AHġAP YAPI MALZEMELERĠNĠN YANGINA DAYANIMININ ARTIRILMASI Yrd.Doç.Dr.Saadet ALKIŞ Akdeniz Üniversitesi TBMYO İtfaiyecilik v Yangın Güvenliği Programı GiriĢ: Bir yapı malzemesi olan ahşap Anadolu da binlerce yıllık geçmiş sahiptir. Günümüze kadar çok sayıda güzel ahşap yapı çeşitlerinin ulaşması, ahşabın ne kadar sağlam ve sağlıklı bir malzeme olduğunu kanıtlamaktadır. Son yıllarda, sorunlu, çağdışı, yanan ve çürüyen bir malzeme olarak algılanan ahşap artık yeniden birçok mimari sorunu çözebilen, çağdaş bir yapı malzemesi olarak görülüyor. Ahşap, yaşayan, doğal, nefes alan yapısı ile insan doğasına en uygun yapı malzemesi olmanın yanı sıra, günümüz ve geleceğin çevre ve enerji sorununa yanıt veren doğal, saf bir üründür. Çağımızın çevre ve enerji sorunlarının en iyi çözümü yine ahşaptır. Üretimi ve işlenmesi için en az enerjiye ihtiyaç duyulan malzemedir. Ahşabın fazla kullanıldığı ülkelerde ormanların çoğalması da, ahşabın bilinçli ve doğayla dost tüketicilerin tercihi olduğunu gösterir. 1 AhĢabın Yapısı: Yapı ve mobilya sektöründe kullanılacak ağaçlar iki ana grupta toplanır: 1)İğne Yapraklı Ağaçlar (Yapraklarını Dökmeyen Ağaçlar) ; İğne Yapraklı Ağaçlar yumuşak ağaçlardır. Bu yüzden işlemesi kolaydır. Çam, sedir gibi ağaçlar bu gruba girerler. Mobilya sektöründe bu tür ağaçlar oldukça çok tercih edilmektedir. 2)Dökme yapraklı Ağaçlar (Kışları Yapraklarını Döken Ağaçlar): Dökme Yapraklı Ağaçlar sert ağaçlardır. İşlemesi diğer gruba göre daha zordur ve doğal olarak daha çok çalışırlar. Gürgen, köknar, dişbudak gibi ağaçlar bu gruba girerler. Daha çok kalıp işlerinde ya da taşıyıcı strüktürlerde tercih edilirler. Bu grup oldukça zengin yelpazeye sahiptir. Ahşap yapıların hizmet ömrünü uzatmak için başvurulan geleneksel yöntemlerden biri, çürüme riski yüksek olan ya da taşıyıcı olarak kullanılan ahşap malzemenin meşe, kestane gibi doğal dayanıklı türlerden seçilmesidir. Ağacın iç kısmı, yani öz odunu ahşabı tahrip eden canlılara karşı doğal koruyucu maddeler içerir ve türüne göre az ya da çok bir doğal dayanıklılığa sahiptir. 1 Bazı ağaç türlerinin doğal ömürleri aşağıda verilmiştir:. Akçaağaç, Kayın, Kavak; 5 yıldan az. Çam, Köknar, Ladin; 5-10 yıl. Kestane, Sedir, Meşe; 15-25 yıl Bu rakamlar, adı geçen türün sadece öz odununun toprakla doğrudan temas halinde iken, mantar etkisine karşı dayanıklılığını göstermektedir. Tüm ağaç türlerinin diri odunu yani dış kısmı çok çabuk çürür, ayrıca yukarıdaki rakamlar termitler, oyucu deniz kurtları ve diğer böceklerin etkilerini hariç tutmaktadır. Her ağacın kendine özgü bir yapısı, dokusu ve de rengi olduğu için ahşap ürünler; malzeme dünyası içinde en zengin doğal grup sayılabilir. Diri odun Ahşaptaki suyun miktarı ( %25-30) ahşap liflerine kimyasal olarak bağlıdır. Ahşap, içinde kendi özsuyunu bulundurduğu sürece yaşamaya devam eder. Ve kesildikten sonra bu özsuyu sayesinde formunu değiştirerek eğilip bükülebilir. Buna ahşabın çalışması denir. Bu yüzden ahşap, bir ürün haline gelmeden içindeki özsuyu kurutulmalıdır. Eğer ahşap iyi kurutulmazsa sağlam cıvatalarla bile sabitlense bile, çalıştıkça bu güçlü cıvataları sökebilir. Ahşabın iki türlü kurutma yöntemi vardır.
