ÇUKUROVA ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ

Transkript

1 ÇUKUROVA ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ YÜKSEK LĠSANS TEZĠ Mehmet KEMERCĠ DÜZĠÇĠ (OSMANĠYE) KĠREÇTAġLARININ MERMER VE MALZEME OLARAK KULLANILABĠLME OLANAKLARININ ARAġTIRILMASI MADEN MÜHENDĠSLĠĞĠ ANABĠLĠM DALI ADANA, 2009

2 ÇUKUROVA ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ DÜZĠÇĠ (OSMANĠYE) KĠREÇTAġLARININ MERMER VE MALZEME OLARAK KULLANILABĠLME OLANAKLARININ ARAġTIRILMASI Mehmet KEMERCĠ YÜKSEK LĠSANS TEZĠ ÇUKUROVA ÜNĠVERSĠTESĠ FENBĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ MADEN MÜHENDĠSLĠĞĠ ANA BĠLĠM DALI Bu tez 06/03/2009 tarihinde aģağıdaki jüri üyeleri tarafından oybirliği ile kabul edilmiģtir. Ġmza:... Ġmza:... Ġmza:... Prof.Dr. Mesut ANIL Doç.Dr. Ergül YAġAR Doç.Dr. Ahmet Mahmut KILIÇ Jüri BaĢkanı Üye Üye Ġmza:... Yrd. Doç.Dr. Hakan GÜNEYLĠ Üye Ġmza:... Öğr.Gör.Dr. Nil YAPICI DanıĢman Bu tez Enstitümüz Maden Mühendisliği Anabilim Dalında hazırlanmıģtır. Kod No: Prof. Dr. Aziz ERTUNÇ Enstitü Müdürü Ġmza ve Mühür Not: Bu tezde kullanılan özgün ve baģka kaynaktan yapılan bildiriģlerin, çizelge, Ģekil ve fotoğrafların kaynak gösterilmeden kullanımı, 5846 sayılı Fikir ve Sanat Eserleri Kanunundaki hükümlere tabidir.

3 ÖZ YÜKSEK LĠSANS TEZĠ DÜZĠÇĠ (OSMANĠYE) KĠREÇTAġLARININ MERMER VE MALZEME OLARAK KULLANILABĠLME OLANAKLARININ ARAġTIRILMASI Mehmet KEMERCĠ ÇUKUROVA ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ MADEN MÜHENDĠSLĠĞĠ ANABĠLĠM DALI DanıĢman: Öğr. Gör. Dr. Nil YAPICI Yıl: 2009, Sayfa: 92 Jüri: Prof.Dr. Mesut ANIL Doç.Dr. Ergül YAġAR Doç.Dr. Ahmet Mahmut KILIÇ Yrd.Doç.Dr. Hakan GÜNEYLĠ Öğr.Gör.Dr. Nil YAPICI Bu tez çalıģmasında, Düziçi (Osmaniye) bölgesindeki Kuzgun Formasyonuna ait kireçtaģlarının mermer ve malzeme olarak kullanılabilme olanakları araģtırılmıģtır. Bölgeden getirilen numuneler üzerinde fiziksel, mekanik ve agrega deneyleri yapılmıģtır. Sonuçlar standartlar ile karģılaģtırılmıģtır. Buna göre baģta inģaat ve yapı olmak üzere çimento ve kireç üretiminde ve yapılan agrega deneyleri sonucunda ise hazır beton ve beton agregası olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıģtır. Anahtar Kelimeler: KireçtaĢı, Düziçi (Osmaniye), Agrega, Mermer. I

4 ABSTRACT MSc THESIS THE STUDY ON THE POSIBILITIES OF LIMESTONES IN DUZICI (OSMANIYE) REGION TO BE USED AS MARBLE AND MATERIAL Mehmet KEMERCI DEPARTMENT OF MINING ENGINEERING INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES UNIVERSITY OF CUKUROVA Supervisor: Instructor Dr. Nil YAPICI Year: 2009, Page: 92 Jury: Prof.Dr. Mesut ANIL Assoc. Prof.Dr. Ergul YASAR Assoc. Prof.Dr. Ahmet Mahmut KILIC Assist. Prof.Dr. Hakan GUNEYLI Instructor Dr. Nil YAPICI The posibility of marble and material usage of limestones belonging to Kuzgun formation in Düziçi (Osmaniye) region has been studied in this thesis. Physical, mechanical and agregate experiments have been carried out on the samples brought from region. The results have been compared with the standarts. According to the results they can be used in architecture and construction, in cement and lime production. According to the agregate experiments, they can be used as ready mix concrete and concrete agregate. Key Words: Limestone, Duzici (Osmaniye), Agregate, Marble. II

5 TEġEKKÜRLER Çukurova Üniversitesi Maden Mühendisliği Bölümü Anabilim Dalı nda yapmıģ olduğum Yüksek Lisans çalıģmamda bilgi ve tecrübeleriyle beni yönlendiren, karģılaģtığım sorunlara çözüm üreterek, çalıģmalarımın olabildiğince sağlıklı sürmesini sağlayan değerli danıģman hocam Sayın Öğr. Gör. Dr. Nil YAPICI ya teģekkürü bir borç bilirim. ÇalıĢmalarım sırasında tüm laboratuar imkanlarından faydalanmama olanak sağlayan Ç.Ü. Müh. Mim. Fak. Maden Mühendisliği hocalarından Sayın Prof. Dr. Mesut ANIL a ve ince kesit fosil tanımlanmasında yardımlarından dolayı Sayın Prof. Dr. Niyazi AVġAR a teģekkürlerimi sunarım. Deneysel çalıģmalarımda, yardımlarını esirgemeyen, çalıģmanın çeģitli aģamalarında bana destek olan deneyim ve bilgilerinden faydalandığım Ögr. Gör. Dr. Özgür KESKĠN e, ArĢ. Gör. Mehmet TÜRKMENOĞLU na, ArĢ. Gör. Ahmet TEYMEN e ve tezin her aģamasında yardımcı olan arkadaģlarım Elektrik Mühendisi Muzaffer METE ye, Jeoloji Mühendisi Celal YILMAZ a teģekkürlerimi sunarım. Her zaman bana en büyük maddi ve manevi desteği vererek hiçbir yardımı esirgemeyen babam Necmettin KEMERCĠ ye, annem ġenay KEMERCĠ ye ve emeği geçen tüm sevdiklerime saygı ve teģekkürlerimi sunarım. III

6 ĠÇĠNDEKĠLER SAYFA NO ÖZ... I ABSTRACT... II TEġEKKÜR... III ĠÇĠNDEKĠLER... IV ÇĠZELGELER DĠZĠNĠ... VIII ġekġller DĠZĠNĠ... X 1. GĠRĠġ ÖNCEKĠ ÇALIġMALAR Karbonatların Sınıflaması KireçtaĢı ve Dolomitik KireçtaĢı Dolomit KireçtaĢının OluĢumu KireçtaĢının Fiziksel Özellikleri Doğal Yapı TaĢlarında Kullanılan Standartlar MATERYAL VE METOD Materyal Bölgenin Jeolojisi Kuzgun Formasyonu KireçtaĢlarının Endüstriyel Alanda Kullanımı ĠnĢaat ve Yapı Çimento Kireç Üretimi Beton Agregası Olarak Kullanımı Cam Endüstrisi Kağıt Endüstrisi Tarım Boya Sanayi Metalurji ġeker Sanayi IV

7 Kimya Sanayi Ġlaç Sanayi Kömür Ocaklarında Baca Gazı Arıtımı Diğer Endüstriyel Kullanım Alanları Metod Arazi ÇalıĢmaları Laboratuar ÇalıĢmaları Karot Alımı Fiziksel Özellikleri (1). Birim Hacim Ağırlık (2). Özgül Ağırlık (3). Sonik Hız Deneyi (4). Görünür Porozite (5). Su Emme Oranı Mekanik Özellikleri (1). Basınç Dayanımı (2). Darbe Dayanımı (3). Eğilme Dayanımı (4). AĢınma (Böhme) Dayanımı (5). Nokta Yük Dayanımı (6). Shore Sertlik Tayini (7). Los Angeles AĢınma Dayanımı Diğer Özellikler (1). Açık Hava Tesirine Dayanıklılık Tayini (2). Pas Tehlikesi Tayini (3). Asitlere Dayanıklılık Tayini (4). Donma ve Çözülmeye KarĢı Direnç Tayini (5). Asitte Çözünebilen Sülfat Tayini (6). Suda Çözünebilir Klorür Tayini (7). Organik Madde Tayini V

