Kültür mirasımız içerisinde önemli bir yeri olan tarihi ahşap yapıların bakım-onarım çalışmaları, kapsamlı ön incelemeleri gerektiren koruma biliminin araştırma alanlarından biridir. Burada öne çıkan hususlar, tarihi ahşap yapıların tüm teknik detayları ile tanımlanması, ahşabın bozulmuşluk/sağlamlık durumlarının doğru tespit edilmesi,  en az müdahale ile yapının koruma altına alınması gereğidir (1, 3). Son yüzyılda ahşap yapıların korunmasına yönelik geliştirilen koruma kuramları, özgün yapı elemanlarının mümkün olduğunca yerinde korunmasını esas almakta, yapı bütünlüğünü tehdit eden ya da işlevini yerine getiremeyecek düzeyde bozulmuş olan yapı elemanlarının özgününe uygun bir şekilde sağlamlaştırılmasını öne sürmekte, ancak bu koruma yaklaşımları mümkün değil ise değiştirilmesini önermektedir (3, 4). Ayrıca, ahşabın sağlamlaştırılması amacıyla yapılan koruma uygulamalarının, zaman içerinde ahşabın özgün durumuna geri dönebilmesine imkan veren ve sağlamlaştırma işleminin tekrarını mümkün kılan uygulamalar olması beklenir (3, 5). Ahşap koruma uygulamalarında sağlamlaştırma işleminin ahşap ile uyumlu olduğunun ve verimliliğinin sınanması da önemlidir. Burada esas alınan ölçütler, sağlamlaştırma işlemi görmüş ahşabın, sağlıklı bir ahşabın özgün performans özelliklerine yaklaşması, nefes alabilirliğini koruması ve yeterli mekanik özelliklere erişebilmesidir (3, 5). Ahşap yapı elemanlarının sağlamlaştırılması amacıyla üretilen çözeltiler arasından, doğrudan atmosfer koşullarına maruz kalan tarihi ahşabın koruma-onarım uygulamaları için Paraloid B72 ve nano-taneli ZnO çözeltisi ile modifiye edilmiş Paraloid B72 çözeltileri önerilmektedir. Paraloid B72, kuru ahşapların sağlamlaştırılmasında kullanılmaktadır. Bozulmuş ahşabın mekanik özelliklerini, boyutsal kararlılığını kabul edilebilir sınırlar içinde iyileştirmesi, çatlak oluşumunu azaltması ve renk değişimine sebep olmaması bakımından ahşap sağlamlaştırma uygulamalarında tercih edilen bir reçine türüdür. Ayrıca, ahşabın su emme kapasitesini kontrol edebilmesi ve ultraviyole ışınları (UV) ile ısıl etkilerin sebep olduğu yaşlandırma etkilerine karşı direncini artırması bakımından, özellikle açık hava koşullarındaki ahşap elemanların sağlamlaştırılması kapsamında ön plana çıkmaktadır (5, 7). Nano taneli ZnO katkılı kompozit sağlamlaştırma ürünleri, bozulmuş ahşabın mekanik dayanım özelliklerini artırmasının yanı sıra, alev ve duman yayınımı gibi yangına direnç niteliklerini artırması bakımından ümit vadedicidir (8). Ahşabın UV radyasyonuna karşı dayanım özelliklerini artırdığını, renk değişikliğini belirli düzeyde kontrol edebildiğini ortaya koyan araştırmalar bulunmaktadır (9-10). 

Ahşap sağlamlaştırma uygulamalarının verimliliklerin sınanması, sağlamlaştırma işlemi öncesi ve sonrası bozulmuş ahşabın performans özelliklerindeki değişimlerin laboratuvar ortamında ve yerinde, özellikle de tahribatsız yöntemlerle takibini gerektirir. Tahribatsız analiz yöntemleri arasında ultrasonik muayene ve kızılötesi ısıl görüntüleme ahşap koruma çalışmalarının yerinde takibini sağlayabilecek yöntemlerdendir (11). Burada, ölçülebilir parametreler olarak ultrasonik hız ve ısınma/soğuma hızlarının esas alındığı nicel performans analizlerinin yapılabilmesi için sağlam ve hasarlı kontrol örneklerinin temini ve bu örnekler ile referans veriler üretilmesi kilit meseledir. Literatürde, yerinde alınan verilerin değerlendirilmesi kapsamında yol gösterici olabilecek referans veriler, yok denecek kadar azdır (5, 6, 12).

