek oranlarda sönmüş kireç elde edilmesini sağlamaktadır (Boynton, 1980)

Söndürme işleminde kullanılan suyun sıcaklığı da elde edilen kirecin kalitesine etki etmektedir. Bu işlem,sıcaklık arttıkça hızlanmakta, ancak yüksek sıcaklık kirecin topaklanmasına neden olmaktadır. Bu ise kirecinplastik olmasını engellemektedir (Covvper, 1998). Bundan kaçınmak İçin soğutma İşlemini hızlı bir şekilde gerçekleştirmek gerekmektedir (Hedİn, 1963) Söndürülmüş kirecin uzun yıllar hava ile temas etmeden bekletildikten sonra kullanılması. Roma ve onu izleyen dönemlerden bu yana bilinmektedir. Roma döneminde kirecin en az üç yıl bekletildikten sonra kullanılması gerektiği ileri sürülmüştür (Peter, 1850). Kirecin bekletilme süreci uzadıkça, plastik Özelliği ve su tutma kapasitesi artmaktadır (Covvper, 1998). Bu süreçte, kireç kristallerinin (portlandit) boyutları küçülmekte ve havanın karbondioksiti İle reaksiyona girecek yüzey alanı artarak karbonatlaşma daha hızlı gerçekleşmektedir (Rodriquez ve diğerleri, 1998).

Agregalar: Kireç harcı ve sıvalarının yapımında dolgu malzemesi olarak agregalar kullanılmaktadır. Agregalar, kireç ile reaksiyona girmeyen (etkisiz) ve reaksiyona giren (puzo-lan) agregalar olarak sınıflandırılabilir (Lea, 1940). Etkisiz agregalar; taş ocağı, dere ve denizlerden elde edilen agregalardır. Puzolanik agregalar kireç ile reaksiyona girerek harç ve sıvaların nemli ortamlarda hattâ su altında da sertleşmesini sağlayan amorf silikatlar ve alüminatlardan oluşan agregalardır. Puzolan-lar doğal veyapay olarak iki grupta incelenebilir (Lea, 1940)

Doğal puzolanlar(tüf, tras,opalvb.) genelde volkanik küllerden oluşmaktadır (Lea, 1940). Tuğla, kiremit vb. pişirilmiş malzemeler ise yapay puzolan olarak birçok tarihi yapının harç ve sıvalarında kullanılmıştır (Buna ilişkin örnekler, “Horasan Harcı ve Sıvaları” başlığı altında verilecektir). Yapay puzolana bir başka örnek de, pirinç kabuğunun yakılması ile elde edilen küllerdir (Jamesve Rao, 1986).

Katkı Malzemeleri: Kireç harçlarının hazırlanmasında kirecin veya harcın fiziksel özelliklerini geliştirmek, karbonatlaşmayı hızlandırmak amacıyla kirece veya harca organik ve inorganik maddelerin katıldığı bilinmektedir. Bunlardan bazıları; kan,yumurta, peynir, gübre, arap zamkı, hayvan tutkalı, bitki suları, kazein gibi malzemelerdir (Sickels, 1981).

Katkı malzemelerinden arap zamkı, hayvan tutkalı ve incirin sütlü suyu yapışkan olarak kullanılmıştır. Çavdar hamuru, domuz yağı, kesik süt, kan ve yumurta beyazı kirecin daha çabuk sertleşmesini sağlamaktadır. Arpa, İdrar ve hayvan tüyleri dayanıklılığı artırmaktadır. Şeker, suyun donma erime periyodlarında meydana getirdiği bozulmaları yavaşlatmaktadır. Balmumu, harçtaki büzülmeyi önlemektedir. Yumurta akı, hayvan tutkalı. Şeker, süt, mineral ve keten tohumu gibi yağlar ise kirecin plastik Özelliğini artırıp kırılganlığı azaltarak, harcın çalışılabilirliğini artırmaktadırlar. Günümüz malzemelerinden polyaminophenoller de kirecin karbonatlaş-masını hızlandırarak daha çabuk sertleşmesini sağlamaktadır (Medicİ ve diğerleri, 2000).

