Cephe malzemeleri ve nanoteknoloji çalışmaları

Abstract

Kaynakların verimli kullanılmasının önem kazandığı günümüzde, yeni malzemelerin geliştirilmesi ve mevcut malzemelerin niteliklerinin geliştirilmesi hedeflenen malzeme çalışmaları yürütülmektedir. Nano maddelerin de bu alanda yürütülen malzeme çalışmalarında kullanıldığı bilinmektedir. Nano maddelerin cephe malzemelerine yönelik malzeme çalışmalarında, mevcut ticari ürünlerde ve uygulamalarda kullanımının irdelenmesi, ülkemizde nano maddelere sahip olan cephe malzemeleri özelinde mevcut durumun ve malzemelere yönelik öngörü-beklentilerin belirlenmesi amacıyla tez çalışması yürütülmüştür. Bu kapsamda konu alanında araştırmacılara, tasarımcı ve uygulamacılara yararlanabilecekleri teknik ve pratik bilgileri içeren Türkçe kaynak oluşturulması hedeflenmiştir. Tez çalışması kapsamında cephe tanımı yapılmış, tanımlama çerçevesinde cephenin katmanları; kaplama, gövde ve yalıtım katmanları olarak ele alınmıştır. Kaplama katmanı iç ve dış kaplamalar olarak sınıflandırılırken, gövde; yüzeyinin kaplanma durumuna göre sınıflandırılmıştır. Yalıtım katmanı ise ısı, ses ve yangın gibi yalıtılması hedeflenen etkenlere göre alt başlıklar altında incelenmiştir. Söz konusu katmanların oluşturulmasında kullanılan ve konuya ilişkin kaynaklarda sıklıkla irdelenen malzemelere ait bilgiler incelenerek nano maddelerin kullanıldığı çalışmaların daha rahat takip edilebilmesi ve örnek malzemelerin niteliklerinin kolaylıkla anlaşılabilmesi amaçlarıyla malzemeler rehber niteliğindeki kaynaklardan yararlanılarak sınıflandırılmış, niteliklerine kısaca değinilmiştir. Çalışma kapsamında malzemelerin üretimleri, uygulamaları ve nitelikleri üzerinde durulmuştur. Derleme sonucu elde edilen bilgiler, cephe malzemelerinin kullanıldıkları katmanlar ve üretimlerinde kullanılan malzemelere göre alt başlıklar altında paylaşılmıştır. İlgili cephe malzemesi başlıkları altında malzeme çalışmalarında tercih edilen bir yöntem olan nanoteknoloji çalışmaları incelenmiştir. Bölüm, nanoteknolojiye dair; tanımlar, sınıflandırmalar, kısa tarihçe, inşaat alanında kullanımı, konu hakkındaki riskler-belirsizlikler ve bölümde değinilen malzemelere yönelik örnek çalışmalardan oluşan derlemeyi içermektedir. Derleme çalışması nano maddelerin malzeme çalışmalarında kullanımlarının ve başarılarının belirlenmesi amacıyla yürütülmüştür. Derleme çalışmasında; 2000-2021 yılları arasında yayımlanmış ve nano maddeler kullanılarak çeşitli sonuçlara ulaşılmış örneklere yer verilmiştir. Örnek çalışmalar, taranan makaleler arasından sonuçlarını neden-sonuç ilişkisiyle rahatlıkla aktaran örneklerden seçilmiştir. Ayrıca seçim sırasında ilgi çeken sonuçlara ve yöntemlere sahip makalelere de yer verilmiştir. Çalışmalar cephe katmanları ve malzeme alt başlıkları altında sınıflandırılarak aktarılmıştır. Malzeme grupları ve cephe katmanına özel olarak üzerinde durulan nitelikler ve bu niteliklerin nasıl geliştirilebileceğine yönelik temellere değinilmiştir. Çalışma bulgularından hangi nano maddelerin hangi amaçlarla kullanıldığı çıkarımı yapılmıştır. Derleme çıktıları, bölüm sonunda tablolar halinde paylaşılmıştır. Tablolarda nano maddelerin kazandırmış oldukları yeni ve geliştirilmiş niteliklere yer verilmiştir. Çalışmaların derlenmesi sürecinde sıklıkla görülen akademik bulguların, uygulama alanına yansımalarının değerlendirilmesi amacıyla örnek projeler incelenmiş popüler akademik bulgular daha detaylı olarak irdelenmiştir. Nano maddeler içeren malzemelerin kullanıldığı uygulamalara ve popüler niteliklere yer verilmiştir. Bölüm içerisinde; kendi kendini temizleme, su iticilik, anti bakteriyellik, üstün ısı yalıtımı ve anti grafiti gibi yeni veya geliştirilmiş nitelikler; örnekler ve temel çalışma prensipleriyle açıklanmıştır. Derleme, örnek proje incelemesi ve anket sürecinde ön plana çıkan nano maddelere sahip boyaların ülkemizdeki mevcut durumumun belirlenmesi amacıyla, anket katılımcıları tarafından belirtilen ürünler üzerinde üreticilerinin 2019-2020 katalogları ve teknik bilgi föyleri üzerinde tarama yapılmıştır. Bu çerçevede 8 markaya ait 35 ürün grubundan 75 ürüne ait üretici verileri bir araya getirilerek, sektörde nano maddelerin yaygınlık durumu irdelenmiştir. Çalışma sonucunda 23 ürüne ait üretici açıklamaları, teknik belge ve pazarlama enstrümanlarında nano obje, nano içerik veya nanoteknolojik ifadelerinin