8 (8). Çok Ġnce Malzeme Muhtevası (9). Alkali Agrega Reaktivitesi Petrografik Analiz Kimyasal Analiz ARAġTIRMA BULGULARI Numunelerin Fiziksel Özellikleri Birim Hacim Ağırlık Deney Sonuçları Özgül Ağırlık Deney Sonuçları Porozite (Gözeneklilik Derecesi) Deney Sonuçları Ağırlıkça Su Emme Deney Sonuçları Sonik Hız Ölçümü Deney Sonuçları Fiziksel Özelliklerin Standartlar Açısından Değerlendirilmesi Numunelerin Mekanik Özellikleri Tek Eksenli Basma Dayanımı Deney Sonuçları Nokta Yük Dayanım Ġndeksi Deneyi Sonuçları Darbe Dayanımı Deney Sonuçları Sürtünme Sonrası AĢınma Kaybı (Böhme ) Deney Sonuçları Eğilme Dayanımı Deney Sonuçları Shore Sertlik Deneyi Deney Sonuçları Los Angeles AĢınma Dayanımı Deney Sonuçları Mekanik Özelliklerin Standartlar Açısından Değerlendirilmesi Osmaniye Düziçi KireçtaĢlarına Uygulanan Diğer Testler ve Sonuçları Açık Hava Tesirlerine Dayanıklılık Deney Sonuçları Pas Tehlikesi Tayini Deney Sonuçları Asitlere KarĢı Dayanıklılık Testi Deney Sonuçları Donma ve Çözülmeye KarĢı Dayanıklılık Deney Sonuçları Asitte Çözünebilen Sülfat Tayini Suda Çözünebilir Klorür Tayini Organik Madde Tayini Çok Ġnce Malzeme Muhtevası Alkali Agrega Reaktivitesi VI

9 4.4. Kimyasal Analiz Petrografik Analiz SONUÇLAR VE ÖNERĠLER KAYNAKLAR ÖZGEÇMĠġ VII

10 ÇĠZELGELER DĠZĠNĠ SAYFA Çizelge 2.1. Kalsiyum Karbonat Ġçeriğine Göre Sınıflama... 9 Çizelge 2.2. Saflıklarına Göre Kalkerler... 9 Çizelge 2.3. Kalsit ve Dolomit Oranına Göre Sınıflama Çizelge 2.4. Kayaçların Doğal Yapı TaĢı Olarak Kullanılabilmesi Ġçin Sahip Olmaları Gereken Fiziksel ve Mekanik Özelliklerin Sınır Değerleri (TS 2513) Çizelge 2.5. Mermer ve Kalsiyum Karbonat BileĢimli Kayaçların Doğal Yapı TaĢı Olarak Kullanılabilmesi Ġçin Sahip Olmaları Gereken Fiziksel ve Mekanik Özelliklerinin Sınır Değerleri (TS10449) Çizelge 2.6. Kayaların Doğal Yapı TaĢı Olarak Kullanılabilmesi Ġçin Sahip Olmaları Gereken Fiziksel ve Mekanik Özelliklerinin Sınır Değerleri (ASTM C97, C170, C99, C241) Çizelge 2.7.Kaplama Olarak Kullanılan Doğal Kayaçların Sahip Olmaları Gereken Fiziksel ve Mekanik Özelliklerinin Sınır Değerleri (TS 1910) Çizelge 4.1. Alınan Numunelerin Birim Hacim Ağırlık Değerleri.. 64 Çizelge 4.2. Alınan Numunelerin Özgül Ağırlık Değerleri.. 65 Çizelge 4.3. Alınan Numunelerin Porozite Değerleri.. 65 Çizelge 4.4. Kayaların Poroziteye Göre Sınıflandırılması (Tarhan, 1989).. 66 Çizelge 4.5. Alınan Numunelerin Ağırlıkça Su Emme Oranı Değerleri.. 66 Çizelge 4.6. Alınan Numunelerin Sonik Hız Değerleri 67 Çizelge 4.7. Alınan Numunelerin Tek Eksenli Basınç Dayanım Değerleri.. 69 Çizelge 4.8.Tek Eksenli Basınç Direncine Göre Kayaların Sınıflandırılması (Deere ve Miller, 1966) Çizelge 4.9. Alınan Numunelerin Nokta Yükü Ġndeksi Dayanım Değerleri.. 70 Çizelge Kayaçların Nokta Yük Dayanımına Göre Sınıflandırılması (Bieniawski, 1975) Çizelge Alınan Numunelerin Darbe Dayanım Değerleri Çizelge Alınan Numunelerin (Böhme) AĢınma Dayanım Değerleri VIII

11 Çizelge Alınan Numunelerin Eğilme Dayanım Değerleri Çizelge Alınan Numunelerin Shore Sertlik Değerleri. 73 Çizelge Los Angeles AĢınma Dayanımı Deney Sonuçları.. 74 Çizelge Osmaniye Düziçi Bölgesi Agregalarının Asitte Çözünebilen Sülfat Miktarı Çizelge Osmaniye Düziçi Bölgesi Agregalarının Klor Miktarı.. 77 Çizelge Osmaniye Düziçi Bölgesine Ait Agregaların Organik Madde Miktarı Çizelge Osmaniye Düziçi Bölgesi Numunelerinin Çok Ġnce Malzeme Muhtevası Çizelge Osmaniye Düziçi Bölgesi KireçtaĢı Kimyasal Analizi (Ç.Ü. Müh. Mim. Fak. Mad. Müh. Bölümü Kimya Lab.) Çizelge Alınan Numunelerin Kimyasal Analizi (MAM, TUBĠTAK) 81 IX

12 ġekġller DĠZĠNĠ SAYFA ġekil 2.1. Dolomit ve Kalsit Ġçeriğine Bağlı Olarak Karbonatlı Kayaçların Sınıflandırılması (Harben,1995) ġekil 3.1. Yer Bulduru Haritası ġekil 3.2. ÇalıĢma Bölgesinin 1/25000 lik Jeolojik Haritası (MTA, 1980) ġekil 3.3. Kuzgun Formasyonuna Ait KireçtaĢlarının Arazideki KesilmiĢ Görünümü ġekil 3.4. Numunelerin Mermer Kesme Atölyesinde Uygun Boyutlara Getirilmesi 33 ġekil 3.5. Kayaç Numunelerinden BX Çapında Karotun AlınıĢı ġekil 3.6. Osmaniye Düziçi Bölgesinden Alınarak Fiziko Mekanik Deneyler Ġçin Hazır Hale Getirilen Numunelerin Görüntüsü.. 35 ġekil 3.7. Piknometre Ġle Ölçüm ġekil 3.8. Sonik Hız Ölçmede Kullanılan Pundit Aleti 40 ġekil 3.9. Basınç Mukavemeti Deneyi Ġçin Kullanılan Ekipman. 43 ġekil 3.10 Numunenin Basınç Deneyinden Sonraki Görüntüsü ġekil Darbe Dayanımı Aleti. 45 ġekil Darbeye Maruz Kalan Numunenin Deney Sonrası Görüntüsü.. 45 ġekil Eğilme Dayanım Deney Aleti 47 ġekil Sürtünme ile AĢınma Kaybı (Böhme) Deney Makinesi 49 ġekil Nokta Yük Deney Aleti ġekil Nokta Yük Deney Aletinde Numunenin Görüntüsü.. 53 ġekil Geçerli - Geçersiz Deney Sonuçları için Tipik Kırılma ġekilleri (Topal, 2000).. 53 ġekil Shore Schleroscope Cihazı 54 ġekil 4.1. Bölge KireçtaĢlarının Arazideki Görünümü. 62 ġekil 4.2. Oldukça Kalın Bir Ġstif Ġçinde Bulunan KireçtaĢlarının ÇalıĢma Alanındaki Görünümü.. 63 ġekil 4.3. ÇalıĢma Alanındaki KireçtaĢı Bloklarından Görünüm. 63 X

13 ġekil 4.4. Osmaniye Düziçi Bölgesi Numunelerinin Alkali Reaktivite Tayininde Belirlenen Alkali Azalması ile Çözünen Silis Miktarı Arasındaki ĠliĢkisi (TS 2517) ġekil 4.5. Alınan Örnek Numunelerden ÇektirilmiĢ Patern Diyagramı ġekil 4.6. Mikrokristalen Doku Gösteren Kalsit ve Çok Az Miktarda Dolomit Mineralleri //N ġekil 4.7. Kesitlerde Bol Miktarda Fosil GözlenmiĢtir, //N 83 XI

