AHŞAP – AHŞABIN YAPISI VE ÖZELLİKLERİ

Spread the love

Canlı bir organizma olan ağaçtan meydana gelen ahşap; lifli, heterojen ve anizotrop dokusu ile higroskopik, poröz, viskoelastik, ses, elektrik, ısı iletkenliği ve ağırlık direnç oranı vb. özelliklerinden dolayı önemli bir yapı malzemesidir (Eriç, 2002; Kartal, 2009). Biyolojik esaslı bir malzeme olduğundan biyolojik, fiziksel ve kimyasal birçok faktör tarafından bozunabilmekte ve tüm bu faktörlere karşı korunmasında kullanılan çeşitli metotlarla hizmet ömrü uzatılabilmektedir (Kartal, 2009).


2.1 Ağaç Türleri

Genel olarak yapı mühendisliğinde kullanılan ağaç türleri, iğne yapraklı (kozalaklı) ve geniş yapraklı (yapraklı) ağaçlar olarak iki gruba ayrılmaktadır (Güngör, 1969; şimşek, 2007).

İğne yapraklı ağaçlara yumuşak ağaçlar da denilmekte olup inşaatçılıkta doğrama, kalıp, iskele, çatı malzemesi olarak kullanılmaktadırlar. Karaçam, sarıçam, kızılçam, fıstık çamı, toros sediri, doğu ladini ve köknar bazı iğne yapraklı ağaç türleridir (şimşek, 2007).



Geniş yapraklı ağaçlara sert ağaçlar da denilmekte olup, çoğunlukla sık ve sert dokulu liflere sahiptirler. Mobilyacılıkta, tarihi bina ve ibadet binalarına özel kapı yapımında ve parke olarak kullanılmaktadırlar (şimşek, 2007). Meşe, kayın, gürgen, dişbudak, ceviz bazı geniş yapraklı ağaç türleridir (Güngör, 1969).

2.2 Ahşap Malzemenin Makroskopik Yapısı

Ahşabın en kesiti incelendiğinde dışarıdan içeriye doğru; dış kabuk, iç kabuk, kambiyum, yıllık yaş halkaları ve öz’den oluştuğu görülmektedir (şekil 2.1). Ahşabın en dış halkasında, genellikle ölü hücrelerden oluşan, dış kabuk bulunmaktadır. Odunsu tabaka ile dış kabuk arasında bulunan ve dış kabuğa göre daha yumuşak olan halka ise iç kabuktur (Berkel, 1970; Cowan, 1991; şimşek, 2007).

ahşap - ahşabın katmanları

Bir ahşabın katmanları (Morris, 1998).

Yaşayan hücrelerden oluşan ve mikroskopik olarak görülebilen ince bir tabaka olan kambiyum, iç kısma doğru odun dokusuna (ksileme) ve dış kısma doğru ise iç kabuğa (floeme) ait hücreleri üreterek ağacın büyümesini ve kalınlaşmasını sağlamakla görevlidir (Erdin, 2009).

Yıl halkaları veya büyüme halkaları olarak bilinen kısım; özü çevreleyen, biri açık ve biri koyu renkli dokulardır. Genişlikleri ağaç türüne, yaşına, coğrafi yerine, denizden yüksekliğine, ısıya, güneş alma durumuna, iklim ve ortam şartlarına göre değişiklik göstermektedir (Günay, 2007).

Yıllık halkalar, kambiyum hücrelerinin çoğalması sonucu ilkbahar ve yaz aylarında olmak üzere yılda iki kere oluşmaktadırlar. İlkbahar odunu nisan ve mayıs aylarında oluşmakta olup, bu aylarda özsu (besin suyu) fazla olduğu için daha geniştir (şekil 2.2). Yaz odunu ise haziran- eylül aylarında oluşmakta olup, ilkbahara göre daha az özsu bulunduğundan daha dardır (Günay, 2007).

Görevi besi suyu iletmek olan ilkbahar odunu; daha yumuşaktır, hücre duvarı daha incedir, daha çabuk gelişir ve çalışması daha azdır. Ağaç gövdesini destekleyen yaz odunu ise ince ve serttir, hücre duvarı daha kalındır, yoğunluğu ve çalışması daha fazladır (Berkel, 1970; Cowan, 1991; Günay, 2007).

Öz;

ahşabın merkezinde bulunan, diğerlerine göre daha koyu renkteki kısımdır (şimşek, 2007). Ahşabın öz kısmı, genç yaşlarda su iletimi ve depolama görevi üstlenen ve ileriki yaşlarda ölen paranşim dokusundan oluşmaktadır (Bozkurt ve diğ., 1993).

ahşap - ahşap kesiti

Yıllık halkaları gösteren ahşap kesiti (Scott, 1968).

 

Öz ışınlar;

açık renkli, ince (nadiren 1 mm genişlikte) ve özden çevreye doğru dağılan ışınsal çizgilerdir. Organik maddelerin kabuktan itibaren radyal yönde iletimini ve dağılımını sağlamakla görevlidirler. Meşe, kayın gibi geniş yapraklı ağaçların öz ışınları geniş iken; iğne yapraklı ağaçların öz ışınları incedir ve makroskopik olarak görülememektedir (Berkel, 1970; Bozkurt ve diğ., 1993).