Bu çalışma, günümüze ulaşan tarihi ahşap eserlerin korunması ve onarımı kapsamında, eserlere yapılacak müdahalelerin uzun dönemdeki başarısı ve yan etkilerinin bilimsel yöntemler kullanılarak ölçülebilir parametrelerle tanımına yönelik çalışmalara odaklanmıştır. Bu kapsamda; özgün detayları ile halen ayakta olan ve 19. yüzyıla tarihlenmiş Tarihi Ahşap Güvem Köprüsünün (Çerkeş, Çankırı) özgün ahşaplarından kontrol numuneleri hazırlanmış ve referans veriler elde etmek için analizler yapılmıştır. Paraloid B72 ve Paraloid B72+nano taneli ZnO çözeltisi uygulanarak sağlamlaştırılan özgün ahşaplardaki değişim, fiziksel, fizikomekanik ve mekanik özelliklerin yanı sıra tahribatsız yöntemler olan kızılötesi ısıl görüntüleme (IRT) ve ultrasonik muayene (UPV) ile takip edilmiş, sağlamlaştırma öncesi ve sonrası ahşap örneklerin ısıl eylemsizlik ve ultrasonik hız özellikleri ortaya çıkarılmıştır.

Malzeme ve Yöntem

Bu araştırma, lif yönlerine göre farklı performans özellikleri gösteren ahşap malzemenin bozulmuş lif dokusuna kılcal emme ile nüfuz ettirilen sağlamlaştırma çözeltilerinin, tahribatsız ve yerinde alınan ölçümlerle etkisini ölçebilecek parametreleri ve referans verileri ortaya çıkarmayı hedeflemiştir. Bu kapsamda, Melen Çayı (Çerkeş, Çankırı) üzerine inşa edilmiş, kitabesi ve vakfiyesi olmayan ancak Salname kayıtlarına göre 19. yüzyıla tarihlenen (13) ve Ankara Kültür Varlıklarını Koruma Bölge Kurulu tarafından 25.06.2012 tarih ve 750 sayılı karar ile korunması gerekli 1. Derece kültür varlığı olarak tescil edilmiş olan Tarihi Ahşap Güvem Köprüsü’nün taşıyıcı ahşap malzemeleri incelenmiştir. Kaba yonu taş ayaklar üzerine inşa edilen 55 metre uzunluğunda, 2.20 metre genişliğinde ve üç açıklıklı olan Tarihi Ahşap Güvem Köprüsü, ahşap üst yapısı ve beşik çatısı ile Anadolu’da çok az sayıda ayakta kalabilmiş bir kültürel varlığımızdır (Resim 1. Köprünün bir açıklığı 2010 tarihinde yaşanan bir sel felaketinde yıkılmış, 2018 tarihinde çıkan yangın sonrasında ahşap üst yapı köprü olarak işlev göremeyecek hale gelmiştir. Köprü, Koruma Bölge Kurulu tarafından Kasım 2020 yılında onarılmıştır. (13).

Laboratuvar analizleri için Tarihi Ahşap Güvem Köprüsü’nün özgün ahşap elemanlarından temin edilen karaçam ve onarımlar esnasında kullanılan sarıçam elemanlardan temin edilen çoğunluğu 5x5x5 cm boyutlarında hazırlanmış:

• 16 adet Kara Çam cinsi Özgün Sağlam (ÖS.KÇ.n) ve 17 adet Özgün Hasarlı (ÖH.KÇ.n) ahşap örnek, tarihi köprünün korkuluklarından, 
• 15 adet Sarı Çam cinsi Yeni Sağlam ahşap örnek (YS.SÇ.n) de, Tosya, Kastamonu’daki sarıçam ormanlarından kesilen tomruklardan temin edilmiştir. 

Paraloid B72 veya Paraloid B72+nano taneli ZnO çözeltileri, sağlam ve hasarlı numunelere, liflerine paralel yönde iki gün süren kılcal emme yoluyla nüfuz ettirilmiştir. Her iki çözeltide, 1/1 oranında aseton ve etanol karışımı içerisine %2 oranında Paraloid B72 bulunmaktadır. Nano-kompozit sağlamlaştırma çözeltisinde Paraloid B72 çözeltisine %2 oranında 18nm tane boyutuna erişen nano taneli ZnO mineral dolgu ilave edilmiştir. Sağlamlaştırma işlemi görmüş ahşap numuneler iki hafta süre ile 20±2 °C ve %55±5 bağıl nem ortamında, iyi havalandırılmış laboratuvar koşullarında bekletilmiş ve kurumaya bırakılmıştır (6).