1)Doğal Kurutma Yöntemi: Bu yöntemde keresteler bir ızgara halinde ve ahşabın damarları rüzgar yönüne göre depolanır ve uzun sayılabilecek bir zaman diliminde kurumaya bırakılır. Ağacın cinsine göre değişmekle birlikte genellikle bu işlem, yıllar sürebilir. Bu yöntem sayesinde ağacın özsuyunun %18 lere kadar kurutulduğu görülmektedir. 2)Fırınlama Yöntemi: Günümüzde gerek zaman gerekse ekonomi açısından en çok kullanılan kurutma yöntemi Fırınlama Tekniği dir. Bu yöntem sayesinde ahşabın özsuyu %8 lere kadar düşürülebilmektedir. 1 AHġAP ÜRÜNLER Masif AhĢap: Tamamıyla kütlesel olarak hiçbir katkı ürün olmadan sadece ahşabın kendisinden oluşuyorsa biz onu masif olarak adlandırılır. Kontraplak: Bir tomruğun kabuğundan başlayarak dıştan içeri doğru spiral olarak bıçakla yontma işlemiyle talaşa benzeyen malzemenin içerisine özel bir reçine katarak elde edeceğiniz levhaya kontraplak denir. Sunta (Yonga Levha):. Talaşın, sıcak basınç altında sıkıştırılmasıyla elde edilen levha biçiminde malzemedir. MDF: Ahşap elyafın özel reçine ile sıcak pres altında sıkıştırılmasıyla elde edilen suntaya göre daha dayanıklı bir malzemedir. Suya karşı oldukça dayanıklı malzemedir. Doğal Kaplama: Tomruktan 0.4 ile 2 şer mm kalınlığında kesilen yapraklara, doğal kaplama denir. Bu yaprakları sunta ya da Mdf üzerine ısı altında presle yapıştırarak ürün elde edilir. Laminant AhĢap (Pvc Kaplama Yöntemi): Sunta ve Mdf üzerine pvc kaplama kullanılır. AHġABIN MEKANĠK ÖZELLĠKLERĠ 1 - Ahşabın mutlak basınç ve çekme dayanımı düşüktür, - Ahşabın elastisite modülü düşüktür, - Ahşabın zamana bağlı büzülmesi yüksektir, - Ahşabın zamana karşı dayanımı azdır, - Ahşabın süneklik oranı düşüktür. AHġABIN YANGINA DAYANIMI Genel kanının aksine ahşabın yangına direnci beton ve çelikten üstündür. Bugün ABD'nde kapalı spor salonu gibi büyük kalabalıkların bulunacağı yerlerin, yangın tehlikesine karşı ahşap karkas olarak inşasına gidilmekte, Almanya'da yine aynı nedenle çelik konstrüksyonlar ahşap kaplanmaktadır. Yangınlar üzerine yapılmış araştırmalar ve derlenmiş istatistikler taşıyıcı olarak kullanılan ahşabın en güvenli malzemelerden biri olduğunu açıkça ortaya koymaktadır. Yangının başlama nedeni hiçbir zaman ahşap değildir. Isı geçirmeme, kömürleşme özellikleri nedeniyle ahşap-karkas yapının büyük yangınlara yüksek direnç gösterir. Ahşap yapılar yangına 30-90 dakika dayanabilme özelliği gösterir. Bu da çelik konstrüksiyon yapılardan 4 kat daha fazla direnç sağlar. Ancak çıplak çelik konstrüksyon (çeliğin genleşme katsayısının yüksekliği nedeniyle) normal bir yangına ancak 10 dakika dayanabilmekte, yapı ikaz vermeden anında çökmektedir. 1 Fakat ahşabın diğer yapı malzemelerinden farkı kolay tutuşa bilme niteliğine sahip olmasıdır. Tutuştuktan sonra ahşap yüzey üzerinde yanma hızı ahşabın türüne ve dayanımının artırılması için uygulanmış işleme göre 0.1-0.8 mm/dak dır. Bu nedenle ahşabın diğer tüm dayanım
