Lime mortar and plaster characteristics of some Byzantine period buildungs in Kadıkalesi (Anaia) and Ayasuluk Hill

Abstract

In this study, characteristics of lime mortars and plasters from Kadıkalesi and Ayasuluk were evaluated by considering the sites, construction periods, function, contained aggregate types. Results compared with Byzantine lime mortar studies. For this purpose, basic physical properties, raw material compositions, geological features, mineralogical and chemical compositions, hydraulic and microstructural properties were determined by RILEM standard test methods, SEM-EDS, XRD and TGA. Also, possible raw material provenances used in the production of mortars and plasters were determined. According to results, pure lime and pozzolanic aggregates were used in the production of these mortars and plasters. Lime/aggregate ratios may have differed as a result of the geological origins of aggregates and raw material resources. The mortars and plasters had hydraulic properties due to the pozzolanic aggregates. Natural aggregates consisted of different types of rocks with angular forms were obtained from breccia sources found in the Menderes Massif units. The differences in mineralogical and chemical compositions revealed that different raw material sources were used in Kadıkalesi and Ayasuluk. Natural aggregates of Kadıkalesi mortars may have been obtained from the mountain slopes of Büyük Menderes containing mostly carbonate rock fragments, while those Ayasuluk's may have been obtained from the mountain slopes of Küçük Menderes containing a high percentage of volcanic particles. Brick aggregates were produced at firing temperatures between 800−900°C using clay with low Ca content. In both sites, the physical properties, chemical, mineralogical compositions and hydraulic properties of lime mortars and plasters did not change significantly according to different construction periods and location of use in the building. The differences determined in their chemical and mineralogical compositions resulted from the type of aggregates used and the diversity of raw material sources. The use of mortars and plasters with similar properties in different periods revealed that the production technology had been transferred and maintained over the centuries, also suitable sources had been consciously chosen to produce hydraulic lime mortars and plasters.

Bu çalışmada, Kadıkalesi (Anaia) ve Ayasuluk'tan alınan kireç harç ve sıvaların özellikleri; örneklerin alındığı alanlar, inşa dönemleri, fonksiyonları, içerdikleri agrega türleri dikkate alınarak değerlendirilmiştir. Sonuçlar, Bizans kireç harcı çalışmaları ile karşılaştırılmıştır. Bu amaçla, temel fiziksel özellikler, hammadde kompozisyonları, jeolojik özellikleri, mineralojik ve kimyasal kompozisyonlar, hidrolik ve mikroyapısal özellikleri; RILEM standart test yöntemleri, SEM-EDS, XRD ve TGA ile saptanmıştır. Harç ve sıvaların üretimlerinde kullanılmış olası hammadde kaynakları da belirlenmiştir. Analiz sonuçlarına göre, tuğla agregalı kireç harç ve sıvaları, doğal agregalılara göre daha gözenekli ve daha az yoğun malzemelerdir. Kireç/aggrega oranları, agregegaların jeolojik kökenleri ve hammadde kaynaklarına bağlı olarak farklılık göstermiş olabilir. Bu harç ve sıvaların üretiminde, yüksek kalsiyumlu kireç ve puzolanik agregalar kullanılmıştır. Böylece harç ve sıvalar hidrolik nitelik kazanmışlardır. Doğal agregalarda bulunan farklı tipteki kayaç kırıkları ve köşeli formları dolayısıyla Menderes Masifi birimlerinden elde edilmiş breş kaynaklarının kullanıldığı belirlenmiştir. Mineralojik ve kimyasal kompozisyonlarında görülen farklılıklar Kadıkalesi ve Ayasuluk’ta farklı hammadde kaynaklarının kullanıldığı göstermiştir. Kadıkalesi harçlarının doğal agregaları daha çok karbonatlı kayaç kırıntıları içeren Büyük Menderes dağ eteklerinden, Ayasuluk harçlarının doğal agregaları ise yüksek oranda volkanik parçacık içeren Küçük Menderes dağ eteklerinden elde edilmiş olabilir. Tuğla agregalar ise düşük kalsiyumlu kil kullanılarak 800−900°C arasında üretilmiştir. Her iki alanda da kireç harç ve sıvalarının fiziksel özellikleri, kimyasal, mineralojik kompozisyonları ve hidrolik özellikleri farklı inşa dönemlerine ve yapıdaki kullanım yerlerine göre anlamlı bir değişiklik göstermemiştir. Kimyasal ve mineralojik kompozisyonlarında belirlenen farklılıklar ise kullanılan agregaların türünden ve hammadde kaynaklarının çeşitliliğinden kaynaklanmıştır. Farklı dönemlerde benzer özelliklerde harç ve sıva kullanımı, üretim teknolojisinin yüzyıllar içinde sürekliliğini koruduğunu, hidrolik kireç harç ve sıva üretebilmek için uygun kaynakların bilinçle seçildiğini ortaya koymuştur.