Seslidere Taşocağı' ndan Üretilen Kayanın Üstyapı Malzemesi Olarak Kullanılabilirliği

Transkript

1 Seslidere Taşcağı' ndan Üretilen Kayanın Üstyapı Malzemesi Olarak Kullanılabilirliği The Pssibility f Using Seslidere Quarry Prducts as Superstructure Materials Erl YILMAZ, Ayhan KESİMAL, Bayram ERÇIKDI ve Recep KAYA KTÜ, Mühendislik-Mimarhk Fakültesi, Maden Mühendisliği Bölümü, 61080, Trabzn, Türkiye eyilmaz@ktu.edu.tr; kesimal@ktu edu.tr; bercikdi@ktu.edu.tr; rkaya@ktu.edu.tr ÖZET: Ülkemizin Dğu Karadeniz Bölgesinde ulaşım srununu çözmek amacıyla bir süre önce başlatılan Karadeniz sahil ylu iyileştirme prjesi kapsamında, İyedere-Çayeli ylu güzergahı byunca üstyapı malzemesinde kullanılmak üzere taşcağı malzemesine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu amaçla Seslidere taşcağından üretilen cak malzemesinin kullanılması hedeflenmiştir. Yöredeki taşcağı malzemesinin üstyapı malzemesi larak kullanılıp kullanılamayacağını belirlemek amacıyla bir dizi testler yapılmıştır. Gerçekleştirilen bu testler snucunda taşcağı malzemesinin standartlara uygun bir malzeme lduğu saptanmış ve halihazırda kullanılmaya başlanmıştır. Söz knusu malzemeye ait bazı testler ve bunlara ait değerler aşağıda verilmektedir. Ls Angeles aşınma kaybı %11.5, hava tesirine karşı dayanıklılık (Na 2 S0 4 dnma kaybı) %1.95, syulma mukavemeti %55, cilalanma değeri %0.1, kırılganlık %85, yassılık indeksi %16.5, özgül ağırlık 2.8 gr/cm 3 ve absrbsiyn yüzdesi %1.05 larak bulunmuştur. Test snuçlarına göre taşcağından üretilen malzemeler, standartlar dahilinde lup ideal bir üstyapı malzemesi örneğini sergilemektedir. Anahtar Kelimeler: Taşcağı, Üstyapı Malzemesi, Ls Angeles Deneyi, Dna Dayanıklılık, Absrbsiyn ABSTRACT: The Black Sea Castal Mtrway Rehabilitatin Prject which was started a perid ag in an attempt t slve the traffic cngestin in the Eastern Black Sea Regin f Turkey is ne f the imprtant infrastructure prject. In this prject, quarry prducts were needed t use fr superstructure materials between İyidere-Çayeli mtrways. A series f test was perfrmed t determine whether the material culd be used fr the superstructure material r nt. The test results shwed that the quarry material meets the standards and still being in use. The test carried ut and their results are as fllws: Ls Angeles abrasin test 11.5%, resistance t freezing and thawing (Na 2 S04) 1.95%, resistance t stripping 55%, value f plishing index 0.1%, weakness 85%, flatness index 16.5%, specific gravity 2.8 gr/cm 3 and absrptin 1.05%. Accrding t test results, the material prduced frm the quarry exhibited an ideal superstructure material specimen and meets the standards. Keywrds: Quarry, Superstructure Material, Ls Angeles Test, Resistance t Freezing, Absrptin