14 1. GĠRĠġ Mehmet KEMERCĠ 1. GĠRĠġ Çok eski çağlardan beri çeģitli amaçlarla kullanılan kireçtaģları, düģük maliyetli olması ve endüstrinin temel ihtiyaç maddeleri arasında yer alması nedeniyle daha uzun yıllar boyunca kullanılmıģtır ve kullanılmaya devam etmektedir. Yeryüzünün yaklaģık % 75 ini kaplayan sedimanter kayaçların, kimyasal bileģiminin %50'den fazla karbonat minerali içerenlerine karbonatlı kayaçlar adı verilir. Prekambriyen den günümüze kadar devam eden karbonat kayaçların oluģumunun sonucunda dolomit ve kireçtaģı varlığının çok büyük boyutlarda olduğu ortaya çıkmaktadır. Kalsiyum, topraklarda, suda, bitki ve hayvan bünyelerinde bulunur. Dünya kabuğu elementlerinin %3,5-4 ünün kalsiyum, %2 sinin magnezyum içermesi ve kalsiyumun dünya kabuğu içinde rastlanan tüm elementler içinde beģinci sırada yer alması, kireçtaģının varlığını kanıtlamaktadır (Yakut, 2001). KireçtaĢlarının yayılımları oldukça fazladır ve kara yüzeyinin %7 sini, sedimanter kayaçların ise yaklaģık %10 unu oluģtururlar. KireçtaĢının Ģu dört ana önemli özelliğinin altı çizilmelidir. Kirecin ana hammaddesidir. Ġlk çağlardan beri elde edilmiģ ve kullanılmıģ kireç, doğrudan kireçtaģının bir ürünüdür. Mermerlerin yapıcı taģlarıdır. BaĢlangıçta kireçtaģı tabakaları ve serileri olan kayaç yığınları, metamorfizma geçirerek, yani yüksek basıncın, sıcaklığın ve geçen uzun zamanın etkisi ile değiģerek mermere dönüģmüģlerdir. Ġlk insandan günümüze kadar bütün evler, yollar ve köprülerde yani yapılaģmıģ tüm birimlerde en büyük oranda kullanılan madde kireçtaģıdır. Çimentonun, asfaltın keģfinden beri, çimento üretiminde %60 oranında ana hammadde olarak; beton dökümünde ve asfaltlı yol yapımında ise, çimento harcına ve asfalta karıģtırılan mıcır olarak bol miktarda kullanılmaktadır (Bilger 2004). Türkiye'de Paleozoik'ten Kuvarterner'e kadar oldukça geniģ bir zaman aralığında oluģmuģ birimler içinde karbonatlı kayaçlar yaygın olarak yer almaktadır. Bu nedenledir ki ülkemizin her bir köģesinde, karbonatlı kayaçları hammadde olarak 1

15 1. GĠRĠġ Mehmet KEMERCĠ kullanan endüstri dalları önemli geliģme göstermiģtir. Bunlar çimento, inģaat, mermer, kireç, cam, kimya, kâğıt, plastik, kauçuk, Ģeker, endüstrileri ile metalürji, refrakter malzeme ve agrega üretimi olarak verilebilir. KireçtaĢları, inģaat sektörünün olmazsa olmaz hammaddelerinden biridir. Ülkemizde özellikle son 30 yıldır nüfus artıģına paralel olarak hızlı bir kentleģme ve sanayileģme yaģanmaktadır. Bunun sonucunda konut ve altyapı gereksinimi artmakta, doğal olarak kireçtaģlarına duyulan talep de fazlalaģmaktadır (Yakut, 2001). Tüm bu özellikler göz önünde bulundurularak bu çalıģmada, Osmaniye Düziçi kireçtaģlarının mermer ve malzeme olarak kullanılabilme olanaklarını belirlemek amacıyla araziden alınan çeģitli büyüklükteki numuneler gerekli deneyler yapılmıģ ve bölgenin kireçtaģlarının özellikleri saptanarak hangi endüstriyel alanlarda kullanılabilirliği yorumlanmıģtır. 2

16 2. ÖNCEKĠ ÇALIġMALAR Mehmet KEMERCĠ 2. ÖNCEKĠ ÇALIġMALAR Ġnceleme alanında, genel jeoloji amaçlı çalıģmalar, 1842 de Airforth F. W. ile baģlar ve kiģi, Amanos Dağlarında genel jeolojiyi açıklayan genel çalıģmalar yapmıģtır. AyaĢlıoğlu (1970), Master Plan AĢamasında Haruniye Kaplıcasının 1 km menbaasındaki Berke Baraj ekseninde 300 m lik bir baraj yapım tasarımı yapmıģtır. Paleozoyik yaģlı birimler uyumludur. Berke kireçtaģının yaģı PermoKarbonifer olup bir Paleozoyik e aittir. Üst Kreatese ve Paleosen arasında KD-GB gidiģli büyük bir dip kıvrım oluģmuģtur. Serpantinit ve Diyabazlar, Batolit Ģeklinde bir sokulumdur. DemirtaĢlı (1988), Bölgenin genel jeoloji özellikleri ve mühendislik jeolojisi açısından sorunları üzerinde çalıģmalar yapmıģtır. Aknil ve Sial (1988), Berke Barajı Gölünden Andırın Deresi yönüne, karbonatların üzerinde geçirimsiz ofiyolit örtüsünün varlığı nedeniyle, herhangi bir karst kaçağının gözlenmediği bir hidrojeolojik çalıģma yapmıģtır. Özgül, ve arkadaģları (1988), Berke Baraj yeri ve yakın dolaylarının ayrıntılı jeolojisi hakkında çalıģmalar yapmıģlardır. Ersoy (1991), Konya-Ladik mermerlerinin jeomekanik özellikleri ve iģletmeciliği konulu bir çalıģma yapmıģ ve bu yörede yer alan gri-beyaz renklerdeki iki mermer örneğinin fiziksel ve mekanik özelliklerini belirlemiģ ve sınıflandırmıģtır. Ersoy, bu çalıģma sonucunda Ladik yöresindeki mermerlerin iç ve dıģ duvar kaplaması, tezgah masa üstü ve özel iç dekorasyon malzemesi olarak kullanılabileceğini, ancak sürtünme ile aģınma oranının yüksek olması nedeniyle kristal boyutlarına göre gri-mavi mermerlerin orta, beyaz mermerlerin ise orta-düģük sınıfa dahil olduklarını, iģlenme özellikleri, jeolojik kusurlarına göre A sınıfı mermer olduklarını belirlemiģtir. Daha sonra mermer iģletme yöntemi olarak elmaslı tel testere yöntemi ile üretimi önermiģtir. Altuğ ve Satıcıoğlu (1996), Berke Barajı: Hidrojeoloji, KarstlaĢma ve KireçtaĢı temelinin sağlamlaģtırılması, çalıģmalarını ayrıntılı olarak yapmıģtır. Kırıkoğlu (1996) da yapmıģ olduğu çalıģmada endüstriyel kullanım açısından karbonat kayaçlarını değerlendirmiģtir. 3

17 2. ÖNCEKĠ ÇALIġMALAR Mehmet KEMERCĠ Çiçek (1999) daki çalıģmasında kireç üretim teknolojisi, Türkiye de kireççilik ve kirecin kullanım alanlarına değinmiģ ve sonuç olarak da Türkiye de olmayan ve ancak ülkemizin kalkınması açısından üzerinde durulması gereken kirece dayalı bazı teknolojilere örnekler vermiģtir. Erdoğan (2001) de yaptığı çalıģmasında, Çukurova bölgesindeki kayaçların mühendislik özelliklerini belirlemiģ ve yapı kaplamacılıkta kullanılabilirliğini araģtırmıģtır. Bu amaçla 7 farklı yapı ve kaplama kayacının fiziko-mekanik özelliklerini belirlemiģ ayrıca ısıya dayanıklılıkları üzerinde çalıģmıģtır. Özpınar ve ArkadaĢları (2001) de yaptıkları çalıģmalarında, KocabaĢ (Denizli) travertenlerinin jeolojik incelemesini yapmıģlar ve fiziko-mekanik özelliklerini belirlemiģlerdir. Bu amaçla fiziko-mekanik deneyler, agrega deneyleri ve beton karıģım hesaplamaları yapmıģlardır. Yakut (2001) de yapmıģ olduğu çalıģmada Ġzmir ili çevresindeki kireçtaģlarının mühendislik özellikleri ve kullanım alanlarını araģtırmıģ ve yaptığı çalıģmalar sonucunda bu kireçtaģlarının hem yayılımlarının fazla oluģu hem de mühendislik özelliklerinin kullanılmaya elveriģli olması nedeniyle uzun yıllar ihtiyacı karģılayabilecek potansiyelde olduğunu belirlemiģtir. YaĢar ve Erdoğan (2002) de yapmıģ oldukları Adana ve yöresinde inģaat sektöründe yaygın olarak kullanılan 6 farklı yapı ve kaplama kayacı üzerinde yapılan Schmidt ve Shore sertlik değerleri ile fizikomekanik özellikleri arasında istatistiksel iliģkileri tespit amaçlı çalıģmalarında, porozite ve darbe dayanım değerlerinin korelasyon katsayısının düģük olduğunu belirlemiģ ve bunu kayaç içerisindeki boģlukların varlığına bağlamıģlardır. YaĢar ve Erdoğan (2003) de yaptıkları diğer bir çalıģmada, Çukurova Bölgesinde 8 farklı yapı ve kaplama kayaçlarında P dalga hızının fiziko-mekanik özelliklerle olan iliģkisini incelemiģ, deneyler sonucunda kayaç yapısında bulunan süreksizliklerin, boģlukların, mikro ve makro yapıdaki kırık ve çatlakların dalga iletim hızlarını olumsuz yönde etkilediğini ve bu olumsuzlukların kayacın dayanımında meydana gelen azalma ile de kendini gösterdiğini belirtmiģlerdir. Dalga hızlarına bağlı olarak belirlenen ampirik bağlantılar ile kayaçların diğer mekanik özelliklerinin tahmin edilebildiğini belirtmiģlerdir. 4