özelliklerinin ve ham de yangına dayanımının artırılması için çeşitli işlemler yapılır. Bu işlerin başında önkoruma (emprenye) ve dıştan uygulanan yangın geciktirici kimyasallar tatbik etmektir. Bir ahşap yapı elemanının nasıl bir önkoruma işleminden geçmesi gerektiğine karar verebilmek için bu yapı elemanından beklenen hizmet ömrünü, bu elemanın hizmet vereceği ortamı, kullanılan ağaç cinsinin özelliklerini bilmek gerekir. Önkoruma işlemi 4 yeni Avrupa Standardı ile tarif edilmektedir. Bu yeni standartların ana prensibi ahşap malzemenin hizmet vereceği ortama göre bu elemanın kesitinin en dıştaki belli bir bölümünde bulunması gereken önkoruma maddesinin miktarını belirlemeye dayanmaktadır. EN 335: Bu standart ahşap malzemenin hizmet vereceği ortamın sınıflandırmasını yapmakta ve bu ortamda bulunması olası biyolojik zararlıları belirlemektedir. Tablo 1. Tehlike Sınıfları Tehlike Sınıfları Tanımı Örnek 1 2 3 4 5 Ahşap malzemenin tamamen örtü altında ve ıslanma olmadığı durum. Ahşap malzemenin örtü altında ve dış hava şartlarına maruz olmadığı ancak zaman zaman yüksek rutubete maruz kalabileceği durum. Ahşap malzemenin örtü altında olmadığı ancak zemin ile temasta bulunmadığı ya dış şartlara tamamen açık ya da sık sık ıslanmaya maruz olacağı durum. Ahşap malzemenin zeminle veya su ile temas halinde ve devamlı ıslak olduğu durum. Ahşap malzemenin devamlı tuzlu su (deniz) ile temas halinde bulunduğu durum. Eğimli konut çatısında kullanılan ahşap Yoğuşma riski bulunan eğimli çatılar ve tüm düz çatılar. Dış cephe kaplaması, dış kapı ve pencereler. Elektrik direkleri İskele ayağı EN 460 "Doğal Dayanıklılık Sınıflandırması": Bu standart ağaç türlerinin öz odunlarının çeşitli mantar böcek ve termitlere karşı dayanıklılığının ve diri odunlarının önkoruma maddelerine geçirgenliklerinin sınıflandırılmasını yapmaktır. Doğal dayanıklılık sınıflaması mantarlar ve böcekler için ayrı ayrı yapılmaktadır ve sadece ağacın öz odunu için geçerlidir. Tüm ağaç türlerinin diri odunu 5.sınıfa girmektedir. Tablo 2. AhĢabı tahrip eden mantarlara karģı doğal dayanıklılığın sınıflandırılması Dayanıklılık Sınıfları Tanımı Örnek Ağaç türü 1 Çok dayanıklı Tik 2 Dayanıklı Meşe 3 Orta dayanıklı Melez. 4 Az dayanıklı Çam 5 Dayanıksız Kavak EN 460 "Tehlike Sınıfına Göre Gerekli Doğal Dayanıklılık Sınıfı" Bu standart belli bir ortamda kullanılabilecek ağaç malzemenin en az hangi doğal dayanıklılık sınıfında olması
gerektiğini belirlemektedir. Eğer kullanılması düşünülen ağaç cinsi belirlenen doğal dayanıklılık sınıfına uymuyorsa önkoruma işleminden geçmesi gerekmektedir. EN 599 ve EN 351: Önkoruma işleminden geçmesi gereken ahşap malzemenin hangi derinliğe kadar ve ne miktar önkoruma malzemesi emdirilerek işlemden geçmesi gerektiğini belirlemektedir. Özet olarak doğru ahşaba doğru önkoruma yöntemini uygulamak için EN 351 deki şartları yerine getirmek gerekiyor. İşte bu nedenle önkoruma malzemesi üreticilerinin sorumluluğu sadece bir kimyevi karışımı doğru üretip pazarlamakla sınırlı kalamıyor. Bir çam doğramanın hizmet ömrünün 60 yıl olabilmesi için pazarladıkları önkoruma