Physical and thermal properties of pine-needle lightweight loam

Abstract

Hafif kerpiç, toprak bazlı kadim bir ısı yalıtımı malzemesidir. Malzeme yeterliliği ve kullanım amacı bakımından farklı hafif kerpiç türleri geliştirilmiştir. Farklı dolgu malzemeleri içerisinde en çok kullanılanı samandır ve buna bağlı olarak, hafif kerpiç yabancı kaynaklarda saman-kil veya kaygan-saman olarak da bilinmektedir. Türkiye'de saman hayvan yemi olarak da kullanılmaktadır. Öte yandan; çam iğnesi Türkiye'de büyük oranda mevcuttur. Çam iğnesinin kerpiçte ve geleneksel toprak çatıda kullanılması, toprak yapılarla uyumluluğunu kanıtlamaktadır. Bu nedenlerden dolayı, çam iğnelerinin hafif kerpiç içerisinde kullanımı önerilmektedir. Yapı malzemesi uygunluğunun belirlenmesi için iki tür çam iğnesi ve iki tür toprak kullanılmıştır. Fiziksel özellikler belirlenirken toprak türü, kullanılan çamurun akışkanlığı ve çam iğnelerinin türü ve miktarı arasındaki ilişki araştırılmıştır. Çeşitli hava koşullarında uzun süre boyunca 4 farklı çam iğneli hafif kerpiç ile samanlı hafif kerpicin ısı ve nem özellikleri izlenmiştir. Çam iğneli hafif kerpicin nem düzenleyici ısı yalıtım malzemesi olarak ne kadar etkin olduğunu tespit etmek için test sonuçları karşılaştırılmıştır. Çam iğneli hafif kerpiç, diğer malzemelerle karşılaştırıldığında uygun bir performans göstermektedir. Büzüşme, yoğunluk ve su emme değerleri; kullanılan çam iğnesi ve toprak türleri ile miktarları değiştirilerek kontrol edilebilmektedir. Çam iğneli hafif kerpicin buhar ve ısı özdirenci değerlerinin, birçok ülkede faydaları kabul gören samanlı hafif kerpiç ile kıyaslanabilir olduğu görülmüştür. Bu çalışma, çam iğneli hafif kerpicin doğa dostu ve enerji tasarruflu yapıların inşasında kullanılabileceğini ve petrol bazlı ısı yalıtım malzemelerine alternatif oluşturabileceğini göstermektedir. Bununla birlikte, bu tez sadece çam iğneli hafif kerpicin bazı değişkenleri üzerinde yapılan keşif amaçlı bir çalışmadır ve malzemenin genel davranışı ve üretim teknikleri üzerinde daha fazla çalışma yapılmalıdır.

Lightweight loam (LWL) is an ancient earth-based insulation material. Different types of LWL have been developed according to the usage and the availability of materials. However, the most used is straw and LWL is better known as straw-clay or slip-straw. In Turkey, straw is a valuable material used as an animal fodder. On the other hand, pine-needles are available in large quantities in Turkey. Production of mud-bricks and traditional mud roof insulation with pine-needles has proven its compatibility with earth construction. Therefore, using pine-needles as filler in an earth-based insulation material is proposed. Two types of pine-needles and two types of soil have been used to determine the suitability of the material. Relations between soil type and viscosity of the loam, type and amount of pine-needles have been investigated for the determination of physical properties of the material. Vapor resistivity and hygro-thermal properties of 4 different pine-needle LWL and straw LWL samples have been monitored during long periods under different weather conditions. The results of the tests have been compared to establish the efficiency of the material as a humidity regulating insulation material. Pine-needle LWL shows an appropriate performance compared to other materials. Shrinkage, density and water absorption can be controlled by modifying the type of pine-needle and soil together with their proportions. More importantly, vapor and heat resistivity of pine-needle LWL compare well with straw LWL which benefits are already recognized in several countries. This research makes clear that the material could be employed for the construction of energy efficient and nature friendly buildings and help to develop an alternative to petroleum based insulation materials. However, since this thesis is only an exploratory work on some parameters of pine-needles LWL, more work is needed on its general behavior and production method.