18 2. ÖNCEKĠ ÇALIġMALAR Mehmet KEMERCĠ Çiftepala ve ArkadaĢları (2003) de yaptıkları çalıģmalarında, MeĢe Bağları (Toplu köy-çermik-diyarbakır) kireçtaģı mermerlerinin fiziko-mekanik özelliklerini incelemiģlerdir. Bu amaçla, MeĢe bağları yöresinden aldıkları kireçtaģı ve mermer örneklerini TSE 699 TSE 1910 ve TSE 2513 e göre deneylere tabi tutmuģlar ve bu kireçtaģı mermerlerinin fiziksel, mekanik ve teknolojik özelliklerini belirleyerek uygun kullanım alanlarını ortaya çıkarmıģlardır. KireçtaĢı mermerlerinin fiziksel özelliklerini belirlemek amacıyla birim hacim ağırlık, özgül ağırlık, ağırlıkça su emme, görünür porozite, doluluk oranı ve shore schleroscope sertlik deneylerini uygulamıģlardır. KireçtaĢı mermerlerinin mekanik özelliklerini belirlemek amacıyla da eğilme dayanımı, darbe dayanımı, tek eksenli basma dayanımı ve aģınma dayanımı deneylerini uygulamıģlardır. Çavumirza ve ArkadaĢları (2003) de yaptıkları Mucur (KırĢehir) Yöresi KireçtaĢı Mermerleri ve Travertenlerinin Fiziko-Mekanik Özellikleri adlı çalıģmalarında, Mucur yöresi kireçtaģı mermer ve travertenlerinin minerolojik, petrografik, kimyasal, fiziksel ve mekanik özelliklerini belirlemeyi ve TSE standartlarına göre uygun kullanım alanlarını ortaya çıkarmayı amaçlamıģlardır. Uysal ve ArkadaĢları (2003), bazı mermer türlerinin fiziksel ve mekanik özelliklerini belirleyerek, inģaatlarda yapı ve kaplama malzemesi olarak kullanılabilirliğini araģtırmıģlardır. Bu amaçla mermerlere bir dizi deneyler uygulamıģlardır. Daha sonra elde ettikleri sonuçları TSE standartları ile karģılaģtırmıģ ve mermerlerin yer döģemesi, duvar kaplaması, merdiven basamağı kullanım alanlarına uygunluğunu araģtırmıģlardır. Son olarak da mermer türlerinin teknomekanik özelliklerinin üretimde kalite kontrolünün sağlanmasına ve üretim sürecinin iyeleģtirilmesine yönelik etkilerini vurgulamıģlardır. Yılmaz ve Safel, (2004) e göre, doğal yapı taģları, petrografik ve teknolojik yönlerden yapılarda kullanılmaya elveriģli olan, çeģitli minerallerin bir araya gelmesiyle doğal olarak meydana gelen mineral topluluğudur. Doğal taģların duvarlarda kullanılmasıyla mimari yönden estetik görünümler elde edilebilir. Doğal taģlar renk, doku yönüyle yapılara çeģitli özellikler kazandırmasının yanında, kaplama ve taģıyıcı bir eleman olarak da kullanılabilir. 5

19 2. ÖNCEKĠ ÇALIġMALAR Mehmet KEMERCĠ Çelik (2004) de yaptığı bir çalıģmasında, mermer ocakları ve iģleme tesislerinden oluģan mermer blok ve levha üretimini araģtırmıģtır. Bu amaçla mermer parçalarını kırma ve eleme iģlemlerinden geçirmiģ ve çeģitli tane gruplarına ayırmıģtır. Bağlayıcı olarak beyaz portland çimentosu kullanmıģtır. Daha sonra mermer agregalarını karıģtırma, kalıplama ve presleme iģlemlerinden geçirmiģtir. Son olarak örneklere çeģitli deneyler uygulayarak özelliklerini belirlemiģtir. Kun ve Onargan (2004) de yaptıkları çalıģmalarında, granit ve granodiyorit türü kayaçlara tekno-mekanik, petrografik ve kimyasal testler uygulamıģlar ve kayaçların shore indeks değerlerini, kayaç ve mineral bazında tespit etmiģlerdir. Bu indeks değerlerinin diğer parametrelere bağlı olarak değiģimini araģtırmıģlardır. Kekeç ve ArkadaĢları (2004) de yaptıkları çalıģmalarında, kayaçların doku özellikleri ile kırılma ve öğütülme özellikleri arasındaki iliģkileri incelemiģlerdir. ÇalıĢmalarında mermer granit traverten ve andezit olmak üzere 4 çeģit kayaç kullanmıģlardır. Kayaçların petrografik, mekanik ve kırılma özelliklerini belirlemek için kayaçlara sertlik, gözeneklilik, nem içeriği, yoğunluk, nokta yükleme dayanımı, petrografik analizler ve kırılma öğütülme deneyleri uygulamıģlardır. Bilger (2004) te yapmıģ olduğu çalıģmasıyla, mermerlerin tekno-mekanik özelliklerinin TSE standartlarına uygun olduğunu saptamıģtır. Laçinbala (2004) de yaptığı yüksek lisans çalıģmasında, Ceyhan Beji ni detaylı olarak incelemiģ mermerlerin fiziko-mekanik özelliklerinin standartlara uygun olduğunu, blok verebildiğini, açık bej, pembe bej ve koyu bej renk karıģımıyla renk ve desen durumunun iyi olduğunu doğal yapı ve kaplama taģı olarak kullanılabileceğini saptamıģtır. Yavuz ve ArkadaĢları (2005) de yaptıkları çalıģmalarında, Türkiye nin güneybatısında yer alan Menderes masifi mermerlerinin malzeme özelliklerini belirlemiģlerdir. Ayrıca Ġtalyan ve Yunan mermerlerinin literatürdeki özelliklerini kullanarak birbirleri arasındaki iliģkileri kurmuģlardır. Mermerlerin fiziksel, kimyasal ve mekanik özelliklerini belirlemiģlerdir. Gordillo ve Perez (2005) de yapmıģ oldukları çalıģmada, büyük yapılarda sütun olarak kullanılan Macael mermerlerinin belirli sıcaklık altında değiģimini 6

20 2. ÖNCEKĠ ÇALIġMALAR Mehmet KEMERCĠ gözlemlemiģ ve fiziksel özelliklerini laboratuar ortamında yapılan çalıģmalarla belirlemiģlerdir. Azizoğlu (2005) te Çukurova Bölgesindeki mermer ocaklarının pazar durumu ve ekonomik açıdan değerlendirilmesini ele alan bir çalıģma yapmıģtır. YetiĢ ve ArkadaĢları (2006)a da yaptıkları diğer bir çalıģmada, Sarıkaya (Feke-Adana) Bölgesi Karbonatlarının Mermer Olarak Değerlendirebilirliğini incelemiģlerdir. Bu amaçla hazırlanan örneklerin petrografik ve temel mühendislik özelliklerini belirlemiģlerdir. YetiĢ ve ArkadaĢları (2006)b de yaptıkları çalıģmalarında, Değirmenci UĢağı (Kozan) dolaylarında karbonatların mermer olarak değerlendirilmesini incelemiģler ve mermerlerin sertlik, renk, gözeneklilik, su emme oranı, özgül ağırlık, yüzey parlaklığı, kesilmeye ve aģınmaya karģı direnç gibi özelliklerini belirlemiģlerdir. Kılıç ve Keskin (2007) de yaptıkları çalıģmalarında, granitin yapılarda dıģ cephe kaplama ve bina içi yer döģemelerinde kullanılan bir kayaç olduğunu, iri taneli olmasının ona estetik bir değer kazandırdığını, fiziko-mekanik özelliklerinin diğer kesilip parlatılabilen kayaçlara göre oldukça yüksek olduğunu belirlemiģ, ülkemizde granit üretiminin Marmara, Ege, Ġç Anadolu, Doğu Anadolu, Orta ve Doğu Karadeniz bölgelerinde gerçekleģtiğini belirtmiģlerdir. Bu amaçla, Ege Bölgesi nde üretilen Bergama Gri, Ġç Anadolu Bölgesi nde üretilen Aksaray Yaylak, Trakya Bölgesi nde üretilen Balaban Green ve Doğu Karadeniz Bölgesi nde üretilen Giresun Vizon granitlerinin, fiziko-mekanik özelliklerinden; birim hacim ağırlık, tek eksenli basma dayanımı, nokta yük dayanım indeksi, darbe dayanımı, yüzeysel aģınma kaybı, eğilme dayanımı ve çekme dayanımı değerleri laboratuar çalıģmaları ile belirlenmiģ ve bulunan fiziko-mekanik değerler arasındaki iliģkiler incelenmiģtir. Çınar (2007) de yaptığı yüksek lisans çalıģmasında, Amanos Kırmızı mermerlerinin fiziko-mekanik özelliklerini belirlemiģ ve yapı malzemesi olarak kullanımı için uygun özellikler sunduğunu saptamıģtır. Türkmenoğlu (2007) de Adana yöresinde ticari olarak satılan yerli mermerler ve ithal granitlerin fiziksel, mekanik ve petrografik özellikleri belirlemek amacıyla yapmıģ olduğu çalıģmada mermerlere uygulanan fiziksel deneyler sonucunda Diyarbakır Bej, Karaisalı Bej, Diyarbakır Pembe ve Ceyhan Bej in yapı ve kaplama 7

