Fen Projesi – DUVARI NEM, İNSANI GAM YIKAR

Proje Amacı: Uzun süre kapalı kalan mekanlardaki küflenmeye karşı bazı alternatif malzemelerin etkisini araştırmak.

Giriş: Bilindiği gibi özellikle yazlık evler sezonun bitişiyle birlikte uzun süre kapalı kalmaktadır. Günümüzde yaygın olarak kullanılan PVC pencereler, dış cephelerin mantolanması gibi uygulamalarla ev ya da çeşitli mekanlarda hava sirkülasyonu gerçekleşmemektedir. Bu nedenle duvarlarda, tavanlarda, koltuk ve kanepelerin arkalarında küf tabakalarına rastlanmakta, duvarlar tabakalar halinde dökülmektedir.

Kapalı mekanlarda insan sağlığı için gereken nem oranı minimum %40, max. % 70 tir. %70 üzerine çıkan nem, bakterilerin, maytların çoğalmasına uygun bir ortam sağlar. Bakteri, küf ve tozun bulunduğu ortamlarda alerji, astım, romatizma gibi hastalıklar kaçınılmazdır. Gerek deniz kenarı, gerekse dağ gibi yüksek rakımlı yerlerde havanın nemi evlerin içine de sinmekte, duvarlarda yoğuşmaktadır. Küf sporları her yerde olup uygun ortam bulduklarında çoğalmaktadırlar. O halde yaşanılan ortamda nem oluşmasına engel olunmalıdır. Projemizdeki araştırma ve çalışmalar bu yönde olmuştur.

Öncelikle, piyasada yeni yapılan konutlarda nemi çeken, ortamdaki nemi dengeleyip birikmesini engelleyen, kullanıcıların memnun kaldığı yapı malzemeleri araştırılmıştır. Daha sonra mısır koçanı gibi organik atık malzemelerin de nemi sevenlerden olabileceği, toprakta aşırı nemden dolayı bitki köklerindeki çürümeyi engelleyici zeolit gibi maddelerin de bu projede kullanılabileceği, üstelik atıkların yakılarak değil, daha uzun süreli farklı amaçlara hizmet edebileceği düşünülmüştür. Dermatolojide kil maskeleri kullanılarak kilin nem tutucu özelliğinden yararlanıldığı bilinmektedir. Projemizde kullanmak ve sınamak üzere çeşitli kil tabletler oluşturulmuştur.

Bu düşünceler doğrultusunda, internet ortamında yapılan araştırmalarla, yeni yapılarda tercih edilen nem tutucu özellikte ecocarat adında bir yapı malzemesiyle tanışılmıştır. Japon buluşu olan ve patenti kendilerine ait olan bu malzemenin kullanıldığı duvarlara nefes alan duvarlar da denilmektedir. Piyasada pek çok yapı malzemesi satan mağazalarda bulunduğu saptanmıştır. Ecocarat kelimesi ekolojik ve karat kelimelerinden gelmektedir. Edinilen bilgilere göre yapısında sağlığa aykırı hiçbir maddenin olmadığı, çoğunlukla kilden oluştuğu vurgulanmaktadır. Elmas, pırlanta gibi değerli mücevherlerin kütle birimi karat olup 1 karat 0.2 grama eşdeğerdir. Bu durumda pahalı ve lüks bir malzeme olması kaçınılmazdır. Projemizde sadece 6 desimetre kare büyüklüğünde kullanmak istediğimiz bu malzeme Bursa?da bir satış mağazasından temin edilmiştir.

Gözenekli yapıya sahip olan mısır koçanları ile çeşitli alanlarda yapılan çalışmalarda olumlu sonuçlar alındığı bilgilerine ulaşılmıştır. Bu çalışmalarda mısır koçanı miktarı arttıkça ve tanecik boyutu küçüldükçe emilimin arttığı vurgulanmaktadır. Projemizde organik atık olarak mısır koçanı ile de çalışılmıştır. Üstelik mısır yetiştiriciliği yapılan ülkemizde temini kolay ve ucuz olan bir atıktır. Nitekim semt pazarında tanıştığımız, yakın köylerden gelen satıcılardan bol miktarda koçan temin edilebilmiştir.