2 3-4 Aralık 2003/İstanbul 1. GİRİŞ Karayllarında luşturulan üstyapılar kullanılan malzemenin tipine bağlı larak; rijit üstyapılar, yarı rijit üstyapılar ve esnek üstyapılar şeklinde sınıflandırılabilinir. Rijit üstyapılar, taban zemini üzerine serilmiş granüler alt temel ve nun üzerine de dnatılı veya dnatışız serilmiş betn plakalarından luşur. Yarı rijit üstyapılarda, esnek üstyapılardan farklı larak granüler temel veya çiment ile stabilize edilmiş alt temel kullanılır. Bu tabakaların üzerine sırasıyla bitümlü temel, asfalt betnu binder ve aşınma tabakaları serilir. Esnek üstyapılar ise taban zemini üzerine serilmiş granüler alt temel ve temel tabakaları üzerine bitümlü kaplamaların serilmesi şeklinde inşa edilir [1]. Agrega, dğal (dere yatağı malzemesi gibi) ve/veya yapay (taşcağı malzemesi gibi) larak elde edilen malzemenin genellikle 10 cm'ye kadar çeşitli büyüklüklerdeki kırılmış ve/veya kırılmamış tanelerinin bir yığını şeklinde tanımlanır. Agregalar çk geniş bir kullanım yelpazesine sahiptir, inşaat sektörünün dışında agregalar dlgu malzemesi, yl inşaatlarında asfalt ve temel malzemesi yapımında da kullanılmaktadır [2]. Agreganın yl yapımında kullanılması üstyapı perfrmansı açısından ldukça önemlidir. Üstyapı malzemesi larak kullanılan agregalar genellikle göllerden, dere yatklarından ve taş caklarından üretilen çeşitli byutlardaki malzemelerden luşmaktadır. Özellikle taş caklarından üretilen farklı byuttaki agregaların kullanılmasında, özelliklerinin dğru larak saptanması, istenilen standartları sağlaması, söz knusu malzemenin üretim, tüketim ve denetimi açısından sn derece önemlidir. Bu çalışmanın amacı, bazaltik özelliğe sahip Seslıdere taşcağından elde edilen malzemenin yl inşaatlarında üstyapı malzemesi larak kullanılıp kullanılamayacağını belirlemektir. Bu amaçla taşcağından üretilen malzemenin agrega özellikleri belli bir ayrıntı dahilinde incelenmiş ve bildiride sunulmuştur. 2. TAŞOCAĞI VE BÖLGE JEOLOJİSİ Seslidere Taşcağı, Çayeli-Kaptanpaşa karaylunun yaklaşık larak lo.km'sinde bulunmaktadır (Şekil 1). Seslidere taşcağının rezervi, 200 m x 150 m'lik bir alan ve rtalama 40 m'lik işletme kalınlığı düşünülerek m 3 larak tespit edilmiştir. Ocaktaki kayanın yayılımı sahanın dışında da devam ettiği için ihtiyaç duyulduğu takdirde cak sınırları genişletildiğinde muhtemel ve tplam rezerv m 3 'e ulaşmaktadır. Şekil 1. Taşcağı Yer Buldum Haritası Seslidere Taşcağı'ndan alınan örnekler üzerinde yapılan bir dizi deneyler snucunda buradaki malzemenin yl inşaatlarında üstyapı malzemesi, kargir inşaat ve tahkimat malzemesi larak kullanılabileceği rtaya knulmuştur [3]. Seslidere Taşcağı'na ait bazı özellikler Çizelge 1 'de verilmiştir. Çizelge 1. Seslidere Taşcağının Özellikleri Mevkii (km) Malzeme Cinsi Rezerv Görünür Rezerv Muhtelif Ek Rezerv Tplam Rezerv Bazalt m m m m 3 Güzergah üzerinde ve yakın çevresinde yapılan arazi çalışmaları snucunda Seslidere Taşcağı'nın jeljik özellikleri gösterilmektedir (Şekil 2). Taşcağındaki malzeme bazalttır. Siyah, yeşilimsi siyah ve kyu gri renklerde sert-çk sert, silisleşmiş kısımlar fazla sert, az bzuşmuş ince taneli 160

3 3-4 Aralık 2003/Istanbul prfırik dkulu sürekli, düz ve kaygan yüzeyli çatlaklara sahiptir. Yer yer katmanlı bir lav akıntı şekli görülür, çatlak aralığı rta dar, açıklığı çk ve rta dar, rta ve iyi kalite kaya kütlesine sahip lup, blk byutu m 3 arasında labilir. Şekil 2. Seslidere Taşcağının Jeljik Haritası inceleme alanındaki kayaçlar bir yitim znunda luşan ada yayı magmatizması snucu meydana gelmiş deniz altı vlkanitleridir. Pirklastik kayaçlarla birlikte görülen klastik kayaçlar vlkanizmanın kesildiği çökelme evresine rastlamaktadır. Bölgede en yaşlı birim tabanı gözlenemeyen Liyas yaşlı pntid alt bazik karmaşığıdır. Andezit, diyabaz ve bazaltik bileşimli pirklastiklerden luşan kayaçlar yer yer spilitleşmişlerdir. Bu birim üzerine uyumsuz larak üst kretase yaşlı birimler yerleşmiştir. Üst kretase vlkanitleri ve pirklastikler bazalt, andezit, dasit lavlar ve tüfler ile aglmeralardan luşmaktadır. Arada vlkanizmanın kesildiği dönemlerde çökelmiş lan kumtaşı, kumlu kireçtaşı, marn ve tüfler görülebilmektedir [4]. Prje güzergahı ve yakın çevresinde rastlanan jeljik birimler yaşlıdan gence dğru şöyle sıralanabilir [5]: Ust kretase vlkanitleri ve pirklastikler Esen vlkanitleri ve pirklastikler Pliysen çkellerı Kuvaterner alüvynları Bölgede Liyas yaşlı pntid alt bazik karmaşığı üzerine diskrdan larak yerleşen üst kretase vlkanitleri ve pirklastikler geniş alanlarda izlenmektedir. Ayrıca bölgede vlkanik serilere skulum yapan intrüzik kayaçlar görülür. Bu birimler üzerine Esenin vlkan-trtulları ve pirklastik kayaçlar uyumlu larak yerleşmiştir. Daha snra yükselmeye başlayan rtamla beraber pliysen çekelleri ve kuvaternerin eski ve yeni alüvynları görülür. Çalışma alanı ve yakın çevresindeki birimlerden luşturulan stratigrafık kln kesit Şekil 3'te sunulmaktadır. 161