21 2. ÖNCEKĠ ÇALIġMALAR Mehmet KEMERCĠ kayacı olarak kullanılmasının uygun olmadığını ve granitlere uygulanan mekanik deneyler sonucunda bütün granitlerin TS 6234 standardını sağladığını belirlemiģtir. Ürünveren (2008), Köse Pınarı yöresi mermerlerini incelemek, kalitesini değerlendirmek, birbirleriyle ne derece bağlantılı olduklarını ortaya koymak amacıyla yörenin sınırları içerisinde yer alan Osmaniye ili Kadirli ilçesi Köse Pınarı Yoğun Oluk mevkii mermerlerinin fiziko-mekanik özellikleri belirleyerek standartlarla karģılaģtırmıģ ve kalitesini değerlendirmiģtir Karbonatların Sınıflaması KireçtaĢları, tabii kireçtaģı, dolomitik kireçtaģı ve dolomit olmak üzere üç çeģittir. KireçtaĢı: BileĢiminde kütlece en az %90 oranında kalker (kalsiyum karbonat, CaCO 3 ) bulunduran tortul bir kayaçtır. Dolomitik KireçtaĢı: BileĢiminde kalsiyum karbonat (CaCO 3 ) yanında kütlece %10- %35 oranında magnezyum karbonat (MgCO 3 ) bulunduran tortul bir kayaçtır (Temur, 2001). Dolomit: BileĢiminde %35 ten fazla magnezyum karbonat (MgCO 3 ) bulunduran tortul bir kayaçtır KireçtaĢı ve Dolomitik KireçtaĢı Kimyasal bileģiminde en az % 90 CaCO 3 (kalsiyum karbonat) içeren kayaçlara kalker ya da kireçtaģı adı verilmektedir. Ayrıca mineralojik bileģiminde en az % 90 kalsit minerali bulunan kayaçlara da kalker denilmektedir. Kalker saf halde kalsit ve çok az miktarda aragonit kristallerinden oluģur. Kalsit ve aragonit kalsiyum karbonatın iki ayrı kristal Ģekli olup, teorik olarak % 56 CaO ve % 44 CO 2 içerir. Ancak doğada hiçbir zaman saf olarak bulunmaz. Kalkerin sertlik derecesi 3, özgül ağırlığı 2,5 2,7 gr/cm 3 arasındadır. KireçtaĢlarının kalsiyum karbonat içeriğine göre sınıflandırılması Çizelge 2.1 de verilmiģtir. 8

22 2. ÖNCEKĠ ÇALIġMALAR Mehmet KEMERCĠ Kalkerler hangi yolla oluģurlarsa oluģsunlar, doğada bulundukları durumları ile bileģimlerinde kalsiyum karbonatın yanı sıra; magnezyum karbonat, kil mineralleri, demir silikat-oksit ve sülfürleri, silikat asidi (SiO 2 ) gibi bileģikler içerirler. Bu bileģiklerin bir kısmı kalker oluģumu esnasında ve oluģum ortamının koģullarına bağlı olarak gelebildiği gibi diyajenez esnasında ve etkenleri ile de gelebilir. Saflıklarına göre kalkerler Çizelge 2.2 de verilmiģtir. Çizelge 2.1. Kalsiyum Karbonat Ġçeriğine Göre Sınıflama (D.P.T, 2001) Kayaç Adı BileĢimi Çok yüksek Kalsiyumlu KireçtaĢı Min. % 97 CaCO 3 Yüksek Kalsiyumlu KireçtaĢı Min. % 95 CaCO 3 Yüksek Karbonatlı KireçtaĢı Min. % 95 CaCO 3 + MgCO 3 Kalsitik KireçtaĢı % 5 MgCO 3 Magnezyum KireçtaĢı % 5 20 MgCO 3 Dolomitik KireçtaĢı % MgCO 3 Yüksek Magnezyumlu Dolomit % MgCO 3 Çizelge 2.2. Saflıklarına Göre Kalkerler (D.P.T, 1996) Adlandırma % CaCO 3 % CaO Çok Fazla Saf Kalkerler 98,5 55,2 Çok Saf Kalkerler 97 98,5 54,3 55,2 Orta Saf Kalkerler 93,5 97,5 52,4 54,3 Az Saf Kalkerler 85 93,5 47,6 52,4 Saf Olmayan Kalkerler 85 47,6 9

23 2. ÖNCEKĠ ÇALIġMALAR Mehmet KEMERCĠ KireçtaĢının ana mineralojik bileģeni kalsittir. DeğiĢik oranlarda demir ve magnezyum karbonat, kil mineralleri ve kuvars içeriği olağandır. Resifal kireçtaģları, genellikle saf ve klastik elemanları hiç içermemelerine rağmen yüksek dolomit içerikli olabilmektedir. Bantlı kireçtaģları, genellikle kil arakatkılıdır. Killi seviyeler çoğu kez marn ve silisli kireçtaģları ile geçiģlidir. KireçtaĢı içerisinde arzu edilmeyen bileģiklerin belirlenmesinde en hızlı yöntem, bir miktar numuneyi seyrettik klorik asitte çözmektir. Dolomit ve silikatlar daha yavaģ çözünürken, kalsit hemen çözünecektir. Kalsitin dolomitten ayırt edilmesinde daha yavaģ, ancak daha sağlıklı yöntem, boyamadır (Kırıkoğlu 1996). Organik veya kimyasal karbonatlı tortul kayaç grubuna giren kireçtaģları, içerdikleri yabancı maddeler nedeniyle beyazdan-griye, sarımsı beyazdan-pembeye çok değiģik renklerde bulunabilirler. Kömür içerenleri koyu gri veya siyah, demir içerenleri kırmızı veya kahverengi, dolomitik olanları pembe renkli olabilir. KireçtaĢları genellikle tabakalıdır. Ancak masif yapıda kireçtaģları da mevcuttur. Tabaka kalınlıkları milimetre ölçeğinden, metrelere çok değiģkendir. Çok ince tabakalı olanlara kalkerģisti de denilir. Yeraltı sularında travertenler Ģeklinde, deniz ya da tatlı sularda ise kimyasal organik veya mekanik çökelme sonucu kalker yatakları oluģur. OluĢum süreçlerinden de anlaģılacağı üzere kalker iki ana grup altında toplanabilmektedir. Yaygın olarak oluģan kireçtaģlarının çoğu organik, kırıntılı ve kimyasal materyaller içermektedir Dolomit BileĢimi CaMg(CO 3 ) 2 olan dolomit, kireçtaģlarından CaO nun yerini kısmen veya tamamen MgO nun alması ile oluģur. Bu yüzden bileģimi açısından kireçtaģları ile iliģkili olup yanalda ve düģeyde daima kireçtaģları ile geçiģlidir. Dolomitin özgül ağırlığı, MgO oranına bağlı olarak 2,71 ile 2,87; sertliği ise Mohs skalasına göre 3,5-4 arasındadır. Ticari saflıktaki dolomitin ergime noktası o C arasında değiģmektedir. Ġhtiva ettiği organik malzeme miktarı arttıkça koyulaģmakla beraber genellikle pembe, kirli beyaz, beyaz-gri, siyah ve kahve 10