Laboratuvar analizleri kapsamında, sağlamlaştırma işlemi öncesi ve sonrasındaki tüm sağlam ve hasarlı ahşap örneklerin temel fiziksel, fizikomekanik ve mekanik özellikleri ölçülmüştür. Ahşap örneklerin birim hacim ağırlığı (ρ, g/cm3), ultrasonik hızı (UPV, m/s) ve UPV verileri kullanılarak dolaylı yoldan hesaplanan Dinamik Esneklik Modülü belirlenmiştir (DMoED-LİF-PARALEL, GPa) (13,14). Aynı örneklerin, 250 kN maksimum yükleme kapasiteli Landmark Servo Hidrolik Üniversal Test Cihazı ile 1 mm/dakikalık yükleme hızı uygulanarak basınç dayanımı (UCS, MPa) ölçülmüştür (15). Tahribatsız yöntemlerden ultrasonik muayene ile ahşap örneklerin fizikomekanik özellikleri, IRT ile numunelerin ısıl eylemsizlik özellikleri ölçülmüştür. Ultrasonik hız ölçümleri, ahşap örneklerin liflere dik (UPVLİF-DİKİNE) ve liflere paralel (UPVLİF-PARALEL) yönlerde ve PUNDIT Plus cihazı ile 54 kHz ve 220 kHz’lik alıcı-verici uçlar kullanarak ölçülmüştür. Bu ölçümler, doğrudan (direct-DİR) ve dolaylı (indirect-İND) olmak üzere iki farklı modda alınmıştır (16). Ayrıca, ahşap numunelerin liflere paralel yönde, yani, alıcı-verici uçların birbirine dik tutulduğu konumda ölçülen UPVDİR-LİF-PARALEL verileri, birim hacim ağırlıkları ve 0,35 değerindeki poisson katsayısı (birimsiz) kullanılarak, ahşap örneklerin dinamik esneklik modülü (DMoELİF-PARALEL), dolaylı yoldan hesaplanabilmiştir (13,14). Literatürde yaygın kullanılan DMoE değeri için poisson katsayı kullanılmamaktadır. Kızılötesi ısıl görüntüleme (IRT) ile 5 dakikalık hafif ısınma ve soğuma süreçlerine maruz bırakılan ahşap örneklerin yüzeylerinden 2 saniye aralıklarla peş peşe ısıl görüntüler alınmıştır. Ardışık ısıl görüntüler, FLIR ThermoCAM SC640 termal kamera ile çekilmiş, ortamın nem ve sıcaklık verileri Kestrel 4000N cep anemometre ile takip edilmiştir. Isıl görüntülerden elde edilen yüzey sıcaklık ve zaman verileri ile zaman içerisindeki yüzey sıcaklık değişimini gösteren grafikler oluşturulmuş ve her bir ahşap örneğin ısınma hızı (RW, oC/s1/2) ve soğuma hızı (RC, oC/s1/2) belirlenmiştir (17-19). Tahribatsız muayene kapsamında liflere paralel yöndeki ahşap numune yüzeylerinin RW ve RC hızlarının, referans alınan özgün sağlam karaçamın aynı lif yönündeki RW-ÖS.KÇ ve RC-ÖS.KÇ değerlerine oranı hesaplanmıştır. Burada, özgün ve hasarlı karaçam ve yeni sağlam sarıçam numunelerinin, referans numunenin ısınma ve soğuma hızlarına oranlarının (RRW ve RRC, birimsiz), UPV verileri ile uyumlulukları ve aralarındaki bağıntılar değerlendirilmiştir. 

Bulgular ve Tartışma

Elde edilen veriler, ahşap örneklerin temel fiziksel, fizikomekanik ve mekanik özelliklerinin tayini, sağlamlaştırma ürünlerinin bu özelliklere etkisinin anlaşılması ve bu amaçlarla tahribatsız yöntemlerin yerinde analizler için geliştirilmesi hususlarında aşağıdaki alt başlıklar altında değerlendirilmiş ve tartışılmıştır.

Ahşap Örneklerin Temel Fiziksel, Fizikomekanik ve Mekanik Özelliklerinin ve Sağlamlaştırma Uygulamalarının Etkilerinin Analizi

Tarihi köprünün karaçam cinsi sağlam ahşap numuneleri, ortalama 0,65g/cm3±0,01 birim hacim ağırlığına, 1514m/s±30 UPVDIR-LİF-DİK ve 4534m/s±287 UPVDIR-LİF-PARALEL değerlerine, 8,4GPa±1,1 DMoEP değerine, poisson oranını dahil edilmeden hesaplanan 13,4GPa±1,8 DMoE değerine ve 60MPa±2,1 basınç dayanımına sahiptir. Bu veriler literatürde yer alan sağlıklı karaçama ait veriler ile benzerdir (11, 20-23). Güvem Köprüsü’nün tarihi karaçamlarının, yaklaşık 150 yıl sonrasında dahi, mekanik dayanımları bakımından literatürdeki aralıkların üst seviyelilerinde yer aldıkları ve köprü inşaatı için en iyi nitelikteki mekanik özelliklere sahip olanlar arasından seçildikleri anlaşılmaktadır.