Yerli ağaç türlerinde az sayıda olan ve tropik ağaçlarda fazla miktarda bulunan boyuna paranşimler, çoğu kez makroskopik olarak görülebilmektedirler. Ağaç türlerine göre değişmekle birlikte, yıllık halka içerisinde tek sıra şeklinde veya küçük gruplar halinde bulunabilirler (Bozkurt ve diğ., 1993).

Reçine kanalları, ilkbahar ve yaz odunu arasında yer almakta ve bütün kesite yerleşmiş küçük noktalar şeklindedirler (Günay, 2007). Taze kesilmiş enine kesitlerde genellikle açık renkte olup, daha sonra koyu renkli noktacıklar haline dönüşmektedirler (Bozkurt ve diğ., 1993).

Ağaç türlerine göre değişiklik gösterebilmekle birlikte ahşap malzemede; enine, radyal ve teğet kesit olmak üzere üç farklı kesme yönü elde edilebilmektedir (Berkel, 1970; Bozkurt ve diğ., 1993; Erdin, 2009) (şekil 2.3).

ahşap - ahşabın anatomik yapısı

Ahşabın anatomik yapısı

Enine kesit, ağacın gövde eksenine dik veya liflere dik yönde kesilmesiyle oluşan kesittir (Berkel, 1970; Bozkurt ve diğ., 1993; Erdin, 2009). Enine kesitte; ortada özü, yıllık halkaları, özden çevreye doğru uzanan öz ışınlarını, küçük delikler ve noktacıklar halindeki trahe ile birlikte reçine kanallarını, öz odundan sonra gelen diri odun tabakasını, kambiyumu ve kabuğu görmek mümkündür (Erdin, 2009). şekil 2.4’te bir ağacın enine kesiti görülmektedir.

ahşap - ahşabın enine kesiti

Ağacın enine kesiti (Lyons, 2006).

Radyal kesit; ağacın gövde eksenine ve öz ışınlarına paralel yönde kesilmesiyle oluşan kesit olup, bu kesiş biçimine aynalı kesiş de denilmektedir. Geniş öz ışınları kısa mozaikler ya da uzun aynacıklar biçiminde görülürken, ince öz ışınları radyal kesitte görülememektedir (Erdin, 2009). Radyal kesitte ortada yine öz bulunmakta, yıllık halkalar birbirine paralel düz çizgiler şeklinde görülmektedir (Günay, 2007).

Teğet kesit;

ağacın gövde eksenine paralel ve yıllık halkalara teğet yönde kesilmesiyle elde edilen kesittir (Bozkurt ve diğ., 1993; Erdin, 2009; Günay, 2007). Teğet kesitte öz ve kabuk görülememekte olup, yıllık halkalar iç içe geçmiş paraboloitler şeklinde görülmektedir (Erdin, 2009; Günay, 2007).

2.2.1 Ahşap – Diri odun (dış odun)

Diri odun; bir ağacın enine kesitinde, kesitin dış tarafında kalan canlı kısım olup su iletme ve depolama görevi üstlenmektedir (Berkel, 1970; Bozkurt ve diğ., 1993; Panshin ve diğ., 1964). Zamanla öz oduna dönüşen diri odun; öz odundan daha açık renkli, yumuşak ve hafif olmakla birlikte organizmalara karşı daha az dayanıklıdır. Diri odunun nem miktarının ve çalışma oranının daha fazla olduğu bilinmektedir (Desch ve Dinwoodie, 1996; Günay, 2007).

Ahşabın diri odun kısmı, mikroorganizmaların gelişimini etkileyen ekstraktif maddeler içermediğinden biyolojik canlılara karşı daha duyarlı olmaktadır. Paranşim hücrelerinde bulunan depo maddeleri, böceklerin diri odunu tercih etmelerinin başlıca sebebidir (Sivrikaya, 2008).



Diri odunun permeabilitesinin yüksek olması, kimyasal koruyucuların ahşaba iyi nüfuz etmesini sağlamaktadır. Böylece; ahşap malzemeyi mantar, böcek gibi zararlılardan korumak mümkün olabilmektedir (Bozkurt ve diğ., 1993).

2.2.2 Ahşap – Öz odun (iç odun)

Öz odun; ağacın enine kesiti incelendiğinde özün çevresinde ve kesitin iç tarafında kalan, koyu renkli, ölü hücrelerden oluşan dairesel kısımdır (Berkel, 1970; Bozkurt ve diğ., 1993; Günay, 2007).

Ölü hücrelerinde besi suyu yerine salgı maddeleri bulunduğundan öz odunun rengi daha koyu ve ağırdır. Ahşaba zarar veren organizmalara karşı daha dayanıklı olan öz odunun nem miktarı ve çalışması daha azdır (Günay, 2007; Panshin ve diğ., 1964).

Öz odunun ağaçlarda çoğunlukla 20- 40 yaşları arasında oluştuğu görülmektedir. Ağaçta öz odun maddesinin fazla miktarda bulunması ahşabın mantar, böcek gibi zararlılara karşı korunmasına yardımcı olmakta ve doğal dayanıklılığını artırmaktadır (Berkel, 1970; Bozkurt ve diğ., 1993). Öz odunun diri odundan daha dayanıklı olmasını sağlayan faktörler; toksik özellik gösteren yüksek orandaki uçucu yağlar, tanenler ve fenolik maddeler içermesidir. Ayrıca; nem içeriğinin ve difüzyonun daha düşük olması, hücrelerindeki tül oluşumları ve reçine kanallarındaki tüller öz odunun diri odundan daha dayanıklı olmasını sağlamaktadır. Ağaçta yukarıya ve öze doğru gidildikçe ekstraktif maddeler azaldığından, öz odunun dış kısmı çürüklüğe karşı daha dayanıklıdır (Sivrikaya, 2008).