maddesinin ahşaba emdirilme şartlarını, kullanıcıların kolayca kavrayabileceği şekile dönüştürmeleri, buna uygun emprenye tesislerini kurmaları gerekiyor. EMPRENYE: Emprenye, çeşitli yöntemlerle değişik kimyasal maddelerin ahşabın bünyesine emdirilmesi işlemidir. Emprenye, ahşabın hizmet ömrünü en az 10 kat arttırmaktadır. Doğal halde 5 yılda çürüyen bir elektrik direği, emprenyeyle açık hava şartlarında ve toprakla temas halinde bile, boya dahil hiçbir bakım gerektirmeden en az 50 yıl dayanmaktadır. 1. Önkoruma Maddeleri :. Organik solvent esaslı ve emülsiyon esaslı ve su esaslı ürünler,.önkoruma Tesisleri: Alçak basınçlı çift vakum tesisleri ve su esaslı maddeler için yüksek basınçlı tesisler. ASTM-D 1413-76 esaslarına göre emprenye maddesi olarak; tanalith-cbc, boraks, borik asit, borik asitboraks karışımı, vacsol-wr, immersol-wr 2000, polietilenglikol-400 ve stiren, emprenye yöntemi olarakta vakum metodu kullanılır. Borlu maddeler odununun yanma direncini artırır. Buna göre yangın tehlikesi olan yerlerde kullanılacak odununun emprenyesinde boraks ve borikasit karışımı kullanılması önerilebilir. 1 Uygulanacak önkoruma maddesinin ve yönteminin seçilmesinde ahşabın cinsi, kullanılacağı ortam ve tasarlanan hizmet ömrü olmak üzere bu üç faktör dikkate alınmalıdır. Çift Vakum Yöntemi: Çift vakum yöntemi ile, ahşaba iki ayrı vakum uygulanır. İlk vakum yönteminde, işlenmiş ahşap hücrelerinin havası boşaltılır. Vakum altındaki kazana kimyasal madde doldurulur. Atmosfer basıncıyla ahşap malzemeye emdirilir. Emprenye maddesi boşaltılır, yüzeyi ıslak olan ahşaba, ikinci bir vakum uygulanır ve kuruması için bırakılır. Bu işlem özellikle dış cephelerde kullanılan kapı, pencere doğramalarında kullanılır. Yapı elemanlarının hızlı ve kontrollü bir şekilde önkoruma işleminden geçmesini sağlamak üzere tasarlanmıştır. Ahşap cinsine göre farklı bir program seçilebilir. Seçilen programa göre tamamen otomatik olarak çalışır ve önemli bir farklılığı her şarjda kullanılan önkoruma maddesi miktarın hassas olarak ölçebilmesidir. İşlemin ana prensipleri ekteki diyagramda özetlenmiştir. Bir Prevac tesisi üç bölümden oluşur. Önkoruma işleminin yapıldığı önkoruma tankı (treatment vessel), çalışma deposu (operational storage vessel) ve ana depo (storage vessel). Silindir önkoruma maddesi ile doldurulur ve basınç uygulanır. Vakum - Basınç Yöntemi :Vakum - Basınç yönteminde ahşabın ilk önce vakumla havası alınır, sonra hücrelerine 12 atmosfer basınçla su bazlı kimyasal maddesi doldurulur. İkinci vakum ile içindeki basınç düşürülür. Sistem hava atmosferine açıldığında hücrelerin içindeki düşük basınçtan dolayı yüzeydeki çözelti emilir, böylece ahşap yüzeyinin kuru kalması sağlanır. Bu ahşabın kullanım alanı oldukça geniştir. Toprak ve su teması olan park ve bahçelerde, çit ve bağ kazıklarında, deniz iskelelerinde, çiftlik binalarında, çatılarda, sulama kanallarında, hayvan barınaklarında, seralarda, bağlarda, balık havuzlarında, elektrik direklerinde ve benzeri alanlarda vs..