Tarihi köprünün karaçam cinsi hasarlı ahşap numuneleri ortalama 0,43g/cm3±0,01birim hacim ağırlığına, 896m/s±79 UPVDIR-LİF-DİK ve 3100±269UPVDIR-LİF-PARALEL değerlerine, 2,6GPa±0,5 DMoEP değerine, poisson oranını dahil edilmeden hesaplanan 4,13GPa±0,7 DMoE değerine ve 21MPa±3,0 basınç dayanımına sahiptir Sağlıklı ahşap elemanların literatürde yer alan 1000m/s olan UPVDIR-LİF-DİK eşik değerine, literatürde çam cinsleri arasında 26MPa olan en düşük UCS değerine (20-23) ve 5,5GPa olan DMoE eşik değerine (21-25) kıyasla biraz altında kalması, bir yandan da halen yeterli birim hacim ağırlık değerine sahip olması sebebiyle, özgün hasarlı karaçam numunelerinin yerinde korunması ve fizikomekanik, mekanik özelliklerinin (özgün sağlam karaçam performans özelliklerine yaklaşacak düzeyde) sağlamlaştırma işlemi ile güçlendirilmesi uygun görünmektedir. Hasarlı karaçamın ısınma ve soğuma hızları oranları (RRW ve RRC) 2 katına varacak kadar artmıştır. Isıl eylemsizliğinin fark edilir düzeyde düştüğünü gösteren bu durum, mekanik özelliklerine kıyasla ısıl özelliklerinde, yani hasarlı ahşabın birim hacim ağırlık, ısıl iletkenlik, özgül ısı gibi ısıl performanslarında daha ciddi düzeyde zayıfladığının göstergesidir. 

Tarihi köprünün onarımlarında kullanılan sarıçam cinsi yeni ve sağlam ahşap numuneleri, ortalama 0,46 g/cm3±0,01 birim hacim ağırlığına, 1139 m/s±105 UPVDIR-LİF-DİK ve 3535 m/s±500 UPVDIR-LİF-PARALEL değerlerine, 3,7 GPa±1,1 DMoEP değerine, poisson oranını dahil etmeden hesaplanan 5,78GPa±1,7 DMoE değerine ve 41,2 MPa±2,1 basınç dayanımına sahiptir Bu veriler literatürde yer alan yeni sarıçama ait veriler ile benzerdir (11, 20, 23). Güvem Köprüsü’nün tarihi karaçamlarına kıyasla yeni sarıçamın fizikomekanik ve mekanik özellikleri bakımından literatürdeki aralıkların alt seviyelerinde yer aldıkları ve köprünün özgün ahşaplarına göre daha zayıf mekanik özelliklere sahip olanlar arasından seçildikleri anlaşılmaktadır. Yeni ve sağlam sarıçamın ısınma ve soğuma hızları oranları (RRW ve RRC), özgün sağlam karaçamınkine kıyasla en fazla 1,5 katı kadardır; dolayısıyla ısıl eylemsizliği biraz daha azdır.

Paraloid B72 ve Paraloid B72.ZnO ile yapılan sağlamlaştırma işlemleri hasarlı karaçam numunelerinin yanı sıra sağlam olan özgün karaçam ve yeni sarıçama da uygulanmıştır. Paraloid B72 ve Paraloid B72.ZnO sağlamlaştırma ürünleri sağlam olan özgün karaçam ve yeni sarıçamın fizikomekanik ve mekanik özelliklerinde farkedilir düzeyde bir artışa sebep olmamıştır. Ancak Paraloid B72.ZnO sağlamlaştırma çözeltisi, Paraloid B72 sağlamlaştırma çözeltisine kıyasla fizikomekanik ve mekanik özelliklerinde biraz daha fazla etkili olduğu görülmüştür. Bu çözeltiler, ısıl eylemsizlik performansını fark edilir düzeyde değiştirmemiştir

Paraloid B72 ve Paraloid B72.ZnO sağlamlaştırma ürünleri, fizikomekanik, mekanik ve ısıl performans özellikleri zayıflamış olan hasarlı özgün karaçam numunelerinde fark edilir bir iyileştirme sağlamıştır. Sağlam örneklere benzer şekilde, Paraloid B72.ZnO sağlamlaştırma çözeltisinin, Paraloid B72 sağlamlaştırma çözeltisine kıyasla fizikomekanik ve mekanik özelliklerinde biraz daha fazla etkili olduğu görülmüştür. İki çözeltinin de etkisi değerlendirildiğinde sağlamlaştırma işlemleri sonrasında hasarlı karaçamın (20-23): Sağlıklı ahşap elemanların literatürde yer alan 1000 m/s olan UPVDIR-LİF-DİK eşik değerine eriştiği, ortalama 36 MPa UCS değeri ile literatürde sağlıklı çam cinsleri için en düşük eşik değeri olan 26MPa’ın oldukça üzerinde bir performansa ulaştığı, sağlıklı çam malzeme için 5,5 GPa olan DMoE eşik değerindeki performansı fazlasıyla sağladığı, hasarlı durumuna kıyasla, ısınma hızı oranının (RRW) 1,7’den 1,5’e, soğuma hızı oranının ise 2,1’den 1,7’e düştüğü, dolayısıyla ısıl eylemsizlik özelliklerinin iyileştiği, ancak sağlam yeni sarıçamın ısıl eylemsizlik performansına bile erişemediği görülmüştür. Özetle, sağlamlaştırılmış karaçam numunelerin fizikomekanik ve mekanik özellikleri bakımından güçlendiği, ancak sağlamlaştırma işleminin ısıl özellikleri açısından yeterli düzeyde iyileştirme sağlayamadığı anlaşılmıştır. 