2.3 Ahşap Malzemenin Mikroskopik Yapısı

Ahşabın mikroskopik yapısı; hücrelerin şekli, büyüklüğü, dağılışları ve doku yapılarının incelenmesiyle tespit edilebilmektedir (Bozkurt ve diğ., 1993). Mikroskopik olarak incelendiğinde ahşabın; ortasında lümen boşluğu bulunan, kalın çeperli, odunlaşmış, lif şeklinde borucuklar olan hücrelerden oluştuğu görülmektedir (şimşek, 2007). İğne yapraklı ve geniş yapraklı ağaçların hücre yapıları birbirinden farklı olmakla birlikte, iğne yapraklılarda traheid, paranşim ve epitel hücreleri; geniş yapraklı ağaçlarda ise lifler, trahe ve paranşim, bazı türlerinde traheid de bulunabilmektedir (Günay, 2007).

2.3.1 Ahşap – İğne yapraklı ağaçların mikroskopik yapısı

İğne yapraklı ağaçlarda, traheidler ve paranşimler olmak üzere iki tip hücre bulunmaktadır. Traheidler bazı türlerde boyuna ve enine traheidler; paranşim hücreleri de boyuna ve öz ışınları paranşimleri olarak ikiye ayrılmaktadır. Ağaçta direnci ve boyuna yöndeki su iletimini sağlamakla görevli olan boyuna traheidler; iğne yapraklı ağaçlarda % 90- 95 oranında bulunan, uzun, ince, uçları kapalı ölü hücrelerdir (şekil 2.5). Su iletimini geniş lümenli ve ince çeperli ilkbahar odunu traheidleri gerçekleştirirken, gövdenin desteklenmesi ise dar lümenli ve kalın çeperli yaz odunu traheidleri tarafından sağlanmaktadır (Bozkurt ve diğ., 1993; Erdin, 2009). % 5- 10 oranında bulunan öz ışınları, boyuna paranşimler ve reçine kanalları da gıda maddelerinin taşınmasını ve depolanmasını sağlamaktadırlar (Bozkurt ve diğ., 1993).

ahşap - iğne yapraklı ağaç hücrelerinin yapısı

İğne yapraklı ağaç hücrelerinin yapısı (Scott, 1968).

İğne yapraklı ağaçlarda geçitlerin büyüklüğü, yapısı ve bir traheid üzerindeki sayıları, bu ağaçlardan elde edilen ahşap malzemelerin emprenye edilebilme yeteneğini etkilemektedir. İğne yapraklılarda; geçit aspirasyonu oluşumu, margonun öz odundaki ekstraktif maddelerle tıkanması ve margodaki açıklıkların lignin gibi çözünmeyen maddelerle tıkanması sonucu sıvı akışının engellendiği görülmektedir (Bozkurt ve diğ., 1993; Erdin, 2009).

Hücreden hücreye sıvı akışını sağlayan ve hücre çeperinde bulunan açıklıklar olan geçitler, şekillerine göre basit ve kenarlı olarak iki türdür. Traheidlerin en önemli özelliği radyal çeperler üzerinde bulunan büyük kenarlı geçitleri olup, emprenye maddelerinin ahşap içerisine absorpsiyonunda büyük önem taşımaktadır (Bozkurt ve diğ., 1993; Erdin, 2009). Margo olarak adlandırılan, kalınlaşmamış geçit zarının dış kısmında sıvıların bir hücreden diğerine geçebilmesi için çok küçük açıklıklar bulunmaktadır. Geçit zarının orta kısmı kalınlaşarak torus adı verilen yapıyı oluşturmakta, bu yapı çoğu kez bir ventil gibi geçit ağzını açıp kapatarak bir hücre lümeninden diğerine sıvı ve gaz geçişini sağlamaktadır (Bozkurt ve diğ., 1993). İğne yapraklı ağaçlarda öz odun oluşurken; kenarlı geçitlerde ortada bulunan torus, yan tarafa kayarak geçit ağzını (porusu) kapatmaktadır. Böylece, aspirasyon hali oluşmakta ve sıvıların geçişi engellenmektedir (Berkel, 1970).

İğne yapraklı ağaçlarda tek sıralı, üst üste yerleşmiş hücrelerden oluşan ve dar şeritler halinde radyal yönde uzanan öz ışınları; organik madde iletimini ve depolanmasını sağlamaktadır. Emprenye maddelerinin ahşaba nüfuzunda; karşılaşma yeri olarak tanımlanan ve boyuna traheidler ile öz ışını paranşim hücreleri arasındaki, radyal çeperlerdeki alanda bulunan geçitler de büyük önem taşımaktadır. Boyuna paranşimler her iğne yapraklı ağaçta bulunmamakla birlikte, iğne yapraklı ağaçlarda geniş yapraklılardan çok daha az miktarda bulunmaktadırlar (Bozkurt ve diğ., 1993). İğne yapraklı ağaç hücrelerinin elektron mikroskobundaki görünüşü şekildeki gibidir.

ahşap iğne yapraklı ağaç hücreleri

İğne yapraklı ağaç hücrelerinin elektron mikroskobunda görünüşü (Rowell, 2005).

