Investigation of the Effects of Different Environmental Conditions on the Physical and Optical Properties of Natural Stones

Abstract

Mermer ve granit gibi doğal taşlar dayanım ve estetik görünüşleri nedeniyle geçmişten beri birçok mimari ve modern konutlarda dış cephe kaplaması ve yer döşemesi olarak yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Doğal taşlar, zaman içerisinde donma çözülme, hava kirliliği ve yangın gibi çeşitli çevresel koşullara maruz kalırlar. Bu etkilere bağlı olarak da doğal taşların fiziksel, kimyasal ve mekanik özelliklerinde bozulmalar meydana gelir ve taşın kullanım ömrü kısalır. Bu nedenle, doğal taşların karakteristik özellikleri üzerinde çevresel etkilerin meydana getireceği değişikliklerin önceden bilinmesi binaların tasarım aşamasında ve bakım onarım aşamalarında kullanıcılara önemli katkı sağlayacaktır. Bu çalışma kapsamında, farklı litolojik özelliklere sahip doğal taşların yüksek sıcaklık, asitlere karşı dayanım ve donma çözülme (D-Ç) gibi çevresel etkiler karşısında fiziksel, optik ve iç yapı özelliklerinde meydana gelen değişiklikler araştırılmıştır. Doğal taş bozunma testleri uygulanmış ve uygulanmamış numuneler üzerinde pürüzlülük, parlaklık, renk ve mikro yapı özelliklerini belirlemeye yönelik analizler yapılmıştır. Çalışma sonunda doğal taşların parlaklık, toplam renk değişimi ve pürüzlülük özellikleri üzerinde en fazla yüksek sıcaklığın etkili olduğu buna karşın donma çözülme çevrimlerinin ise daha az oranda etkili olduğu görülmüştür.

Natural stones such as marble and granite have been widely used as exterior cladding and flooring in many architectural and modern houses since the past due to their strength and aesthetic appearance. Natural stones are exposed to various environmental conditions such as freeze-thaw, air pollution and fire over time. Depending on these effects, physical, chemical and mechanical properties of natural stones deteriorate and the service life of the stone is shortened. For this reason, knowing the changes that will occur on the characteristic features of natural stones due to environmental effects will make a significant contribution to the users in the design phase of the buildings and in the maintenance and repair phases. Within the scope of this study, changes in physical, optical and internal structure properties of natural stones with different lithological properties were investigated in response to environmental effects such as high temperature, resistance to acids and freeze-thaw (F-T). Analyzes were made to determine the roughness, gloss, color and microstructure properties on the samples with and without natural stone degradation tests. At the end of the study, it was seen that high temperature was most effective on the, total color change and roughness properties of natural stones, whereas freeze-thaw cycles were less effective.