Önkoruma iģleminin aģamaları Ön vakum : Ahşap malzeme önkoruma tankına yerleştirip kapısı kapanır. Tank içinde ki hava basıncı düşürülerek ahşabın içindeki hava alınır. Vakum süresi ve miktarı kullanılan standarda göre ayarlanmıştır. Bu da ahşabın sonunda hangi derinliğe ve ne miktarda önkoruma maddesi ile doyurulacağını belirler. Doldurma : Önkoruma maddesi çalışma deposundan önkoruma tankına vakum altında transfer edilir. Emdirme : Önkoruma tankı dolunca vakum bırakılır, bundan sonra iki değişik uygulama yapılabilir. a) Önkoruma tankı atmosferik basınca getirilir. Böylece ahşap hücrelerinin içinden vakum ile çekilen havanın yerine önkoruma maddesinin dolması sağlanır. b) Önkoruma tankına, çalışma deposundan önkoruma maddesi pompalanarak 1 2 atmosferlik bir basınç uygulanır. Hangi sistemin uygulanacağı, önkoruma standartları şartlarına göre belirlenir. BoĢaltma : Önkoruma maddesi çalışma deposuna pompalanır. Son Vakum : Fazla önkoruma maddesini almak ve tesisten çıkacak olan ahşabın yüzeyinin kuru olmasını sağlamak üzere son vakum uygulanır. Önkoruma tankı atmosferik basınca açılır. Yüzeyi kurudur, rengi ve boyutlar değişmemiştir Daldırma Ġle Önkoruma ĠĢlemleri Önkoruma işlemi daldırma ile de uygulanabilir. Ancak her zaman otomatik tesiste yapılan işlemin daha güvenilir olduğu unutulmamalıdır. Örneğin İngiliz Standartları çam doğramanın hizmet ömrünü daldırma için 30 yıl, çift-vakum yöntemi için 60 yıl olarak vermektedir. Prevac sisteminde önkoruma işleminden geçen ahşaba, önkoruma maddeleri daha derin işleyebilmektedir. Önkoruma iģlemi ne zaman yapılır? Örnek olarak bir ahşap pencere fabrikasını alırsak önkoruma işlemi tüm profil açma işlemleri yapıldıktan sonra ve montajdan önce yapılmalıdır. Masif kapılar, panjurlar mamul halinde önkoruma işleminden geçirilebilir. Önkoruma işleminden geçecek malzeme daha önceden son kullanım yerine uygun rutubette olmalıdır. Ancak bu rutubet hiçbir zaman %28 in üzerinde olamaz. Önkoruma işleminden geçen malzeme sadece montaj esnasında liflerine dik yönde kesilebilir. Kesilen yüzeye fırça ile önkoruma maddesi sürülmelidir. Kesinlikle liflere paralel kesim yapılamaz. AHġAP BOYALARI Özel ahşap boyaları yapının dış cephesinde ve yapı dışında kullanılan ahşabın su emmesini engellemek, mor ötesi ışınlardan, rüzgar ve tuzlu su serpintisi gibi aşındırıcı etkilerden korumak için kullanılırlar. Yüz yıllık bir deneyimin ürünü olan bu boyalar ahşap için ve ahşabın bütün özellikleri düşünülerek geliştirilmiştir. Özel ahşap boyaları, ahşabın doğal güzelliğine ve sıcaklığına dayanıklılık katar.
Su esaslı/solvent esaslı tartıģması: Çevre kirliliğini azaltmak amacıyla tüm dünyada atmosfere verilen solvent miktarını azaltmak için önlemler alınmaktadır. Ahşap önkoruma sektöründe Avrupa Birliği üyelerinin almaya karar verdikleri önlemler arasında ürün ikamesi (solvent esaslı yerine su esaslı ürünlere geçilmesi) daha konsantre mamullerin kullanılması, önkoruma işleminin geliştirilmesi ve solventlerin geri dönüştürülmesi gibi tedbirler bulunmaktadır. Bu nedenle ahşap önkoruma maddesi üreticileri su esaslı yeni ürünler geliştirmişlerdir ve bu ürünlerin ahşaba uygulanma işlemlerinde de bazı yenilikler yapmaktadırlar. Yeni geliştirilen alçak basınçta uygulanan su esaslı önkoruma maddelerinin solvent