Kil, doğada bol miktarda bulunan minerallerdendir. Fakat saf kil bulmak oldukça zordur. Kilin içerisinde en çok kalker, silis, mika, demir oksit bulunur. Genellikle 0,002 mm’den daha küçük taneli malzemeye kil adı verilmektedir. Kilin yapısı itibarıyla su çekme özelliği vardır. Bu nedenle kil daima nemlidir. Kili meydana getiren maddeler sulu alüminyum silikatlardır. m Al2O3 , n SiO2 , p H2O genel kimyasal bileşim formülü ile ifade edilen kil, çok saf olduğu zaman hidrate Alümin Silikat (kaolinit) adını alır. Kaolinit’in kimyasal formülü, Al2O3 .2SiO2. 2H2O dur.

Projemizde kullanılan kilin rengi esmerdir. Kil hamurunun kuruma sırasında hacminin küçüldüğü bilgisinden yola çıkarak, projede model olarak kullanılan ahşap evin bir duvarının ölçüsüne göre kil hamuru hazırlanmıştır.

Zeolitler, kristal yapıda hidrasyona uğramış aluminyum silikatlardır. Milyonlarca yıl evvel, volkanların patlaması ile ortaya çıkan kül ve lavların, göl veya deniz suları ile kimyasal reaksiyona girmesi sonucu oluşmuşlardır. İçindeki gözenekler hacminin %50?sini kaplar. Bu gözenekler moleküler elek işlevi görürler. Zeolitler doğal olarak negatif yüklüdür ve yüksek iyon değiştirme kapasitesine sahiptir. Gözenekli yapısı ve yüksek iyon değiştirme kapasitesi sayesinde birçok çeşit gazı ve kokuyu, suyu ve nemi, petrokimyasal maddeleri, düşük düzeyde radyoaktif elementleri, amonyumu, toksinleri, ağır metalleri ve pek çok solüsyonu tutma ve soğurma özelliğine sahiptir. Çevre dostu yapısı ve düşük maliyeti ile zeolit günümüzde birçok endüstriyel alanda ve çeşitli çevre projelerinde kullanılmaktadır. Zeolit minerali, nemi hapsedip enerjiye çevirebilme özelliğine sahiptir. Bu değişken yapıdaki mineral, bu özelliklerinden dolayı bulaşık makinelerinde de kullanılmakta olup, bulaşıklar çok daha hızlı bir şekilde, çok daha az enerji tüketilerek kurutulmaktadır. Bu özelliğe sahip makinelerde yıkama işlemi bitip kapak açıldığında buhar oluşmamaktadır.

Bu bilgilerden yola çıkarak hazırlanan kil tabletlerin hamuruna belirli oranlarda zeolit de eklenmiştir.

Kullanılan yöntem:

Çalışmamızda bilimsel yöntem basamaklarının hemen tümü uygulanmıştır. Kontrollü deney, ölçüm yapma, karşılaştırma, yorum yapma ve karar verme, verileri toplayıp kaydetme, internet araştırması, piyasa araştırmaları, küf tutmuş duvarlarda gözlem yapma, model ev yapımında atölye çalışmalarına ve eğitsel kol saatlerinde öğrenilen seramik hamuru uygulamalarına yer verme gibi.

Öncelikle ahşap malzemeden 4 adet, özdeş model evler hazırlandı. Çatıları da dahil olmak üzere her tarafları strafor ile kaplandı. Tabanlarında deneyde kullanmak üzere içine sıcak su dolu kaplar koyabilmek için 15 cm. çapında delikler açıldı.

Evlerden birinin sadece bir duvarı ikiye bölünmüş mısır koçanları ile kaplandı. Koçanlar sıcak silikon ile yapıştırıldı.

İkinci evin de yine bir duvarı ecocarat yapı malzemesiyle kaplandı. Parçalar sıcak silikon ile yapıştırıldı.

Üçüncü evin bir duvarı kil+zeolit+alçı karışımından oluşmuş tablet ile kaplandı, yine sıcak silikon kullanıldı.

Dördüncü evin duvarında çatısına yakın bir yerde 1.5 cm. çapında havalandırma deliği açıldı.

İlk çalışmalarda kil, zeolit ve hafiflik özelliği verir düşüncesiyle perlit kullanıldı. 50 derece santigrata ayarlanmış etüvde 2 gün bekletildi. Ancak hamur kuruduğunda çatladı, dağılma özelliği gösterdi. Bu nedenle ikinci denemede perlit yerine tutucu özellik gösteren alçı kullanıldı.

Evlerin bir duvarının boyutları 19cm x 27 cm olarak ölçüldü. Hamur hazırlanırken, kurudukça küçülebileceği de göz önünde tutularak toplamda 800 ml olacak şekilde derin bir beherin içinde aşağıdaki maddeler karıştırıldı, belli bir kıvama gelinceye kadar su eklendi.