2.3.2 Ahşap – Geniş yapraklı ağaçların mikroskopik yapısı

Geniş yapraklı ağaçlarda; traheler, traheidler, lifler ve paranşimler olmak üzere dört tip hücre bulunmaktadır. Traheler; odunlaşmış ölü hücreler olup, uç uca eklenerek su iletim borularını oluşturmaktadırlar. Geniş yapraklı ağaçlarda boyuna yöndeki su iletimi, genellikle perforasyon tablaları ile gerçekleşmekle birlikte kenarlı geçitler de kullanılmaktadır (Bozkurt ve diğ., 1993). İğne yapraklı ağaçlardan farklı olarak kenarlı geçitlerde torus bulunmamaktadır (Bozkurt ve diğ., 1993; Erdin, 2009).



Geniş yapraklı ağaçlarda; gövde boyunca su iletimine yardımcı olan traheidler, vaskular ve vasisentrik olarak iki tipte görülmektedirler. Boyuna yönde uzanan boyuna paranşimler; küçük, çok köşeli ve prizmatik hücrelerdir. Depolama görevini üstlenen boyuna paranşim hücreleri, geniş yapraklı ağaçlarda iğne yapraklılardan çok daha fazla sayıda bulunmaktadırlar. Geniş yapraklı ağaçların öz ışını paranşim hücrelerinde yapı bakımından farklılıklar görülmekte, iğne yapraklı ağaçlarda bulunan öz ışını traheidleri de yapraklı ağaçlarda bulunmamaktadır (Bozkurt ve diğ., 1993). şekilde geniş yapraklı ağaç hücrelerinin şematik yapısı görülmektedir.

ahşap - geniş yapraklı ağaç hücrelerinin yapısı

Geniş yapraklı ağaç hücrelerinin yapısı (Scott, 1968).

 

Lifler ince, uzun ve uçları kapalı hücreler olup; yıllık halka içerisinde destek görevini üstlenirler ve diğer hücreleri çevrelerler (Bozkurt ve diğ., 1993; Erdin, 2009). Geniş yapraklı ağaçlarda genellikle % 50- 75 oranında bulunan lifler; ahşapta yoğunluk, direnç özellikleri ve işlenebilirliğe etki etmektedir (Bozkurt ve diğ., 1993).

Geniş yapraklı ağaç hücrelerinin elektron mikroskobundaki görünüşleri şekildeki gibidir.

 

Geniş yapraklı, dağınık gözenekli (a) ve halka gözenekli (b) ağaç hücrelerinin elektron mikroskobunda görünüşü (Rowell, 2005).

2.3.3 Ahşap – Hücre çeperinin yapısı

Hücre çeperinin selüloz, lignin ve hemiselülozlardan oluştuğu bilinmektedir (şekil 2.9). Hücre çeperinin yapısı betonarmeye benzetilirse; selüloz mikrofibrilleri bu betonarmenin demiri, lignin ise betonu gibi sayılmaktadır (Erdin, 2009; Günay, 2007).

Hücre çeperi incelendiğinde çeşitli tabakalardan oluştuğu görülmektedir (şekil 2.10). Bu tabakalarda bulunan selüloz, lignin, hemiselüloz miktarları ve mikrofibril açıları ahşabın direncinin belirlenmesinde etkili olmaktadır. Hücre çeperinin en dışında; dış yüzü orta lamele dayanan ve ortalama kalınlığı 0.06- 0.09 µm olan primer çeper bulunmaktadır. Primer çeperde, selüloz mikrofibrillerinin gevşek ve düzensiz bir örgü biçiminde yerleştiği görülmektedir. Bu tabaka, hücre büyümesi aşamasında hücre çapının genişlemesini ve boyunun uzamasını kontrol etmektedir (Erdin, 2009).

Ahşap hücrelerinde bulunan selüloz, lignin ve hemiselüloz miktarlarını gösteren diyagram a- Selüloz, b- Lignin, c- Hemiselüloz (Rowell, 2005).

Primer çeperden sonra, S1, S2 ve S3 olmak üzere birbirinden farklı üç tabakadan oluşan sekonder çeper gelmektedir (Bozkurt ve diğ., 1993; Erdin, 2009; Günay, 2007). Sekonder çeper, selüloz mikrofibrillerinin primer çeper üzerine yığılmasıyla oluşan en geniş çeper tabakasıdır (Erdin, 2009). Mikrofibriller S2 tabakasında hemen hemen hücre eksenine paralel sıralanırken, S1 ve S3 tabakalarında buna dik bir diziliş görülmektedir. S3 tabakası, hücre lümenine bitişik olan tabaka olup bazı ağaç türlerinde üzerinde siğilli tabaka bulunmaktadır (Bozkurt ve diğ., 1993; Erdin, 2009; Günay, 2007).

Hücre çeperinin yapısındaki tabakalanmanın şematik görünüşü (Desch ve Dinwoodie, 1996).

2.4 Ahşap Malzemenin Kimyasal Yapısı

Ağaç türüne göre değişmekle birlikte hücre çeperinin kimyasal yapısı; % 40- 50 oranında selüloz, % 20- 35 oranında hemiselüloz, % 20- 30 oranında lignin ve % 0- 5 oranında ekstraktif maddelerden oluşmaktadır (Günay, 2007).