Tahribatsız Yöntemlerin Değerlendirilmesi ve Yerinde Analizler için Yöntem Geliştirme

Ultrasonik muayene ve ısıl görüntüleme yöntemlerinin de dahil edildiği laboratuvar analizleri, tarihi ahşabın performans özelliklerini ve sağlamlaştırma işlemi gören ahşap malzemenin performans özelliklerindeki değişimi takip edebilecek ölçülebilir parametreleri ortaya koymuştur. Burada özellikli olan durum şudur: Laboratuvar ortamında ahşap kontrol örneklerinden doğrudan ölçülen (g/cm3), UCS (MPa), SMoE (GPa), UPVDİR-LİF-DİKİNE (m/s), UPVDİR-LİF-PARALEL (m/s), UPVİND-LİF-PARALEL (m/s), RC (ºC/s1/2), RW (ºC/s1/2) parametreleri ile ahşap yapıda yerinde ölçülebilen UPVİND-LİF-PARALEL (m/s), RC (ºC/s1/2), RW (ºC/s1/2) parametreleri arasındaki bağıntıların varlığı keşfedilmiştir.

Kontrol örneklere ait laboratuvar ortamında elde edilen referans veriler sayesinde tanımlanabilen parametreler arası bağıntılar, tahribatsız yöntemlerle yerinde alınacak verilerin hassas analizine olanak sağlaması bakımından değerlidir. Aynı zamanda, sadece yerinde alınan veriler ile nicel analizlerin yapılabileceğinin de göstergesidir. Burada, sağlamlaştırma işlemi görmemiş olan özgün sağlam, özgün hasarlı karaçam ve yeni sağlam sarıçam kontrol numunelerine ait referans verilerden elde edilen bağıntılar özetlenmiştir:

• Ahşap numunelerin birim hacim ağırlık ve basınç dayanımı arasındaki bağıntı literatürde çalışılmış ve karaçam dahil çeşitli çam türleri için söz konusu parametreler arasındaki bağıntılar tanımlanmıştır (20-23). Tarihi Ahşap Güvem Köprüsünün yapımında kullanılan ahşap numunelerin de (g/cm3) ile UCS (MPa) ve UPV (m/s) parametreleri arasında kuvvetli bir bağıntı vardır. Birim hacim ağırlığı yüksek olan ahşap numunenin, basınç dayanımı ve ultrasonik hız cinsinden mekanik ve fizikomekanik özellikleri de yüksektir. En güçlü bağıntı, (g/cm3) ile UPVDİR-LİF-DİKİNE (m/s) referans verileri arasındadır (Şekil 1 solda). 

• Tarihi Ahşap Güvem Köprüsünün özgün ve hasarlı karaçam ve yeni sağlam sarıçam örneklerine ait referans UPVDİR-LİF-PARALEL (m/s) verileri ile referans UPVDİR-LİF-DİKİNE (m/s) verileri arasında ve referans UPVİND-LİF-PARALEL (m/s) verileri ile referans UPVDİR-LİF-DİKİNE (m/s) verileri arasında kuvvetli bir doğrusal bağıntı vardır. UPVDİR-LİF-PARALEL değerleri UPVDİR-LİF-DİKİNE değerlerinin 3,20±0,31 katıdır (Şekil 1 ortada). Bu katsayı literatürde dile getirilen katsayılar ile uyumludur (11,16,24). UPVİND-LİF-PARALEL değerleri UPVDİR-LİF-DİKİNE değerlerinin 1,15±0,12 katıdır. 
• Yerinde ölçümlerin nicel analizi söz konusu olduğunda, kilit veri, UPVDİR-LİF-DİKİNE verileridir. Nedeni, ahşap cinsinden bağımsız, 1000 m/s ile 2000 m/s arasındaki UPVDİR-LİF-DİKİNE verileri, ahşap malzemenin sağlam olduğunun göstergesidir (25). Diğer taraftan, UPVDİR-LİF-PARALEL verileri, ağaç cinsine göre değişen aralıklara sahiptir. Sağlam karaçam ve sarıçam için literatürde yer alan UPVDİR-LİF-PARALEL verileri, sırasıyla, 3560m/s-4840m/s ve 3650m/s-4470m/s aralığındadır (26). 
• Tarihi Ahşap Güvem Köprüsünün yapımında kullanılan ahşap numunelerin basınç dayanımı referans verileri ile UPV verileri arasındaki en güçlü doğrusal bağıntının UPVDİR-LİF-DİKİNE referans verileri ile olduğu görülmüştür (Şekil 1 sağda).
• Yerinde ölçümler ile ahşap elemanların sağlamlık durumunun tespiti ve herhangi bir sağlamlaştırma işleminin etkisinin izlenmesi için kullanılabilen parametre, UPVİND-LİF-PARALEL (m/s)’dir. Bu parametre ile ultrasonik muayene ile en güvenilir verilerin elde edildiği parametre olan UPVDİR-LİF-DİKİNE referans verilerini öngörebilmek önemli bir keşiftir. Araştırmanın referans verileri, UPVİND-LİF-PARALEL referans verileri ile hem UPVDİR-LİF-DİKİNE (Şekil 2, solda) hem de UPVDİR-LİF-PARALEL referans verileri arasında güçlü bir doğrusal bağıntı olduğunu göstermiştir. Bu sayede, UPVİND-LİF-PARALEL referans verileri ile DMoE (GPa) referans verileri arasında da güçlü bir bağıntı kurulmuştur (Şekil 2, ortada). 