24 2. ÖNCEKĠ ÇALIġMALAR Mehmet KEMERCĠ renklidir. Romboedrik sistemde kristalleģen dolomit %30,4 CaO, %21,8 MgO ve %47,8 CO 2 içerir. Dolomitler 1,7 den daha küçük CaO:MgO oranına sahip kayaçlardır. CaO içeriğinin artması durumunda karbonatlı dolomit ve dolomitli kireçtaģlarına geçilir. % 5 oranına kadar MgO içeren dolomitler kireçtaģlarının biyolojik katkılarıyla oluģmuģtur. Kaliteli dolomitler hidrotermal-metasomatik oluģumlardır. Bu tür dolomitleģmenin erken diyajenetik olduğu düģünülmektedir. Çok saf dolomitler (CaO:MgO oram 1,39 ile 1,45 arasında olanlar) metalik magnezyum üretimi ile cam endüstrisinde ve suların yumuģatılmasında kullanılır. CaO:MgO oram 1,45 ile 1,70 arasında olan saf dolomitler sinterlenerek refrakter malzeme olarak değerlendirilir. Türkiye kireçtaģı, dolomit ve mermer rezervleri son derece büyüktür. Bünyesindeki kalsit ve dolomit oranlarına göre bazı araģtırmacılar tarafından aģağıdaki gibi sınıflandırılmaktadır (Çizelge 2.3, ġekil 2.1). Ticari anlamda dolomitin türleri için çeģitli sıcaklık derecelerinde iģlemler yapılır. Kalsinasyon iģlemi uygulanmamıģ dolomite, Ham dolomit, 1100 o C de ısıl iģleme tabi tutulmuģ dolomite, Kalsine dolomit, o C arasında ısıl iģleme tabi tutulması ile elde edilen ürüne de, Sinter dolomit ismi verilmektedir. Dolomitin 1650 o C civarında demir oksitle birlikte yakılması ile elde edilen ürün ise Dead-burned dolomit olarak isimlendirilmektedir (Kırıkoğlu, 1996). Çizelge 2.3. Kalsit ve Dolomit Oranına Göre Sınıflama (D.P.T, 1996). Kayaç Adı BileĢimi Dolomit Kalkerli Dolomit Dolomitik KireçtaĢı Magnezyumlu KireçtaĢı KireçtaĢı % 10 dan az kalsit, % 90 dan fazla dolomit % kalsit, % dolomit % kalsit, % dolomit % kalsit, % 5-10 dolomit % 95 den fazla kalsit, % 5 den az dolomit 11

25 2. ÖNCEKĠ ÇALIġMALAR Mehmet KEMERCĠ ġekil 2.1. Dolomit ve Kalsit Ġçeriğine Bağlı Olarak Karbonatlı Kayaçların Sınıflandırılması (Harben, 1995) 2.2. KireçtaĢının OluĢumu KireçtaĢı, kimyasal ve organik etkilerle akarsularda çöken maddelerin oluģturduğu bir kayaçtır. Bütün jeologlar, kireçtaģının safsızlıklar hariç; kalsit, aragonit, dolomit ve manyezit gibi 4 ana mineralden oluģtuğunu belirtmektedir (Boynton,1980; Önem,1997). Hidrotermal etki ile oluģan kireçtaģı genellikle kristal yapıdadır. DeğiĢik granit türlerindeki kalsiyum karbonat hidrotermal etkilerle oluģmaktadır. Genel olarak pek çok maden yatağında sülfit içeren maden yataklarında kalsiyum karbonat kristallenmektedir. Maden yatağını oluģturan tüm mineraller kristallendikten sonra, kalsiyum karbonat kristallenmektedir. 12

26 2. ÖNCEKĠ ÇALIġMALAR Mehmet KEMERCĠ Kireç tüfü içeren maden yatakları, birleģiminde ayrıca aragonit ve kalsiyum karbonatta bulundurmaktadır (Betechtine, 1957). Karbonik ve diğer mineral asitleri içeren çözeltilerin aģınmanın etkisiyle yapısında kalsiyum bulunduran kayaçlar parçalanmaktadır ve bu Ģekilde serbest kalan kalsiyum akarsularla denize taģınmaktadır. ÇözünmüĢ halde bulunan kalsiyum karbonatın bir kısmı deniz suyundaki düģük çözünürlük nedeniyle tortullaģmaktadır (Othmer,1978). KireçtaĢı içeren mağaralardaki dikitler, kireç içeren tuzlu çözeltilerden yapısındaki karbondioksit bulunan kireçlerin çözünmesi ile oluģmaktadır, tuzlu çözelti, oyuklara sızmakta ve su, ısı etkisiyle buharlaģmaktadır. Çözelti bu Ģekilde fazlası ile doygun hale geldiğinden, çok iyi dağılmıģ olan tortullar ayrılmakta, yavaģ yavaģ sertleģmekte ve süre gelen dehidrasyon sonucunda da kristalleģmektedir. KireçtaĢı, deniz ve akarsu diplerinde ölmüģ hayvan kabukları ve kemiklerinin üst üste birikimi sonucu oluģan organik biriktirme kayasıdır. KireçtaĢı asidik suda erir. Yani su erimiģ halde CO 2 ihtiva ediyorsa, kireçtaģını eritir KireçtaĢının Fiziksel Özellikleri KireçtaĢı, dolomit ve daha ender olarak da mermer, agrega, çimento katkı malzemesi, dolgu v.b. gibi ürünlerin elde edilmesi amacıyla kırılır. Mukavemet, sertlik, yoğunluk, porozite ve homojenlik ile tane Ģekli kullanımda belirleyici özelliklerdir. Özellikle kırılma sonrasında tane Ģeklinin olabildiğince kübik ve çatlaksız olması ve yapraklanma göstermemesi gereklidir. Sülfat gibi çözünebilir mineral içeriği minimum, dolayısı ile kimyasal bakımdan duraylı, tozsuz, kil, silt ve kum içeriği çok az olmalıdır. Genelde fazla aģınmanın söz konusu olduğu yerlerde veya karayolu inģaatlarında kireçtaģının düģük olan sertliği nedeniyle kullanılması arzu edilmez. YapıtaĢları renk ve desen bakımından albenisi olan, sıkıģtırma ve bükme dayanımı yüksek, aģındırma etkilerine karģı dirençli, paslanmayan ve atmosferik etkiler alanda bozulmayan, mermer ve kireçtaģı gibi kayaçlardır. Ticari bakımdan çeģitli oniksler, traverten, rekristalize kireçtaģı ve dolomitler de mermer sözcüğü kapsamında değerlendirilmektedir (Kırıkoğlu, 1996). 13

27 2. ÖNCEKĠ ÇALIġMALAR Mehmet KEMERCĠ 3. Doğal Yapı TaĢlarında Kullanılan Standartlar Doğal yapı taģlarının mekanik özellikleri, bu kayaçların kullanım alanlarının belirlenmesi dıģında, ocak ve fabrikalardaki üretim verimliliği üzerinden de oldukça önemli rol oynamaktadırlar. Doğal yapı taģlarının mekanik özelliklerinin belirlenmesi amacıyla Türk Standartlarında belirtilen bir seri laboratuar deneyi yapılmalıdır. Mermer ocakları içerisinde yatay ve düģey yönlerde renk, desen ve dokusal özellikler açısından farklılıklar gözlenmesi nedeniyle, aynı ocaktan mermer sektöründe, farklı isimlerle bilinen mermerler üretilmektedir. Bu nedenle laboratuar deneyleri, aynı ocak içerisinde, renk ve desen açısından farklılıklar sunan, değiģik mermer seviyeleri üzerinde de tekrarlanmalıdır (Ürünveren, 2008). AĢağıda Çizelge 2.4 de TS 2513, Çizelge 2.5 de TS 1910, Çizelge 2.6 da TS 10449, ve Çizelge 2.7 de ASTM(C97, C170, C99, C241) ye göre mermerlerin sahip olmaları gereken fiziksel ve mekanik özelliklerin sınır değerleri verilmektedir. Çizelge 2.4.Kayaçların Doğal Yapı TaĢı Olarak Kullanılabilmesi Ġçin Sahip Olmaları Gereken Fiziksel ve Mekanik Özelliklerinin Sınır Değerleri (TS 2513). Fiziksel Özellikler Sınır Değer Mekanik Özellikler Sınır Değer Birim Hacim Ağırlık (gr/cm 3 ) > 2,55 Tek eksenli Basınç Direnci(kg/cm 2 ) > 500 Ağırlıkça Su Emme(%) < 1,80 Eğilme Direnci(kg/cm 2 ) > 50 Don Sonrası Ağırlık Kaybı(%) < 5 Böhme Yüzeysel AĢınma Direnci(cm 3 /50cm 2 ) < 15 Darbe Direnci (Kgf.cm/cm 3 ) > 6 14

