Horasan harcı, kısaca yapay puzolanik malzeme kullanılarak hazırlanan kireç harcı olarak tanımlanabilir. Buradaki yapay puzolan pişirilmiş kildir. Bu tür harçlara Romalılar ve Bizans döneminde “Roman” harcı, Selçuklu ve Osmanlı mimarisinde de renk ve doku olarak horasan toprağına benzediği için “Horasan” harcı denilmiştir . Buradaki horasan deyimi pişmiş kil için kullanılmaktadır.
Horasan harcı, horasan ve belli oranlarda hava kirecinin su ile karıştırılmasından elde edilen harç olarak tanımlanır. Bazı uygulamalarda harcın içerisine kum katılırken, bazılarında nohut büyüklüğünde parçalar halinde tuğla veya kiremit kırıkları gibi seramik malzemelere rastlanmaktadır. İçine tuğla veya kiremit kırıklarının katıldığı harç karışımları diğer harçlardan farklı bir yapıya sahip olup günümüz betonuna eşdeğer, taşıyıcı bir yapı taşını meydana getirmektedir.
Horasan harcı hidrolik kireç harçları grubuna girer, mukavemet kazanması için suya ihtiyacı vardır. Ancak harç içerisindeki puzolanik malzemelerin reaksiyonları çok uzun sürelerde gerçekleşir, bu süre içerisinde horasan harcı dayanım kazanmaya devam eder.
Horasan harcının kalitesi, kireç- horasan karışımının katılaşması bir asit-baz reaksiyonu sonucu suda çözülmeyen bir tuz oluşumuna dayanır. Pişmiş kil camlaşmış yani kimyasal aktivite kazanmış silistir (SiO2), nitelik yönünden zayıf bir asittir, kireç ise kuvvetli bir bazdır. Bu iki elemanın reaksiyonu ile bir kalsiyum silikat tuzu meydana gelir. Bu, yavaş gelişen bir kimyasal reaksiyondur, ancak havaya gereksinme yoktur, aksine ortamın ıslak oluşu kimyasal reaksiyonun daha elverişli biçimde gelişmesi için zorunludur; ayrıca elde edilen ürün asit karbonik içeren sularda dahi erimeyen jel yapılı bir hidrate tuzdur.
Puzolanik etki olarak adlandırılan bu reaksiyonun başarılı olabilmesi için ortamın nemli, silisin daha aktif ve ince taneli olması gerekir (Akman, 1986). Osmanlı döneminde horasan harcı hazırlıklarında kullanılacak tuğlaların yeni ve iyi pişirilmiş olması koşulu şartnamelerde belirtilmiştir. Tuğlaların iyi pişirilmesi koşulu tuğlanın hammaddesi olan killerin tamamının amorf hale dönüşmesinin gerekliliği ile açıklanabilir.
En fazla amorf malzemenin 550-600°C sıcaklıkta elde edildiği bilinmektedir, çünkü silikat bu sıcaklıkta polimorflarına dönüşür. Yeni pişirilmiş olması koşulu ise tuğlanın su ile temas etmeden kullanılarak reaktifliğini yitirmemesinin gerekliliği ile açıklanabilir. Çünkü pişirme ile aktif hale gelen amorf silikatlar, nem etkisi ile zaman içinde silisik asit üreterek tuğlada olması mümkün olan karbonatlarla reaksiyona girer ve reaktifliklerini yitirir, harca katılan kireç ile reaksiyona giremez, puzolanik etki gösteremez.
Agrega olarak kullanılan tuğlaların yoğunlukları kireç taşı, bazalt vb. agregalardan daha düşüktür. Bu nedenle horasan harçları daha hafiftir ve daha yüksek çekme dayanımına sahiptir. Ayasofya’nın kubbesinden alınan horasan harçları bu durumu örneklemektedir .
Horasan harcı ve sıvaları hidrolik özelliklerinden dolayı suya karşı dayanıklıdır. Hamam yapılarındaki sıvalar, su ile doğrudan veya yüksek nemin yoğuşması nedeni ile sürekli temas halindedir. Sıvanın yapısında bulunan kalkerleşmiş kireç (CaCO3) gözenek suyunun içinde çözülmekte ve yeniden çökelmektedir. Bu süreçte sıva tabakası bozulmaya uğrayarak tabakalara ayrışmış olmasına karşın, çöken kalsiyum karbonat sayesinde kopmamaktadır.
Bu durum sıvaların iç kısmında da gözlenmektedir. Yer yer çözünen kalsiyum karbonat, harç içindeki tuğlaların gözeneklerinde yeniden çökelip sıvanın dağılmasını önleyerek onları dayanıklı hale getirmektedir. Bu gözlemler horasan harcı ve sıvalarının ıslak mekanlar için kullanılabilecek en uygun malzemeler olduğunu göstermektedir.
Tarihi yapılarının onarımı ve güçlendirilmesinde kullanılacak kireç harçlarının, içeriğindeki organik malzemelerin harcın dayanımına etkisinin belirlenmesi amacı ile yapılan deneysel çalışmada, farklı karışımlarda hazırlanan harçların mukavemetleri araştırılır.