 

• Araştırma sonucu edinilen birikim, yerinde tahribatsız analiz yöntemlerinin verimli ve nicel analizler yapabilecek şekilde kullanımı geliştirecek önemli bağıntıları ve denklemleri ortaya çıkarmıştır. Denklem 1 (Şekil 2-solda), arazide köprü ahşaplarının yüzeylerinden elde edilecek olan UPVİND-LİF-PARALEL verilerinden UPVDİR-LİF-DİKİNE verilerinin üretilebilmesini sağlamaktadır. Denklem 2 (Şekil 2-ortada), yine aynı verilerden DMoE (GPa) verilerinin üretilebilmesini sağlamaktadır. Utrasonik muayene ile bu türden yerinde veri toplama ve değerlendirme ile artık, ahşap elemanlarının bozulmuşluk ve korunmuşluk (sağlamlaştırılmışlık) durumlarının fizikomekanik özellik parametreleri ile incelenebileceği anlaşılmaktadır.

UPVDIR.LIF.DIKINE=0,06654×UPVIND.LIF.PARALEL+278,77m/s, (1)

DMoEDIR.LIF.PARALEL=0,0057×UPVIND.LIF.PARALEL-2,8503m/s, (2)

• RW ve RC parametreleri, malzemelerin ısıl efüzivite, diğer bir tanımla ısıl eylemsizlik özelliklerindendir. Daha yoğun ahşap malzemenin ısıl eylemsizliğinin daha yüksek olması, dolayısıyla, ısınma ve soğuma hızlarının daha yavaş olması beklenir. Sağlam ve hasarlı özgün karaçam ve sağlam yeni sarıçam numunelerinin ısınma ve soğuma hızları ile aynı numunelerin (g/cm3), UPV (m/s) ve UCS (MPa) parametreleri arasındaki doğrusal bağıntılarda bu ilişki gözlenmektedir (Şekil 2, sağda). Isıl eylemsizlik, fizikomekanik ve mekanik özellikler arasında kuvvetli bağıntıların olduğu anlaşılsa da, RW ve RC ölçümlerinin alındığı numune sayısı azdır. Bu bağıntıları tanımlayan denklemler daha hassas analizler yapılabilir olması için IRT ile daha fazla sayıda numunenin referans RW ve RC verileri üretilmelidir.
• Ahşap malzemenin fizikomekanik özellikleri ve ısıl eylemsizlik özellikleri arasındaki bu kuvvetli bağıntı, ultrasonik muayene ve ısıl görüntülemenin bir arada kullanılmasının sağlayabileceği olanakları da ortaya koymuştur. Köprü yüzeyinde erişilemeyen/temas edilemeyen her bölgeden, özellikle çözünürlüğü yüksek termal kameralar ile, güneşin yüzeyi ısıttığı dönemde ya da ısınmış yüzeyin soğumakta olduğu bir dönemde RW ve RC verilerini ölçmek mümkündür. Isıl ve ultrasonik veriler arasındaki doğrusal bağıntıyı tanımlayan denklemlerden faydalanarak, temas edilemeyen yüzeylere ait UPV verileri hesaplanabilir. İki tahribatsız yöntemin birbirlerini bu şekilde tamamlayabildiklerinin keşfi, arazi ortamında hassasiyetin önemli olduğu bölgelerde, nicel değerlendirmeleri kuvvetlendirmesi bakımından dikkate değer bir ilerlemedir.