28 2. ÖNCEKĠ ÇALIġMALAR Mehmet KEMERCĠ Çizelge 2.5. Mermer ve Kalsiyum Karbonat BileĢimli Kayaçların Doğal Yapı TaĢı Olarak Kullanılabilmesi Ġçin Sahip Olmaları Gereken Fiziksel ve Mekanik Özelliklerinin Sınır Değerleri (TS 10449). Fiziksel Özellikler Sınır Değerler Mekanik Özellikler Sınır Değer Ağırlıkça Su emme (%) < 0,4 Tek Eksenli Basınç Direnci(kg/cm 2 )(DöĢeme) Tek Eksenli Basınç Direnci(kg/cm 2 )(Kaplama) > 500 > 300 Doluluk Oranı(%) > 98 Eğilme Direnci(kg/cm 2 ) > 60 Don Sonrası Ağırlık kaybı (%) < 1 Don Sonrası Basınç Direnci(kg/cm 2 ) > 300 Böhme Yüzeysel AĢınma Direnci(cm 3 /50cm 2 )(DöĢeme) < 15 Böhme Yüzeysel AĢınma Direnci(cm 3 /50cm 2 )(Kaplama) < 25 Darbe Dayanımı(Kgf.cm/cm 3 )(DöĢeme) > 6 Darbe Dayanımı(Kgf.cm/cm 3 )(Kaplama) > 4 15

29 2. ÖNCEKĠ ÇALIġMALAR Mehmet KEMERCĠ Çizelge 2.6. Kayaların Doğal Yapı TaĢı Olarak Kullanılabilmesi Ġçin Sahip Olmaları Gereken Fiziksel ve Mekanik Özelliklerinin Sınır Değerleri (ASTM C97, C170, C99, C241). Fiziksel ve Mekanik Özellikler Sınır Değerler Sınıflandırma ASTM Test Metodu Ağırlıkça Su Emme, (Maks.) (%) 0,75 I, II, III, IV C97 2,595 I Kalsit C97 Birim Hacim Ağırlık,(Min.)(gr/cm 3 ) 2,800 II Dolomit 2,690 III Serpantin 2,305 IV Traverten Tek Eksenli Basınç Direnci 520 I, II, III, IV C170 Eğilme Direnci (kg/cm 2 ) 70 I, II, III, IV C99 Böhme Yüzeysel AĢınma Direnci (cm 3 /50cm 2 ) 10 I, II, III, IV C241 16

30 2. ÖNCEKĠ ÇALIġMALAR Mehmet KEMERCĠ Çizelge 2.7. Kaplama Olarak Kullanılan Doğal Kayaçların Sahip Olmaları Gereken Fiziksel ve Mekanik Özelliklerinin Sınır Değerleri (TS 1910). Fiziksel Özellikler Sınır Değer Mekanik Özellikler Sınır Değer Birim Hacim Ağırlık (gr/cm 3 ) > 2,55 Tek Eksenli Basınç Direnci (kg/cm 2 ) > 500 Ağırlıkça Su Emme (%) < 0,75 Eğilme Direnci (kg/cm 2 ) > 50 Porozite (%) < 2 Böhme Yüzeysel AĢınma Direnci (cm 3 /50cm 2 ) < 15 Don Sonrası Ağırlık Kaybı (%) < 5 17

31 3. MATERYAL VE METHOD Mehmet KEMERCĠ 3. MATERYAL VE METOD 3.1. Materyal Ġnceleme alanı Toros kuģağında yer almakta olup, batısında Adana, güneyinde Hatay, doğusunda Gaziantep, kuzeyinde ise KahramanmaraĢ il toprakları ile çevrilidir (ġekil 3.1) km ÇalıĢma Alanı ġekil 3.1. Yer Bulduru Haritası 0 25km 18

32 3. MATERYAL VE METHOD Mehmet KEMERCĠ Bölge, Yumurtalık Fayı ile Amanos Dağları arasında yer almaktadır. Bu sınırlar içerisinde kalan Osmaniye ili ve çevresinin stratigrafisi Alt Paleozoik ten baģlayıp, Üst Kreatese, Eosen, Miyosen ve Plio- Kuvaternere kadar devam eden bir istif sunmaktadır. Doğuda ise, Amanos Dağlarından baģlayarak batıya doğru Alt Paleozoik ten, Üst Kreatese ye kadar devamlı sayılabilecek bir istif sunmaktadır. Bu bilgiler ıģığında Osmaniye Düziçi yerleģim biriminin kuzey batısında yer alan çalıģma alanındaki kireçtaģlarının bazı fiziksel, fiziko mekaniksel ve kimyasal özellikleri yapılmıģ laboratuar çalıģmaları ile ortaya çıkarılmıģ ve sonuçlar TSE kriterlerine göre değerlendirilerek kireçtaģlarının yapı taģı olarak kullanılabilirliği belirlenmiģtir. Kayaçların yapı ve dokusal özellikleri, onları nerede kullanılabileceği kararını doğrudan etkilemektedir. Bu yüzden kireçtaģlarının özelliklerini belirlemek amacıyla mineralojik, petrografik incelemeler için ince kesit bileģimleri, tane boyutları incelenmiģtir. ĠnĢaat sektöründe geniģ kullanım alanına sahip olan kireçtaģları, kullanıldığı yerlere göre fiziksel, kimyasal, atmosferik ve değiģik hava koģullarına maruz kalmaktadır. Bu koģullar karģısında göstereceği davranıģlar sonucunda, kireçtaģlarının hem görüntü olarak fiziksel yapısında hem de kılcal alterasyonlarla uğrayarak, kimyasal yapısında bozunmalar olabilmektedir. Bu etkilerin sonucunda mermerlerin hem fiziksel yapısında hem de mekanik özellikleri üzerinde değiģimler meydana gelmektedir. KireçtaĢlarının yapısında meydana gelen bozunmalar yeni kireçtaģlarının yerleģtirilmesi veya bozunmuģ kısımların tamiratının yapılmasını zorunlu kılmaktadır. Bu onarım, hem farklı kireçtaģlarının kullanılmasına hem de ekstra iģçilik giderlerinin ortaya çıkmasına sebep olmaktadır. Bütün bu iģlemler doğal olarak yapı maliyetini arttırmaktadır. Yapı malzemesi olarak kullanılan kireçtaģlarının aģınma indeksleri, dirençleri, mühendislik parametreleri ve dayanımları incelenerek fiziko-kimyasal etkilere karģı olan davranıģlarının göz önüne alınması ile malzeme seçiminde daha sağlıklı kararların alınmasına yardımcı olacaktır. Bu amaçla Düziçi/Osmaniye Bölgesindeki farklı özelliklere sahip kireçtaģlarının dayanımı, sertliği, aģınması ve sıcaklık karģısında göstereceği 19

33 3. MATERYAL VE METHOD Mehmet KEMERCĠ davranıģlar irdelenerek yapı ve kaplama malzemesi olarak kullanılabilirliği araģtırılmıģtır. KireçtaĢlarından uygun boyutlarda alınan örnekler, Maden Mühendisliği laboratuarlarında baģlıca mühendislik deneylerine tabii tutularak, kayacın; sertlik, renk, özgül ağırlık, yüzey parlaklığı, gözeneklilik, kesilebilirlik, parlatılabilirlik, açık hava tesirleri, asitlere dayanıklılık, pas tehlikesi, tek eksenli basınç dayanımı, eğilme dayanımı, darbe dayanımı, aģınma vs. gibi temel mühendislik değerleri tespit edilerek ve sonuçlar TSE TSE TSE TSE 2513 standartlarına göre değerlendirilmiģtir Bölge Jeolojisi Ġnceleme alanı, Toros kuģağı ile Amonos kuģağının kenetlenme bölgesine yakın bir yerde bulunmaktadır. Bu nedenle, bölgenin tektonik geliģmesi karmaģıktır. Fakat stratigrafik istif, rejyonal ölçekte sade görülür. Tektonoortam özellikleri farklı birimlerin bir araya gelmesi ve tekrarlanması, istifin karmaģık görülmesine sebep olmuģtur. Bölgede tüm birimler, kuzeybatıya eğimli ve kilometrelerce devam eden bir homoklin yapı oluģturur. Bu rejyonal yapı içersinde, farklı litoloji birimleri, tektonik kökenli, girik ve merceksel konumlar kazanmıģtır. ÇalıĢma alanımız bölgede Kuzgun formasyonu bünyesinde bulunmaktadır Kuzgun Formasyonu ÇalıĢma alanımız Kuzgun formasyonu bünyesinde olup, bu birim, inceleme alanında KuĢçu köyünün güneyinden, kuzeye doğru Cerrah dere boyunca, Güllüler, Gönlükaralar, Hacılar tepe mevkii arasındaki bir Ģerit boyunca uzanır. Kuzeyde Toprakhisar deresi ve güneyde MaraĢ tepeden itibaren geniģ alanlar kaplar. Ġstif baģlıca kumtaģı + konglomera + Ģeyl ve seyrek kireçtaģı nöbetleģmesinden oluģur. Kuzeyde Zeytindere ve Hartlap köyü dolaylarında iri çakıllı konglomera - kumtaģı birimin baģlangıç düzeylerini oluģturur. Toprakhisar deresi dolaylıda istif, 10 m 20