Ahşabın eğilme ve çekme direncini etkileyen madde olan selüloz; iğne yapraklı ağaçlarda % 45- 50, geniş yapraklı ağaçlarda ise % 40- 45 oranında bulunmaktadır (Erdin, 2009).

Hücre çeperinin diğer bir bileşeni olan hemiselüloz ise; selülozdan daha kısa ve dallanan glukoz molekül zincirlerinden oluşmaktadır. İğne yapraklı ağaçlarda % 20-30, geniş yapraklı ağaçlarda ise % 25- 40 oranında bulunmaktadır (Erdin, 2009). Hücre duvarını güçlendiren ve geçit zarlarını ayarlayan hemiselüloz, ahşabın elastikiyetini etkilemektedir. Ayrıca, depo madde görevi yapar ve su emicidir (Günay, 2007).

Selüloz fibrilleri içinde yer alan lignin ise; bir fenol halkasının temel yapısına sahip olup, düşük oranda higroskopiktir (Günay, 2007). İğne yapraklı ağaçlarda % 25- 30, geniş yapraklı ağaçlarda % 20- 25 oranında bulunmakta ve ahşaba sertlik vererek basınç direncini artırmaktadır (Erdin, 2009). Rengi kahverengimsi beyazdır. Ağaçlar yüksek boylarını lignin sayesinde elde edebilmekte ve yıkılmadan ayakta durabilmektedirler (Berkel, 1970).

Selüloz, hemiselüloz ve ligninden başka; çoğunlukla hücre çeperlerinde veya lümenlerinde ya da her ikisinde, ekstraktif maddeleri de kapsayan yabancı maddeler bulunmaktadır. Bunlar, ahşabın yapısal bileşeni olmamakla birlikte organik ve inorganik esaslı maddelerdir. Diri odunda bulunan nişasta, yağ, şeker, vitaminler, reçineler; öz odunda bulunan polifenoller, ahşap reçineleri gibi maddeler ekstraktif maddelerden bazılarıdır. Ekstraktif maddeler ahşaba renk, koku, tat, gibi özellikler kazandırarak mantar ve böceklere karşı ahşabın dayanıklılığının, yoğunluğunun, sertliğinin ve basınç direncinin artmasını sağlayabilmektedirler (Cowan, 1991; Erdin, 2009; Günay, 2007). Ahşapta genellikle az miktarlarda bulunan ekstraktif maddelerin miktarı bazı türlerde % 40’ı bulabilmektedir (Göker, 1994).

Ahşapta bol miktarda kalsiyum, potasyum ve magnezyum; az miktarda fosfor, sodyum ve demir gibi inorganik esaslı bileşenler de bulunmaktadır (Cowan, 1991).

2.5 Ahşap Malzemenin Bazı Fiziksel Özellikleri

Yoğunluk,    nem    içeriği     ve    permeabilite     gibi    fiziksel     özellikler;     ahşabın dayanıklılığına ve emprenye edilebilme kabiliyetine etki etmektedir (Bozkurt ve diğ., 1993).



2.5.1 Yoğunluk

Ahşap malzemede yoğunluk; ağırlığının hacmine oranlanmasıyla bulunmaktadır.

Türlere göre değişmekle birlikte, yoğunluğu fazla olan ahşapların birçoğunun yüksek dayanıma sahip oldukları bilinmektedir. Ahşabın çürümesini engelleyen toksik özellikteki ekstraktif maddeler içeren düşük yoğunluktaki bazı türler yüksek dayanım göstermektedir (Sivrikaya, 2008).

Yoğunluk, ahşabın nem içeriğine göre tam kuru (% 0) veya hava kurusu (% 12) olarak hesaplanmaktadır. Ahşapta nem miktarı arttıkça yoğunluğun da arttığı görülmekte, boşluk hacminin değişmesiyle ahşabın emprenye edilebilme kabiliyeti değişmektedir. Boşluk hacmindeki artış, ahşap malzemenin absorbe ettiği emprenye maddesi miktarının artmasını sağlamaktadır (Bozkurt ve diğ., 1993).

Boşluk hacmi (porozite) bilindiği takdirde, emprenye edilecek malzemenin en fazla ne kadar emprenye maddesi alabileceği konusunda fikir elde edilebilmektedir (Bozkurt ve diğ., 1993). Geniş yapraklı ağaçların yoğunlukları fazla olduğundan, genellikle iğne yapraklılardan daha güç emprenye edilmektedirler (Ayar, 2008).

2.5.2 Nem içeriği- higroskopisite

Higroskopik bir malzeme olan ahşap, havadaki nemi bünyesine alabilme ve havaya nem verebilme özelliklerine sahiptir (Ayar, 2008; Bozkurt ve diğ., 1993; Desch ve Dinwoodie, 1996). Ahşaba giren ve çıkan su; sıvı veya buhar halinde olabilirken su ve diğer maddeler ahşap içinde sıvı fazda kılcallıkla, buhar fazda ise difüzyon yoluyla hareket ederler. Ahşabın içindeki su miktarı, bulunduğu ortamın atmosfer şartlarına bağlı olarak değişmektedir (Günay, 2007; Panshin ve diğ., 1964). Nem içeriği yaklaşık olarak; su ile temas halindeki bir ahşapta % 200, yeni kesilmiş iğne yapraklı ağaçta % 60- 130, piyasada kuru olarak nitelenen bir ahşapta % 15- 25 ve suni kurutma metotlarıyla kurutulmuş bir ahşapta % 12 oranında bulunmaktadır (Eriç, 2002).