Kireç Harç ve Sıvaların Sertleşmesi: Harç ve sıvaların sertleşmesi, kirecin havada bulunan karbondioksit gazı ile karbonatlaşması sonucu gerçekleşmektedir. Karbonatlaşma, gaz-sıvı-katı reaksiyonu İle açıklanabilir (Mo-orehead, 1986). Gaz halindeki karbondioksit (C02) kirecin yüzeyindeki veya gözeneklerin-deki yoğuşmuş su (H20) İçinde çözünür. Bu Çözünmede, hidrojen iyonu (H+), bikarbonat (HCO,) ve karbonat (CO,2) iyonları oluşarak su asidik hale gelir. Oluşan asidik suda kireç (Ca(OH)j) çözünürek kalsiyum (Ca+2) iyonları oluşur. Ca+2 iyonları ile COj= iyonları ile birleşerek kalsiyum karbonatı (CaC03) oluşturur.

Kirecin karbonatlaşmasına etki eden birçok etken bulunmaktadır. Bunlardan en önemlileri su miktarı, karbondioksit gazının derişimi ve kirecin gaz geçirgenliğidir (Van Balen ve Van Gemert, 1994). Karbondioksit derişiminin artması ile karbonatlaşma artmaktadır. Suyun yokluğunda veya aşırı miktarda varlığında karbonatlaşma çok yavaş olmaktadır. Ortam bağıl nemi de karbonatlaş-maya etki eden başka bir etkendir. Bağıl nem arttıkça karbonatlaşma artmaktadır (Swen-son ve Sereda, 1968).

Karbonatlaşma kirecin dış yüzeyinden İç yüzeyine doğru olmaktadır. Bu nedenle, kireç harçlarının ve sıvalarının kalınlığı, kireç/agre-ga oranları, agrega dağılımları, karıştırma ve bunların sonucunda oluşan gözenekli yapı karbonatlaşmaya etki etmektedir.

Birçok ülkede kirec tasinin ana kullanım sahası %40-70 oranıyla insaat ve yapı sektörüdür. Kirec tasinin bu sektörde beton harcında agrega (mıcır) olarak ve yol yapımında agrega/dolgu maddesi olarak kullanılır. Bu amaçla kullanılacak olan kirec tasinin temiz, kuru, kübik formda, yüksek isinma mukavemetine ve sertligine sahip olmalıdır.

Daha ince (75 mikron-5 mm) gradyasyonlu bazı kirectasinin (kalker) kumları ise, beton ve insaat harcına katılır.

İnsaat ve yapı endüstrisinde kullanılan yıllık mıcır miktarı, dünyada yaklasik 1.5 milyar ton/yıl; Türkiye de ise yaklasik 180 milyon ton/yıl civarındadır. Bu deger, Türkiye deki toplam kirectasi üretiminin %74 üne karsilik gelmektedir.
Cimento: Kirec tasinin ikinci büyük kullanım alanı Portland Cimentosu (CaO+SiO2+Al2O3+Fe2O3) yapımıdır. Cimentonun ana hammadde girdisi %80 e varan oranlarla dusuk magnezyumlu (en fazla %5) kirec tasidir. Bir ton çimento üretimi için yaklasik bir ton kirectasinana ihtiyaç vardır.

Dünyada Portland çimentosu üretimi yaklasik 1.4 milyar ton/yıl olup Türkiye de bu miktar 45 milyon ton/yıl civarındadır. Diger bir deyisle toplam kirec tasi üretiminin %21 i bu amaçla tüketilmektedir.

Sonmemis kireç üretimi için kullanılan yıllık kirec tasi miktarının dünyada 750 milyon ton oldugu tahmin edilmektedir. Türkiyede ise bu miktar kabaca 10 milyon ton/yıl civarında olup, toplam kirec tasi üretiminin %4 üne tekabül etmektedir.