34 3. MATERYAL VE METHOD Mehmet KEMERCĠ kadar kalın bol fosilli bir taban kireçtaģı ile baģlar. Benzer resifal kireçtaģı geliģimine Köleli köyü dolayındaki Kısıkkaya mevkiinde de görülür. Genellikle birimin baģlangıç düzeylerini yansıtan bu kireçtaģı, tabanda konglomera veya kireçtaģı düzeyleriyle baģlayan istifin üst düzeylerinde Ģeyl katkısı artar ve giderek Ģeyl in çoğunlukta bulunduğu kesimler egemen olur. Yerel değiģimler dıģında birimde değiģiklikler görülmemektedir (ġekil 3.2). Kuzgun formasyonu, ofiyolit topluluğunu Sır temel karmaģığını ve Berke karmaģığını transgressif olarak aģar. Üzerine Jurasik-Kretase yaģlı Andırın kireçtaģı (JKa) Ģariyajla gelir. Kuzgun formasyonunun stratigrafik istifdeki konumu, bölgenin jeolojik evriminin yorumlanması açısından önemlidir. Çünkü temel üzerine itilen ofiyolit topluluğu ile, bölgeye Miyosen sonunda sürüklenen birimlerin ayırdma olanak sağlamıģtır. Kuzgun formasyonu bölgenin yapı iskeletini kazanmasından sonra çökeldiğinden bir molas istifi olarak kabul edilebilir. Genellikle sığ deniz ve karasal çökelme koģulları söz konusudur. Kuzgun formasyonunun tabanındaki kireçtaģından derlenen fosiller, daha önce, Prof. Dr. A. Dizer tarafından tayin edilerek birimin Miyosen yaģında olduğu belirlenmiģtir. Ayrıca bazı numunelerde taģınmıģ Eosen fosillerine de rastlanılmıģtır. Birimin Miyosen yaģında olduğu daha önceki araģtırmacılar tarafından da saptanmıģtır (AyaĢlıoğlu, 1970; Çağlayık, 1970). Bu yaģ, çalıģma alanımızdan getirdiğimiz örneklerde yapılmıģ ince kesit incelemeleri sırasında Prof. Dr. Niyazi AvĢar tarafından da onaylanmıģtır KireçtaĢlarının Endüstriyel Alanda Kullanımı Dünyada kireç ürünleri kadar çok çeģitli kullanım amacı olan bir baģka ürün mevcut değildir. Bugün, dünyada tüketilen kireçtaģı miktarının yaklaģık olarak - yıllık 4,5 milyar ton mertebesinde olduğu tahmin edilmektedir (D.P.T 2001 istatistiklerine göre ABD: 870 milyon ton/yıl; Japonya: 190 milyon ton/yıl; Ġngiltere: 120 milyon ton/yıl; Türkiye: 234 milyon ton/yıl). 21

35 3. MATERYAL VE METHOD Mehmet KEMERCĠ 1/25000 ÇalıĢma Alanı ġekil 3.2. ÇalıĢma Bölgesinin 1/25000 lik Jeolojik Haritası (MTA, 1980) 22

36 3. MATERYAL VE METHOD Mehmet KEMERCĠ Günümüzde kireçtaģları, inģaat sanayinde çimento ve kireç hammaddesi, yapıtaģı ve kırma taģ olarak, seramik ve tuğla yapımında, metalurjide, tarım alanlarında ve gübre yapımında, cam, kağıt, kimya sanayinde, Ģeker endüstrisinde, matbaacılıkta, eczacılıkta, kömür tozu alevlerinin söndürülmesinde, asit yağmurlarının nötrleģtirilmesi gibi özelliği ile çevre problemlerinin çözülmesinde, meyve suları, içki, yağ ve oto lastiği üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır (Yakut, 2001) ĠnĢaat ve Yapı Birçok ülkede kireçtaģının ana kullanım sahası % oranıyla inģaat ve yapı sektörüdür. KireçtaĢı bu sektörde beton harcında agrega (= mıcır) olarak ve yol yapımında agrega / dolgu maddesi olarak kullanılır. Bu amaçla kullanılacak olan kireçtaģı; temiz, kuru, kübik formda, yüksek aģınma mukavemetine ve sertliğe sahip olmalıdır. Daha ince (75 mikron 5 mm) gradasyonlu bazı kireçtaģı (kalker) kumları ise, beton ve inģaat harcına katılır. ĠnĢaat ve yapı endüstrisinde kullanılan yıllık mıcır miktarı, dünyada yaklaģık 1.5 milyar ton/yıl; Türkiye de ise yaklaģık 180 milyon ton/yıl civarındadır. Bu değer, Türkiye deki toplam kireçtaģı üretiminin % 74 üne karģılık gelmektedir (D.P.T, 2001). Günümüzde, inģaat sektörünün olmazsa olmaz hammaddelerinden biridir. Ġnsanların ihtiyacını karģılayacak bina, yol, metro, köprü ve benzeri yapım çalıģmalarında en önemli öğe ekonomik ve emniyetli yapı malzemelerinin kullanılmasıdır ve bu nedenle kireçtaģları inģaat sektörü için vazgeçilmez bir hammadde oluģturmaktadır. Nüfus artıģına paralel olarak bina ve yol yapımı gibi çalıģmalar hız kazanmıģ ve dolayısıyla kireçtaģına talep artmıģtır. ĠnĢaat sektöründe kireçtaģları çimento hammaddesi olarak, bina yapımında beton harcı katkı malzemesi olarak, kireç ve sönmüģ kireç genellikle harç yapımında ve karo fayans yapımında bağlayıcı madde olarak, yol yapımında bağlayıcı madde ve dolgu malzemesi olarak, demiryolu yapımında ray yatağı malzemesi olarak 23

37 3. MATERYAL VE METHOD Mehmet KEMERCĠ kullanılır. Ayrıca, Avrupa da ve Amerika da inģaat yapılacak arazinin düzeltilmesinde kireç kullanımı yaygındır (Yakut, 2001) Çimento Çimento, kireçtaģı, kil ve demir cevheri gibi hammaddelerin belirli bir oranda karıģtırılıp, öğütülmesi ve C ye kadar piģirilmesiyle elde edilen ana ürünün katkı maddesi katılarak öğütülmesiyle oluģan hidrolik bağlayıcı maddelere denir. KireçtaĢının ikinci büyük kullanım alanı, Portland çimentosu (CaO + SiO 2 + Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 ) yapımıdır. Çimentonun ana hammadde girdisi % 80 e varan oranlarla düģük magnezyumlu (en fazla % 5) kireçtaģıdır. Bir ton çimento üretimi için yaklaģık bir ton kireçtaģına ihtiyaç vardır. Dünyada Portland çimentosu üretimi yaklaģık 1.4 milyar ton/yıl olup Türkiye de bu miktar 45 milyon ton/yıl civarındadır. Diğer bir deyiģle toplam kireçtaģı üretiminin % 21 ü bu amaçla tüketilmektedir (D.P.T 1996). CaCO 3 içerikleri % 75 ile % 90 arasında kalan karbonatlı marnlar ve % 40 ile % 75 arasında olan marnlar en önemli çimento hammaddeleridir. Çimentolar kullanım alanlarına göre farklı bileģime sahip, bağlayıcı malzemelerdir. SiO 2, Al 2 O 3 ve Fe 2 O 3 içeren kireçtaģları ile yüksek fırın curufları, volkanik küller ve diyatomitin belirli oranlarda karıģtırılıp, iģlenmesiyle üretilirler. Tüm bu bileģenleri bünyesinde içeren kireçtaģı ve marnlara çimento kayası da denilmektedir. Bugün ülkemizde çimento sanayi hızla geliģip büyümektedir. KireçtaĢları, çimento sanayinde tek baģına yüksek tonlara eriģen önemli bir maddedir. Bu nedenle kireçtaģı üretim alanları, çimento fabrikalarının yer seçiminde etkilidir. Çimento düģük maliyetle bir malzemedir ve rekabete açık bir piyasası vardır. Bu nedenle modern, elveriģli taģ kırma, öğütme ve kireç yapma metotları kullanılarak ekonomik olarak üretilmelidir. Hammaddelerin belirli oranda karıģtırılmasıyla elde edilen karıģıma farin adı verilir. Çimento hammaddesi olan farin %75 kireçtaģı, %24 kil ve %1 Fe 2 O 3 ün karıģtırılıp, optimum partikül boyutuna kadar öğütülmesiyle hazırlanır. 24