Ahşapta su iki şekilde bulunmaktadır:

1- Hücre çeperine bağlanmış olarak bulunan tam kuru haldeki ahşap nemi (% 0) ile lif doygunluğu noktası (% 28) arasında bulunan bağlı su,

2- Hücre çeperi ve hücre boşlukları arasında bulunan serbest sudur (Bozkurt ve diğ.,1993; Desch ve Dinwoodie, 1996; Panshin ve diğ., 1964).

Ahşap malzemenin nem içeriği mantarlar ve böcekler için önem taşımakta olup, arız oldukları en düşük nem miktarı mantarlarda % 20 bazen % 18, böceklerde ise % 10’dur. Ayrıca, nem içeriği arttıkça ahşabın direnç ve elastik özellikleri azalmaktadır (Bozkurt ve diğ., 1993).

Yüksek nem içeren ahşap, lif doygunluğu noktasına ulaşır; polar sıvı moleküllerinin hücre duvarından mikrofibriller arasındaki boşluklara girmesiyle hücre duvarı genişleyip ahşap şişer. Suyun belirli bir miktara ulaşması sonucu hücre duvarı suya doyar ve genişleme durur. Ahşap, böylece lif doygunluğu noktasına ulaşmış olur (Günay, 2007). Bu noktada hücre duvarına bağlı su miktarı, genellikle % 18- 40 arasındadır. Bozkurt ve diğ. (1993), bu değerin ağaç türlerine bağlı olarak % 22- 35 arasında değiştiğini ve ortalama % 28 olarak kabul edildiğini belirtmişlerdir.

Lif doygunluğunun altındaki nem değişikliklerinde ahşabın nem alıp vermesiyle boyutsal değişimler meydana gelmekte; hücre duvarındaki su moleküllerinin azalmasıyla ahşapta çekme veya büzülme, artmasıyla da şişme görülmektedir. Bu olay, “ahşabın çalışması” olarak bilinmektedir. Ahşapta şişme, lif doygunluğu noktasına ulaşana kadar sürmekte; bu noktadan sonra su alsa bile şişme meydana gelmemektedir (Günay, 2007; Panshin ve diğ., 1964).

% 19 veya daha az nem içeriğine sahip ahşap malzeme kuru, bu değerin üstünde nem içeriğine sahip olanlar ise yaş (ıslak) kabul edilmektedir (şekil 2.11). Mantarlar gelişimi de, çoğunlukla ahşabın nemi lif doygunluğu noktasında (% 28) iken veya bu noktanın üzerine çıktığında görülmektedir (Url-2). Nemli hava, ahşap için % 75- 85 bağıl nemden sonra başlamakta ve % 85 bağıl nemden sonra hava da ahşap da ıslak kabul edilmektedir (Günay, 2007).

Ahşaptaki nem miktarı emprenye kalitesini etkilediğinden, emprenyeden önce ahşap uygun nem miktarına kadar kurutulmalıdır. Özellikle, yeni kesilen ağaçlar fazla nem içerdiğinden ve boşluk hacmi az olduğundan etkili bir emprenye maddesi nüfuzu sağlanamamaktadır.

Kerestede nem içeriğine bağlı olarak meydana gelen değişimler (Url-2).

Kullanılan emprenye maddesi türüne göre değişmekle birlikte, en iyi emprenye maddesi nüfuzunun lif doygunluğu noktası (LDN) altındaki nem değerlerinde sağlandığı belirlenmiştir. Taze haldeki malzemelerin emprenyesinde, suda çözünen tuzlarla birlikte difüzyon ya da besi suyunu çıkarma metotlarının uygulanması tavsiye edilmektedir (Bozkurt ve diğ., 1993).

2.5.3 Permeabilite

Ahşabın emprenye edilebilirlik derecesine etki eden önemli bir faktör olan permeabilite, genel anlamda sıvıların basınç altında poröz bir yüzeyden geçişlerinin hızlı veya yavaş oluşunu belirtmekte kullanılan bir terimdir. Eğer; basınç altında sıvı akışı kolaylıkla sağlanıyorsa, malzemenin permeabilitesinin yüksek olduğu anlaşılmaktadır. Ahşap malzemenin türüne, diri odun veya öz odun oluşuna göre permeabilitede önemli farklılıklar görülmektedir (Ayar, 2008; Bozkurt ve diğ., 1993).

İğne yapraklı ağaçlarda sıvıların geçiş yolu traheidlerden traheidlere doğru kenarlı geçit çiftiyle yapılmakta; ayrıca paranşim hücrelerinden oluşan öz ışınlardaki basit geçitler sayesinde radyal yönde akış sağlanabilmektedir. Kenarlı geçitlerde geçiş, porus ve margodan olmakta ve torusun porusu her iki taraftan açıp kapamasıyla geçiş dengesi sağlanmaktadır. Yaz odunu traheidlerinde geçitler kalın çeperli olduğundan, ilkbahar odunundaki geçitler kadar kolay kapanamamaktadır. Bu nedenle, yaz odunu geçitleri ilkbahar odunundakilerden 100 kat daha geçirgen olmaktadırlar (Bozkurt ve diğ., 1993).

Geniş yapraklı ağaçlarda ise; sıvıların ana geçiş yolu olan trahelerdeki sıvı maddenin geçit açıklıklarından öz ışınlarına, daha sonra boyuna paranşim hücrelerine ve liflere ya da diğer trahelere geçtikleri görülmektedir (Bozkurt ve diğ., 1993).