İki yeni hamurun formülü şu şekilde hazırlandı:

1. Hamur: 200 ml alçı, 300 ml kil, 300 ml zeolit 2. Hamur: 100 ml alçı, 500 ml kil, 200 ml zeolit

Hazırlanan hamurlar, kaba yapışmasını önlemek amacıyla içine yağlı kağıt konmuş metal tepsilere döküldü, 40 santigrat dereceye ayarlanmış etüvde 2 gün bekletildi. Bu arada ters yüz edilerek neminin tamamen uçması sağlandı.

Kil tabletlere numara verildi. Sırasıyla maket evin bir duvarına dayanmaları sağlanarak nem tutma oranları deneysel olarak ölçüldü.

İlk deneyde evin içine nem yapması için konan beherdeki suyun sıcaklığı 80 santigrat derece, hacmi 200 ml, süre 10 dak. olarak alındı. Ancak nem ölçerde maximum değeri aşan bir nem oluştuğu için sağlıklı bir değer okunamadı.

Daha sonraki denemelerde suyun sıcaklığı 55 santigrat derece, hacmi 250 ml ve süre 80 dakika olarak belirlendi. Bu işlemler her tablet için birkaç kez tekrarlandı. Sonuç olarak % 2-3 lük bir farkla 2.hamurdan hazırlanmış tabletin daha nem tutucu olduğu gözlendi. Artık evlerimiz dört farklı özelliği ile nem tutma oranlarının karşılaştırılmasına uygun bir duruma getirilmiş oldu.

70, 80 ve 120 dakikalık sürelerle 250 ml ve 50-55 °C deki su, beherin içinde olduğu halde evlerin içine yerleştirilmiş, deneyler bu sıcaklıklar için ayrı ayrı birçok kez tekrarlanmıştır. İkişerli olarak kıyaslama yaparken evlerin içindeki ilk nem değerlerinin aynı olmasına dikkat edilmiştir. Eğer evin içinde fazla nem varsa saç kurutma makinesi ile istenilen başlangıç değere ulaşılmıştır. Dijital sensörlerle nem oranındaki değişim dataları alınmış, değerler grafiğe dönüştürülmüştür. Belirlenmiş süre içinde ilk ve son nem değerleri arasındaki fark alınarak kıyaslama yapılmıştır.

Proje Bütçesi:

Dört ahşap ev: 40.00TL

İki adet dijital nem ölçer: 30.00 TL

İki paket kil: 20.00 TL

1 kg. zeolit: 5.00 TL

İki tabaka strafor: 20.00 TL

1 kg. perlit: 5.00 TL

Mısır koçanı: Hediye

Bir karo ecocarat : Hediye

Toplam: 120.00 TL

Proje Çalışmasının Takvimi:

15 Eylül?de toplanıldı, proje konusuna karar verilip çalışma yöntemi belirlendi.

15 Eylül-1 Ekim arası maket evler alındı, monte edildi. Piyasadan kullanılacak malzeme ile ilgi bilgi toplandı. İnternet ortamında malzeme için adresler belirlendi.

1 Ekim- 15 Ekim aralığında evlere yapıştırılacak tüm malzemeler temin edildi.

16 Ekim?de mısır koçanları ve ecocarat parçaları evlere yapıştırıldı.

30 Ekim?de değişik oranlarda hazırlanan kil, zeolit ve perlitten oluşmuş ilk tablet denemeleri yapıldı, etüve kurumaya bırakıldı.

13 Kasım?da tabletlerden hangisinin daha çok nem tutma özelliğinin olduğu kanıtlanmak üzere denemeler yapıldı, ancak kırılgan oldukları için başarılı olunamadı.

15-30 Kasım aralığında ikinci tertip tabletler yapıldı. Bu kez tutucu özelliğinden dolayı perlit yerine hamura alçı eklendi.

1-15 Aralık sürecinde yeni yapılan tabletlerin nem tutma deneyleri kontrollü olarak uygulandı.

15 -31 Aralık sürecinde ise her dört evin nem tutma/tutmama özellikleri ile ilgili olarak deneyler kontrollü olarak tekrarlandı.

Sonuçlar, Sonuçların Değerlendirilmesi:

Grafik 1?e göre hava deliği açılmış olan evin ilk nem yüzdesi 42,73, son nem yüzdesi 69,12 dir.