Harç üretiminde agrega olarak bir grupta maksimum dane çapı 8 mm olan tuğla kırığı, bir grupta da maksimum dane çapı 2mm olan kum ile bağlayıcı olarak hidrolik kireç, puzolan olarak tuğla tozu ve organik malzeme olarak yumurta akı, arpanın ve dış budak ağacının yaprağının kaynatılması ile elde edilen su kullanılır.
Tüm karışımlarda su/bağlayıcı oranı sabit tutulmuş, iki örnekte su yerine arpa suyu ve dış budak ağacı yaprağı suyu bir örnekte de su miktarı azaltılarak yumurta akı kullanılır. Bu malzemeler ile farklı özellikte 4 seri harç üretilir, deneyler için toplam 12 adet 40x40x160 mm boyutlu harç numune hazırlanmalıdır. Numunelerin tümü eşit şartlarda atmosfer koşullarında saklanarak Deneysel çalışma, harçların üretilmesi ve basınç deneylerinin yapılması ile yaklaşık iki ay kadar sürer.
Harç üretiminde, agrega olarak standart kum ve tuğla kırıklarından hazırlanan tuğla kırığı agrega kullanılmıştır. Bağlayıcı olarak hidrolik kireç, puzolanik malzeme olarak tuğla tozu organik katkı malzemesi olarak yumurta akı (YA), kaynamış dış budak yaprağı suyu (DB) ve kaynamış arpa suyu (BF) kullanılmıştır.
Deneysel çalışmanın başında da işaret edildiği gibi üretilen harçlarda maksimum dane boyutu 2 mm olan silis esaslı standart kum (Resim 3.1) , maksimum dane boyutu 8 mm olan tuğla kırığı agregası (Resim 3.2) kullanılmıştır. Üretimde aynı granülometrinin sağlanması amacı ile tuğla kırığı malzemeler eleklerden geçirilmiş, gruplandırılmış, harç üretiminde ihtiyaç olan malzeme tartılarak gevşek birim ağırlığı ortalama 1,51 Mg/m, özgül ağırlığı ortalama 2,50 Mg/m olan agrega karışımı hazırlanmıştır.
Harç üretiminde bağlayıcı olarak kireç, puzolanik malzeme olarak tuğla tozu kullanılmıştır.
Harçların üretiminde birim ağırlığı 0,5 Mg/m, özgül ağırlığı 2,5 Mg/m olan piyasadan temin edilen hidrolik kireç kullanılmıştır. Analizleri yapılan orjinal harçlarda söndürülmüş kireç kullanıldığı bilinmektedir ancak iyi kalite sönmüş kireç temin etmek için kirecin söndürüldükten sonra uzun yıllar bekletilmesi gerekmektedir. Kirecin bekletilme süreci uzadıkça, plastik özelliği ve su tutma kapasitesi artmaktadır. Piyasadaki sönmüş kireçlerin kalitesi hidrolik kirecin mukavemetini yakalayamamaktadır, bu nedenle deneylerde hidrolik kireç kullanılmıştır.
Tuğla tozu, piyasadan temin edilmiştir. Tuğla tozu taban tuğlası kırıklarının değirmende öğütülmesi ve 90µ’luk elekten elenerek elek altına geçen tozlardan oluşur. Ülkemizde yapılan çalışmalarda, horasan harcı ve sıvalarında kullanılan tuğla, kiremit vb. malzemelerin puzolanik özellikleri araştırılmamıştır. Yurt dışında yapılmış olan az sayıda çalışmadan elde edilen sonuçlarda tuğlaların puzolanik özelliğe sahip olması için pişirilme sıcaklıklarının 900 °C altında olması gerektiği ve içinde puzolanik özelliği sağlayacak miktarlarda kil minerallerinin olması gerektiği sonucuna varılmıştır.
Kireç harçlarının hazırlanmasında kirecin veya harcın fiziksel özelliklerini geliştirmek, karbonatlaşmayı hızlandırmak amacıyla kirece veya harca organik ve inorganik maddelerin katıldığı bilinmektedir. Bunlardan bazıları; kan, yumurta, peynir, gübre, arap zamkı, hayvan tutkalı, bitki suları, kazein gibi malzemelerdir.
Katkı malzemelerinden arap zamkı, hayvan tutkalı ve incirin sütlü suyu yapışkan olarak kullanılmıştır. Çavdar hamuru, domuz yağı, kesik süt, kan ve yumurta beyazı kirecin daha çabuk sertleşmesini sağlamaktadır. Arpa, idrar ve hayvan tüyleri dayanıklılığını artırmaktadır. Şeker, suyun donma erime periyodlarında meydana getirdiği bozulmaları yavaşlatmaktadır. Balmumu, harçtaki büzülmeyi önlemektedir. Yumurta akı, hayvan tutkalı, şeker, süt, mineral ve keten tohumu gibi yağlar ise kirecin plastik özelliğini artırıp kırılganlığını azaltarak, harcın çalışabilirliğini artırmaktadırlar.
Tarihi yapılarda yapılan malzeme analizlerinin amacı, yapım malzemelerinin kimyasal ve fiziksel özelliklerini belirlemek ve içinde bulundukları durumu ve bu duruma gelmesine sebep olan etkenleri açıklayacak bilgileri sağlamaktır. Harçlardaki organik madde tayinlerine bilimsel deneylerden yararlanılmasının yanında yapıya ya da o dönemin yapılarına ait yazmalardan da yararlanılmasının yapılacak çalışmaya katkıları göz ardı edilemez.