Ahşabın diri odun kısmı, öz odundan yaklaşık olarak 1000 daha geçirgen bir yapıya sahip olduğundan kolaylıkla emprenye edilebilmektedir. Ancak, iğne ve geniş yapraklı ağaçlarda diri odundan öz oduna geçiş esnasında hücreler tıkanmakta ve emprenye maddesi nüfuzu zorlaşmaktadır. Ağaçların bazılarında görülen tül oluşumu ve trahelerin tıkanması da sıvı geçişini engellemektedir (Bozkurt ve diğ., 1993).

Ahşapların permeabiliteleri öz odunlarının nüfuz kabiliyetine göre; kolay, orta derecede güç, güç ve çok güç emprenye edilenler olarak sınıflandırılmıştır (Ayar, 2008; Bozkurt ve diğ., 1993).

Çizelge 2.1’de permeabilite sınıfları ve Çizelge 2.2’de de bu sınıflara giren bazı ağaç türleri verilmiştir.

Çizelge 2.1 : Ahşapların permeabilite (geçirgenlik) sınıfları (Ayar, 2008; Bozkurt ve diğ., 1993; Sivrikaya, 2003; TS 11072, 1993).

Güç emprenye edilen ağaç türlerinin permeabilitesini artırmak için malzemeye, çoğu kez emprenyeden önce, çeşitli işlemler uygulanmaktadır (Bozkurt ve diğ., 1993) :

  • Buharlama metodu kullanılarak ağaç malzemenin kuruması esnasında geçitlerin kapanmasını önlemek mümkün olmakta ve emprenye maddelerinin nüfuzu kolaylaşmaktadır.
  • Ağaç malzeme silindirler arasından geçirilerek hücre yapısında çatlamalar meydana gelmekte ve böylece emprenye maddeleri malzemeye daha iyi nüfuz etmektedir.
  • İğne yapraklı ağaçların su içerisinde bekletilmesi ile traheidlerin çeperlerindeki geçitler, bakteriler tarafından tahrip edilmekte ve böylece permeabilite artmaktadır.

2.6 Ahşap Doğal Dayanıklılığı

Doğal dayanıklılık; herhangi bir ağaç türüne ait öz odunun herhangi bir koruyucu önlem alınmaksızın kullanım yerinde çürüyünceye kadar kullanılabildiği süre olarak tanımlanmaktadır (TS 11072, 1993).

Ahşap malzemenin dayanıklılığı; kullanım yeri ile birlikte, diri odun ve öz odun oranına bağlıdır. Yüksek diri odun oranına sahip ve hızlı büyüyen ağaç türlerinde dayanıklılığın azaldığı görülmektedir. Yapısında bulunan ekstraktif maddeler sayesinde ahşabın öz odun kısmı, diri odundan daima daha dayanıklıdır (Bozkurt ve diğ., 1993; Göker, 1994). Bu ekstraktiflerin tipine ve miktarına göre öz odunun dayanıklılığının da farklı ahşap türleri arasında oldukça değiştiği görülmektedir (Illston, 1994). Genellikle, ahşapta ekstraktif madde miktarı arttıkça dayanıklılık artmakta ve öz odunun rengi koyulaşmaktadır. Ahşabın yağmur altında kaldığı durumlarda, öz odunda bulunan bazı ekstraktif maddelerin yağmur suları ile yıkanması sonucunda ahşap çürüyebilmektedir (Bozkurt ve diğ., 1993).

Bazı ağaç türlerinde öz odunun iç kısmı ile dış bölgesi arasında çürüklüğe karşı dirençte büyük farklılıklar görülebilmektedir. Genellikle; öz odunun dış bölgesinde çürümeye karşı direnç en yüksek noktaya ulaşmakta, merkezdeki öze doğru ise direnç azalmaktadır (Sivrikaya, 2003).

Öz odunun diri odundan daha dayanıklı olmasına etki eden diğer faktörler; düşük nem içeriği, düşük orandaki difüzyon, hücre boşluklarının yapışkan maddeler ve reçinelerle tıkanması, hücrelerde tül oluşumu ve reçine kanallarındaki tüllerdir. Bu faktörlerden herhangi birisi, mantarların gelişimi için gerekli ortam şartlarının oluşmasına engel oluşturabilmektedir (Sivrikaya, 2003).

Yapı endüstrisinde kullanılan Greenheart, Iroko, Jarrah, Opepe, Pitch Pine, Batı Kızıl Sediri, Karri ve Avrupa meşesi gibi bazı ağaç türlerinin öz odunlarının mantar ve böcek saldırılarına karşı dayanıklı oldukları bilinmektedir (Martin, 1983).

Tüm ağaç türlerinin diri odun kısmı, dayanıksız olarak kabul edilmektedir. Öz odununda ekstraktif madde bulunmayan ağaç türleri ise, çok düşük dayanıklılığa sahiptirler. Ahşabın doğal dayanıklılığını, mantar ve böceklere karşı toksik özellik gösteren kimyasallarla maddelerle emprenye ederek artırmak mümkündür (Illston, 1994).

2.6.1 Dayanıklılık sınıfları

Ağaç türlerinin öz odunlarının doğal dayanıklılığı; çok dayanıklı, dayanıklı, orta derecede dayanıklı, az dayanıklı ve dayanıksız olmak üzere beş farklı gruba ayrılmaktadır (Bozkurt ve diğ., 1993; BS 1282, 1999; Lyons, 2006; Sivrikaya, 2003; Sivrikaya, 2008).