Grafik 2?ye göre kil tabletli evin ilk nem yüzdesi 42,19, son nem yüzdesi 58,69 dur. Aradaki fark alındığında kilin büyük oranda nemi azalttığı görülmektedir. Burada süre 70 dakikadır.

Grafik 3?e göre ecocarat kaplı evin ilk nem yüzdesi 42,68, son nem yüzdesi 59,87 dir.

Grafik 4?e göre ise mısır kaplı evin ilk nem yüzdesi 42,96, son nem yüzdesi 60,78 dir. 120 dakika süre ile dataları alınmıştır. Buna göre ecocarat daha fazla nem tutmuştur.

Grafik 5 de ecocarat kaplı ev ile hava deliği açılmış olan evler kıyaslanmıştır. Ecocarat 36,64 nem yüzdesiyle deneye başlanmış, 51,83 nem yüzdesiyle 80 dakika süre içinde deney tamamlanmıştır. Hava delikli evin bu süre içinde ilk nem yüzdesi 36,98, son nem yüzdesi ise 54,54 olarak saptanmıştır. Aradaki farklar kıyaslandığında yine ecocarat daha fazla nem tutmuştur.

Kil tablet ile ecocarat yapı malzemesinin diğerlerine göre daha fazla nem tutmuş olduğu farkedilince bu iki malzeme kendi arasında da kıyaslanmış, 70 dakika süre içindeki nem değişimleri değerlendirilmiştir. (Grafik:6) Buna göre kil tabletli evin ilk nem yüzdesi 40,14 iken son nem yüzdesi 59,83 olarak okunmuştur.

Ecocarat kaplı evin ilk nem yüzdesi 40,20 iken son değer 67,32 olarak okunmuştur. Farkları alındığında kil tabletin yüksek oranda nem tutmuş olduğu tesbit edilmiştir.

Grafik 7 de hava delikli ev ile mısır koçanı kaplanmış olan evler nem yüzdeleriyle kıyaslanmış, hava delikli evin ilk nem yüzdesi 35,34, son nem yüzdesi 65,92 olarak tesbit edilmiştir. Mısır koçanı için değerler 34,05 ile 59,85 dir. Buradaki sonuca göre farklar alındığında değişen nem yüzdesi mısır koçanı kaplı evde daha az olmuştur. Kısaca mısır koçanı daha fazla nem tutmuştur.

Sonuç olarak bulunan değerlere göre, en yüksek nem tutucu olandan en aza doğru bir sıralama yapılacak olursa:

Kilin 1. sırada olduğu görülmektedir.

2.sırada ecocarat yapı malzemesi, 3. sırada mısır koçanı yer almaktadır.

Projemizde maket evin çatısına yakın bir yerde tek bir hava deliği açılmıştır. Eğer hava sirkülasyonu sağlayacak şekilde maket evin alt kısmına yakın bir yerde de açıklık olsaydı sonucun daha farklı olabileceği düşünülmektedir.

Ecocarat pahalı bir malzeme olması nedeniyle her inşaatta tercih edilmemektedir. Yapısında büyük oranda kil olduğu bilinmektedir. Sonuçlara göre en uygun nem tutucu özellikte olması nedeniyle binaların iç sıvalarında kil kullanılması tavsiye edilebilir.

Bu proje çalışmasında maket evlerin içerisinde oluşturulan nemin daha uzun süre (3 saat ve fazlası) kalmasıyla deneyler tekrarlanabilir. Farklı malzemeler ve kompozit oluşumlar sınanabilir.

Kaynaklar:

Yılmazer İnşaat ve Yapı Malzemeleri Satış Mağazası

http://www.globalparking.com.tr/ecocarat/nedir.htm

Yapılarda Su ve Nem Etkileri- Haliç Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Mimarlık A.D.

Okulumuzun teknik atölyesinden teknik olarak yardım alınmıştır.

ÖZEL EYÜBOĞLU ÇAMLICA ORTAOKULU
ESENEVLER MAH.DR.RÜSTEM EYÜBOĞLU SOK.NO:1 ÜMRANİYE-İSTANBUL
FİZİK – DUVARI NEM, İNSANI GAM YIKAR
EZGI DENIZ TÜRKOĞLU DYLAN ALKIM YILDIRIM
FATMA İCLAL YAVUZÇETİN

Fen Projesi / Matematik Projesi
Bu Benim Eserim Fen Bilimleri ve Matematik Projeleri Yarışması
Bilim Şenliği Projeleri

Editör
Türkiye Eğitim Kampüsü - İlkokul ortaokul lise üniversite eğitim etkinlikleri duyuruları.