esaslılarına göre, özellikle pencere doğraması gibi hassas işlenmiş ahşap ürünlerin önkorunmasında kullanıldığında, bazı sakıncaları bulunmaktadır. Su basman seviyesi üzerindeki diğer yapı elemanları için ise ürün ikamesini tavsiye eden önlemler bulunmaktadır. YANGIN GEÇĠKTĠRĠCĠ CĠLALAR: Yangın Geciktirici Cilalar hem güvenlik hem de cila özellikleriyle mükemmel performans gösterir. Alevde en çabuk yanan en yüksek sınıf numarasına sahiptir. Çelik plaka gibi hiç yanmayan malzemelerin sınıf numarası 0'dır. Yangın binaların iç kısmında çıktığında sıcaklık artışı çok fazla olur. Sonuç olarak, ahşap malzemeler alevi gördüğünde hemen yanmaya başlayan gazlar serbest kalır. Bu durum alevin yayılmasını hızlandırır. Sınıf 1 Yangın Geciktirici Cilalar alevin yayılmasını engellediği gibi ahşap malzemenin yanıcı sınıf numarasını düşürür. Örneğin 4 mm.'lik Sınıf 4 olan MDF panel, yangın geciktirici cilalar uygulandıktan sonra Sınıf 1 malzeme haline gelir.yangın Geciktirici Cilaların uygulama yöntemi ve zamanı göz önüne alındığında iç mekanlarda tatbik edilen poliüretan cilalardan farkı yoktur. Her tür parke, kapı, lambri veya mobilya üzerine rahatlıkla uygulanır. Geciktici Cila Uygulanmamış Malzeme Geciktici Cila Uygulanmış Malzeme SONUÇ: Önemli bir yapı malzemesi olan ahşap her zaman her yerde bulunabilir, ama büyük emeklerle inşaa edilen yapıları korumak esas amaçtır. Doğada bu tükenmeye ürünü kullanırken de onun kullanma ömrünü uzatmak bizlerin elindedir. Teknolojinin sunduğu olanaklar doğrultusunda hem hammadde korunurken ekonomik kazançlarda beraberinde gelir.yapılara uygun maddeyi seçmekle iş başlamak gereklidir. Emeklerin kalıcı olması bu yolla sağlanmış olacaktır.
Tablo 3. Ağaç Cinsleri ve Koruma Seçimi KULLANILDIĞI YER YUMUġAK AĞAÇLAR kg / m3 NOTLAR SEDĠR (Cedrus libani) 580 / * 2 Fazla budaklıdır, boyama problemleri çıkartabilir. SARI ÇAM (Pinus sylvestris) 510 * * * * 1 Dış ortamda kullanıldığında önkorumadan geçirilmelidir. LADĠN (Picea abies) 470 * * * 1 Dış ortamda kullanıldığında önkorumadan geçirilmelidir. SERT AĞAÇLAR TĠK (Tectona grandis) 660 * * * * 4 Yağlı türleri boyamada problem çıkarabilir. ĠROKO (Chlorophora excelsa) 660 * * * * * 2 Boyamada problem çıkarabilir. MEġE (Quercus spp.) 720 * * * * * MERANTĠ (Shorea spp.) 550 710 * * * 3 Dış ortamda kullanıldığında önkorumadan geçirilmelidir. SAPELLĠ (Entandrophragma cylindricum) 640 * * *
Kaynaklar Örs Y., Atar M., 2002, Sakallı Kızılağaç Odununun Yanma Özellikleri ISSN 1300/1833 1. Bozkurt Y. Ağaç Teknolojisi 2. Ahşap Malzemeler, 2000, ST yapı 1. Yalınkılıç, M.K.; Y. Örs; N. Ay; E. Baysal; Z. Demirci. 1996. Adi Duglas (Pseudotsuga menziesii Mirb. Franco) Odununun Anatomik ve Çeşitli Kimyasal Maddelerle Emprenye Edilebilme Özellikleri, Doğa Türk Tarım ve Ormancılık Dergisi, Cilt:1, Sayı:5, 433-445 s 1. Peker,H.; M.K. Yalınkılıç; E. Baysal; Z. Demirci. 1997. Değişik Ağaç Türlerinde Yangın Geciktirici ve Su İtici Çeşitli Kimyasal Maddelerin Eğilme Direnci Üzerine Etkileri, I. Ulusal Mobilya Bildirileri (17-18 Kasım 1997, Ankara), Bildiriler Kitabı, 245-249 s. 3. ÖRS, Y., M.ATAR., H.PEKER, Çeşitli Empreyne ve Üst Yüzey İşlem Maddelerinin Sarıçam ve Kestane Odununun Yanma Özelliklerine Etkileri, Tr. J. of Agrıculture and Forestry, 23 (1999), s.541-549, TÜBİTAK.