2.6.1.1 Çok dayanıklı ağaçlar

Sınıflandırmaya göre çok dayanıklı ağaçlar; tel direği, travers, köprü kerestesi, deniz içi iskele direği, temel direği ve çit kazığı gibi sürekli toprak ya da su ile temasta olan yerlerde kullanılmakta olup doğal dayanımları 25 yıl veya daha fazla sürmektedir. Pelesenk ve tik (teak) gibi tropik ağaçlar bu gruba girmektedir (Bozkurt ve diğ., 1993; Sivrikaya, 2003; Sivrikaya, 2008).

2.6.1.2 Dayanıklı ağaçlar

Dayanıklı ağaçlar toprak ve su ile temas etmeyen yerlerde; çoğunlukla gemi, fıçı ve pencere doğraması yapımında kullanılmakta olup doğal dayanımları 15- 20 yıl sürmektedir. Yerli ağaçlarımızdan kestane, ak meşe, ardıç, porsuk ve sedir bu gruba girmektedir (Bozkurt ve diğ., 1993; Sivrikaya, 2003; Sivrikaya, 2008).

2.6.1.3 Orta derecede dayanıklı ağaçlar

Orta derecede dayanıklı ağaçlar; toprakla temas halinde emprenye edilmesi gereken türler olup binaların dış cephelerinde, çatı ve kirişlerde kullanılmakta ve doğal dayanımları 10- 15 yıl sürmektedir. Ceviz ve servi bu gruba girmektedir (Bozkurt ve diğ., 1993; Sivrikaya, 2003; Sivrikaya, 2008).

2.6.1.4 Az dayanıklı ağaçlar

Az dayanıklı ağaçlar; nem riskinin bulunduğu yerlerde kullanılmaları durumunda mutlaka emprenye edilmesi gereken türler olup doğal dayanımları 5- 10 yıl sürmektedir. Dut, karaağaç, kırmızı meşe, çam, göknar ve ladin bu gruba girmektedir (Sivrikaya, 2008; Bozkurt ve diğ., 1993).

2.6.1.5 Dayanıksız ağaçlar

Dayanıksız ağaçların doğal dayanım süreleri 5 yıldan daha azdır ve bunlardan elde edilen ahşap malzemelerin etkili bir emprenye işlemine tabi tutulmadan yapılarda kullanılmaları uygun değildir. Akçaağaç, atkestanesi, dişbudak, gürgen, huş, ıhlamur, kavak, kayın, kızılağaç ve söğüt bu gruba girmektedir (Bozkurt ve diğ., 1993; Sivrikaya, 2008).

Yerli ve tropik bazı ağaç türlerinin doğal dayanıklılık sınıfları

2.6.2 Tehlike sınıfları

Tehlike sınıfları; ahşabın kullanım alanlarında etkilendiği biyolojik tahribatlar olup, beş sınıfa ayrılmıştır (EN 335-2, 2006; Kartal, 2009; Lyons, 2006; Thompson, 1991; TS EN 460, 1997) (Çizelge 2.4).

2.6.2.1 Tehlike sınıfı 1

Bu gruba giren ahşap malzeme, kullanım ömrünün neredeyse tamamında maksimum % 20 nem içermektedir (EN 335-2, 2006). Ahşaba zarar veren böcekler ve termitler bu ortamda yaşamlarını sürdürebilirler (Thompson, 1991).

2.6.2.2 Tehlike sınıfı 2

Bu kullanım alanındaki ahşabın nem içeriği, malzemenin tamamında veya bir kısmında ara sıra % 20’yi aşmaktadır (EN 335-2, 2006). Ortam şartları; bazı mantarlar türlerinin gelişmesi, böceklerin ve termitlerin yaşaması için uygundur (Thompson, 1991).

2.6.2.3 Tehlike sınıfı 3

Bu kullanım alanında, ahşabın nem içeriğinin çoğunlukla % 20’nin üstünde olması beklenir. Bu nedenle, malzeme çoğu kez ahşap çürütücü mantarların saldırısına meyillidir (EN 335-2, 2006; Thompson, 1991).

2.6.2.4 Tehlike sınıfı 4

Bu ortamdaki ahşabın nem içeriği, sürekli olarak % 20’yi aşmaktadır. Ahşap; çürüklük yapan mantarların saldırısına meyilli olmakla birlikte, böceklerin ve bazı bölgelerde de termitlerin istilasına uğrayabilmektedir (EN 335-2, 2006; Thompson, 1991).

2.6.2.5 Tehlike sınıfı 5

Bu kullanım alanında, su içindeki ahşabın nem içeriği sürekli olarak % 20’nin çok üstünde olmakta; malzemenin su üzerinde kalan kısmı ise böcek ve termit saldırılarına maruz kalabilmektedir. Suyun içindeki kısmı, Limnoria spp. ve Teredo spp. gibi deniz canlıları tarafından istilaya uğrayabilmektedir (EN 335-2, 2006; Thompson, 1991).23

 

 

Kaynak:

İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

AHŞABIN YAŞAM DÖNGÜSÜ ÇERÇEVESİNDE KORUMA VE ONARIM METOTLARININ ANALİZİ

Selvi Burcu GÜLER

Leave a Reply