Sonuç

Bu çalışmada, ahşap malzemenin sağlamlık ve bozulmuş durumunun tespiti ve uygulanan sağlamlaştırma işleminin ne düzeyde etkili olduğunun belirlenmesi konusunda güvenilir deneyler ve parametrelerin tanımlanmasına odaklanılmış, ahşabın, fiziksel, fizikomekanik ve mekanik özelliklerindeki değişimin önemli ve geçerli parametrelerle takibi sağlanabilmiş ve bu takibin özellikle tahribatsız yöntemlerle yapılmasını sağlayan referans bir çalışma ortaya çıkarılmıştır. Doğrudan atmosfer koşullarına maruz kalan Tarihi Ahşap Güvem Köprüsü’nün yapımında kullanılan karaçam ve sarıçamın koruma-onarım uygulamalarında kullanılması ihtimal olan Paraloid B72 ve nano-taneli ZnO çözeltisi ile modifiye edilmiş Paraloid B72 çözeltilerinin performansı konu edilmiş; sağlamlaştırma işlemlerinin etkileri laboratuvar analizleri ile incelenmiştir.

Bu araştırma ile, ultrasonik muayene ve ısıl görüntüleme yöntemlerini bir arada kullanan tahribatsız analiz yöntemleri geliştirilebilmiş; bu kapsamda örnek almaya gerek kalmadan, ahşap yapı elemanlarının malzeme ölçeğinde bozulmuşluk durumlarının ve sağlamlaştırma işlemlerinin yerinde sınanmasını sağlayacak referans veriler elde edilmiştir. Referans veriler, arazi ortamında alınan ultrasonik hız ve ısıl eylemsizlik verilerinin nicel analizler için değerlendirilebilmesine imkan verecektir. Nicel analizleri mümkün kılan ölçülebilir parametreler, ultrasonik muayene ile elde edilen UPVDİR ve UPVİND verileri, ısıl görüntüleme ile edilen RC ve RW’dir. Araştırma sonuçları, bu dört temel parametre arasında iki tahribatsız yöntemin birbirlerini tamamlayabilecekleri yönleri ve veriler arası bağıntıları ortaya çıkarmıştır. Bu bağıntıların önemi aşağıda özetlenmiştir:

• UPVDİR ölçümleri ile UPVİND ölçümler arasındaki ilişkinin ortaya çıkarılması, ultrasonik muayenenin yerinde/köprü yüzeylerinde hassas yapılabilmesini sağlayacak önemli bir aşamadır. Erişilebilir yerlerde ahşap yapı elemanının görünür yüzeyinden UPVDİR ölçümlerin alınması ve bu verilerin nicel analizine imkan veren UPVİND verilere çevrilebilmesi ultrasonik muayenenin verimli ve yararlı olmasını mümkün kılacak bir yöntemdir. 
• Sağlam ahşabın ısıl eylemsizlik özellikleri ile hasarlı olanın ya da sağlamlaştırma işlemi görmüş olanın ısıl eylemsizlik özellikleri arasındaki ilişkinin ortaya çıkarılması, IRT ile takibin yerinde/köprü yüzeylerinde hassas yapılabilmesini sağlayacak önemli bir basamaktır. 
• Ayrıca UPV verileri ile IRT verileri arasındaki bağıntıları keşfetmek, yerinde/köprüde erişilebilir yüzeylerden temas edilerek ölçülebilen UPV verileri ile erişilemeyen birçok yüzeyin temassız ölçülebilen IRT verilerini ilişkilendirmek tahribatsız yöntemlerin birbirini tamamlaması ve nicel değerlendirmeleri kuvvetlendirmesi bakımından dikkate değer bir ilerlemedir. 

Bu araştırma sonuçları, yapı sektöründe bir bilim dalı olarak bebek adımlarıyla ilerlemekte olan “sahadaki tahribatsız muayene çalışmalarına”, özellikle ahşap yapı elemanlarının arazi koşullarında tahribatsız incelenmesi ve yöntem geliştirme bakımından, rehber niteliği taşımaktadır.

Teşekkür

Bu araştırmanın yürütülmesi amacıyla desteğini esirgemeyen Karayolları Genel Müdürlüğü’ne ve Tarihi Köprüler Şubesi Müdürlüğü’ne teşekkür ederiz. 