kullanıldığı görülmüştür. Bu kapsamda "dış cephelerde ve iç mekanlarda kullanılan boyaların oluşturduğu sektörde nano maddelerin ticari olarak kullanımının yaygınlaştığını söylemek mümkündür" yargısına ulaşılmıştır. Ülkemizdeki nano nesnelere sahip cephe malzemelerinin mevcut durumu ve malzemelere yönelik öngörü-beklentilerin sağlıklı bir şekilde belirlenebilmesi amacıyla anket çalışması yürütülmüştür. Çalışma alanı olarak 01-04 Nisan 2021 tarihleri arasında gerçekleştirilen "43. Yapı Fuarı-Turkey Build İstanbul" fuarı, ülke genelinden örnek grubu oluşturmaya elverişli katılımcı ve ziyaretçi sayısına sahip olması ve sektör içerisinde farklı mesleki faaliyetler yürüten katılımcıların bir araya getirebilmesi nedeniyle seçilmiştir. Anket soruları 200 katılımcıya yöneltilerek örnek grup oluşturulmuştur. Anket katılımcılarının mesleki olarak cephe malzemelerinin üretim, ithalat, tasarım ve uygulama aşamalarından en az birinde rol almış olmalarına özen gösterilmiştir. Cevaplar, örnek grubun mesleki faaliyetleri göz önünde tutularak oluşturulan profillere göre değerlendirilmiştir. Anket formu çoktan seçmeli, Likert Ölçeği ve basit evet/hayır seçimleri içeren sorularla oluşturulmuştur. Sorular; mesleki profillerin cephe malzemeleri üzerine ilgi ve beklentilerini belirlemek üzere sıralanmıştır. Anket sonuçları üzerinde frekans ve tek yönlü varyans analizleri yapılmış, elde edilen veriler grafiklerle aktarılmıştır. Katılımcıların nano maddelere sahip malzemeleri kullanıp kullanmadıkları sorularak malzemelerin tasarımcı-uygulamacı profilindeki popülerliği araştırılmıştır. Üretici-ithalatı profilindeki katılımcılara da aynı amaçla ürün kataloglarında söz konusu ürünlerin bulunup bulunmadığı sorulmuştur. Tüm katılımcılara yöneltilen sorulardan malzemelerin gelecekte ne kadar popüler olabileceği yönünde çıkarımlar yapılmıştır. İki profil arasında en farklı görüş; malzeme seçiminde maliyetin rolü üzerine olmuştur. Tasarımcı-uygulamacı profili daha çok nitelikleri ön planda tutarken üretici-ithalatçı profilinin maliyet konusunu daha ön planda tuttuğu anlaşılmıştır. Ortak olarak her iki profil de yeni malzemeleri deneyimlemeye açık olduklarını belirtmiştir. Her iki grup, nano maddelerin kullanıldığı malzemelere yönelik olarak "boya" örneğini göstermiştir. Tek yönlü varyans analizlerinde ise Tez kapsamında yürütülen derleme, katalog taraması, örnek proje incelemesi ve anket çalışmalarının bulguları tartışılmış, nano maddeler kullanılarak yürütülen malzeme çalışmalarının büyük çoğunluğunun başarılı sonuçları olduğu görülmüştür. Çalışmalarda hedeflenen çıktılara ulaşıldığı, ancak malzemelere yönelik uzun süreli ve büyük ölçekli testlerin yerine daha çok laboratuvar şartlarında ve ölçeğinde testlerin yürütüldüğü görülmüştür. Ayrıca malzemelerin niteliklerindeki gelişmelerin veya malzemelere kazandırılan yeni niteliklerin mali anlamda sağlayacakları kazançları, mevcut durumları ile karşılaştıran çalışmaların sayısının nispeten daha az olduğu görülmüştür. Bu kapsamdaki ekonomik benzetim çalışmalarının genellikle ısıl nitelikler üzerinde yürütüldüğü saptanmıştır. Dolayısı ile konu üzerinde olası kaynak tasarruflarının belirlenmesi için malzemelerin tüm yaşam döngüsünü içerecek benzetim çalışmalarının yürütülmesi ve kaynaklarda olası tasarruflar hesaplanırken mali kazançların da göz önünde bulundurulması gerektiği tez çalışması sonucunda gelecek çalışmalara öneri olarak sunulmuştur. Derleme sonucunda malzeme türünden ziyade nano maddelerin karakteristik özelliklerinin hedeflenen çıktılara ulaşılmasında etkili olduğu anlaşılmıştır. İncelenen uygulamalarda da farklı malzeme grupları ile aynı nano maddeler kullanılarak benzer çıktılara ulaşılabildiği görülmüştür. Bu bağlamda nano maddeler ölçeğinde geliştirilen yeni niteliklerin daha büyük ölçekteki cephe malzemeleri üzerinde uygulanabileceği ön görülmüştür. Tüm çalışmalarda nano maddelerin popüler olarak kullanıldığı görülen boya malzemeleri alanında ülkemizdeki eğilimin de bu yönde pozitif yönlü olduğu katalog taraması çalışmasıyla anlaşılmıştır. Anket çalışmasında toplanan yanıtlardan da ülkemiz inşaat sektöründe malzeme niteliklerinin geliştirilmesinde nano maddelere yönelik pozitif bir tutumun mevcut olduğu, gelecekte oluşacak yeni ihtiyaç ve beklentilerin karşılanması amacıyla nano maddelere sahip malzemelerin kullanımına olumlu bakıldığı kanısına varılmıştır.