Kaynaklar 

1. Feilden, B. M., & Jokilehto, J. (1998). Management guidelines for world cultural heritage sites. Erişim:15.11.2023, https://www.iccrom.org/sites/default/files/ 2018.02/1998_feilden_management_guidelines_eng 70071_light_0.pdf.
2. ICOMOS Int. (2019). European quality principles for EU-funded interventions with potential impact upon cultural heritage. Manual.Paris: Erişim: 15.11.2023, https://openarchive.icomos.org/id/eprint/2083/6/European_Quality_Principles.
3. ICOMOS International (1999). Principles for the Preservation of Historic Timber Structures adopted by at the 12th General Assembly in Mexico. Erişim: 15.11.2023, https://www.icomos.org/images/DOCUMENTS/Charters/wood.
4. Larsen, K. E., & Marstein, N. (2016). Conservation of historic timber structures. An ecological approach. Riksantikvaren.
5. Walsh-Korb, Z., & Avérous, L. (2019). Recent developments in the conservation of materials properties of historical wood. Progress in Materials Science, 102.
6. Traistaru, A. T., Timar, M. C., Campean, M., Croitoru, C., & Sandu, I. O. N. (2012). Paraloid B72 versus Paraloid B72 with nano-ZnO additive as consolidants for wooden artefacts. Materiale Plastice,49(4), 293-300.
7. Mańkowski, P., & Andres, B. (2015). Compr. strength of wood pinus sylv. decayed by coniophora put. fungi and reinf. with PB-72.Wood Research, (60), 3.
8. Yi, L., Yang, Q., Yan, L., & Wang, N. (2023). A facile strategy to construct ZnO n.particles reinf. transparent fire-retardant coat. for achieving antibact. activity and long-term fire protec. of wood substrates. Journal of Building Eng.,72.
9. Kanth, A. P., & Soni, A. K. (2023). Application of nanocomposites for conservation of materials of cultural heritage. Journal of Cultural Heritage, 59.
10. Aksu, S., Kelleci, O., Aydemir, D., & Istek, A. (2022). Application of acrylic-based varnishes reinf. with nano fillers for conserv. of weathered and worn surf. of the hist. and cultural wood buildings. Journal of Cultural Heritage, 54, 1-11.
11. Kandemir, A., 2010 Soundness Assessment of Historic Structural Timber by the Use of Non-Destructive Methods, PhD Thesis, METU, Ankara.
12. Ahmad, A., Elserogy, A., Al-Muheisen, Z., Villeneuve, F., & El-Oqlah, A. (2018). The conservation of a wooden nabataean coffin box from Jordan-application of ndt ultrasonic technique. Wood Research, 63 (1), 2018:1-14.
13. RILEM 1980.Tentative Recommendations, Comission-25-PEM, Recommended tests to measure the deterioration of stone and to assess the effectiveness of treatment methods”, Materaux et Constructions, 13 (75), 173-253. 
14. Topal, T., Doyuran V., (1995). Ultr. Test. of Artificially Weathered Cappadocian Tuff. In: Preserv. and Rest. of Cult. Heritage Montreux, (pp.205-211). 
15. ASTM C364 – Standard Test Method For Edgewise Compressive Strength of Sandwich Constructions, American Society for Testing and Materials. 
16. Bucur, V. (1983). An ultrasonic method for measuring the elastic constants of wood increment cores bored from living trees. Ultrasonics, 21(3), 116-126.
17. Maldague, X., Galmiche, F., & Ziadi, A. (2002). Advances in pulsed phase thermography. Infrared physics & technology, 43(3-5), 175-181.
18. Tavukcuoglu, A., Cicek, P., & Grinzato, E. (2008). Thermal analysis of an historical Turkish bath by quantitative IR thermography. Quantitative InfraRed Thermography Journal, 5(2), 151-173.
19. Grinzato, E., Vavilov, V., & Kauppinen, T. (1998). Quantitative infrared thermography in buildings. Energy and buildings, 29(1), 1-9.
20. Aydin, S., & Yardimci, M. Y. (2007). Mechanical prop. of four timber species com. used in Turkey. Turkish Journal of Eng. and Env. Sciences, 31(1), 19-27.
21. Guler, C., Copur, Y., Akgul, M., & Buyuksari, U. (2007). Some chemical, physical and mechanical properties of juvenile wood from black pine (Pinus nigra Arnold) plantations. Journal of Applied Sciences, 7(5), 755-758.
22. Güntekin, E., & Bülbül, Z. (2017). Karaçam Kerestesinde Eğilme Özelliklerinin Stres Dalga Yöntemiyle Belirlenmesi, 10(2), 11-17.
23. Tashev, A., Bardorov, N., (2009). Structure, Properties and Possibilities of Use of Wood of Turkish Pine (Pinus brutia Ten), Innovation in Woodworking Industry and Engineering Design, 67-72.
24. Bray, D.E and McBride, D., 1992. NDT Techniques. John Wiley&Sons, Inc., Canada Breeze, J.E., Nilberg, R.H. 1971, Predicting by Sonic Measurements the Strength of Logs and Poles having Internal Decay, Forest Products Journal, v.21.
25. Beall, F. C. (2002). Overview of the use of ultrasonic technologies in research on wood properties. Wood Science and Technology, 36(3), 197-212.
26. Yılmaz Aydın, T., & Aydın, M. (2018). Türkiye’de yetişen bazı önemli ağaç türlerinde yoğunluk ve yayılım uzunluğunun ultrasonik dalga hızına etkisi, Turkish Journal of Forestry,19(4):413-418.