4 3-4 Aralık 2003/Istanbul çıkartılan malzemeye (agrega) kırma ve eleme işlemleri uygulanmıştır. Çizelge 2'de Seslidere Taşcağı malzemesine ait bazı değerler verilmiştir [6,7], Çizelge 2. Taşcağı Malzeme Spesifıkasynları özellikler Dn kaybı Aşınma kaybı Absrbsiyn Syulma indeksi Penetrasyn Değer (%) Çalışmada kullanılan bazaltik malzemenin elek analizi, Ls Angeles aşınma dayanımı, dna dayanıklılık testi, yassılık indeksi, syulma deneyi, kırılganlık yüzdesi, cilalanma deneyi, özgül ağırlık deneyi ve absrbsiyn testleri ASTM, BS ve TSE standartlarına göre dizayn edilmiş ekipman ve yöntemlerle belirlenmiştir [1]. 4. DENEYSEL ÇALIŞMALAR Bu bölümde malzeme üzerinde gerçekleştirilen testler ve bunların snuçları hakkında detaylı bilgiler verilmektedir. Şekil 3. Prje Alanı ve Yakın Çevresinin Genelleştirilmiş Kln Kesiti 3. MALZEME VE YÖNTEM Bu çalışmada, CE-KA İnşaat A.Ş.'ye ait Seslidere Taşcağı'ndan temin edilen bazaltik özelliğe sahip numune kullanılmıştır. Ocaktan 4.1. Tane Byu Dağılımı Üstyapıda kullanılacak malzemenin belli bir tane byuna sahip lması gerekmektedir. Buna göre farklı ranlara sahip malzemelerden bir karışım hazırlanarak uygun bir malzeme üretilir. Çizelge 3'te uygun bir tane byuna sahip malzemenin elek analizi snuçları sunulmuştur. Çizelge 3. Malzeme Karışımlarının Elek Analizi Snuçları ve Standart Değerleri Tane Oranı Elek Aç (mm) % % % Karışım ranı % geçen değer Standart değerler ± ± ±4 2 0 ±2

5 3-4 Aralık 2003/Istanbul 4.2. Ls Angeles Aşınma Dayanımı Ls Angeles deneyi, aşınma ve darbeleme etkileri snucu mineral agreganın standart gradasynunun bzulmasının bir ölçümüdür. Bu işlem Ls Angeles aşınma aparatı yardımıyla yaklaşık larak 37.5 mm tane çapına sahip agregalara uygulanmaktadır (Şekil 4). U0 C'lik fırında sabit ağırlığa gelene kadar kurutulur ve 1 gr hassasiyetle tartılır. Böylelikle çalışılan malzemenin aşınma değeri hesap edilir (Çizelge 4). Gerçekleştirilen testlerde taşcağı malzemesinin aşınma yüzdesi değerinin, standartlar (<%35) içinde lduğu görülmüştür. Çizelge 4. Ls Angeles Aşınma Testi Snuçları Devir Sayısı ilk Ağırlık (A) Aşınma Yüzdesi (A-B)* /A Sn Ağırlık (B) 4496 %11.5 Şekil 4. Ls Angeles Aşınma Aparatı Deney kısaca şöyle gerçekleştirilmektedir. Taşcağı malzemesi ve yükleri Ls Angeles deney makinesinin içine yerleştirildikten snra, dakikada devir lacak şekilde makineye 500 devir yaptırılır. Bu işlemden snra numune makineden çıkarılır ve 1.70 mm elekten elenir. Elek üstünde kalan malzeme yıkanır ve Dna Dayanıklılık Deneyi Hava tesirlerine karşı dayanıklılık veya dn deneyi larak da adlandırılan bu deney, sdyum sülfat (Na 2 S0 4 ) veya magnezyum sülfat (MgS0 4 ) kullanarak agregaların dnma ve çözülmeye karşı mukavemetlerinin bulunmasını kapsar. Uzun zaman hava tesirleri altında kalan agregalar, dnma ve çözülme layları snucunda gradasyn bzulmasına uğrarlar. Gradasyn bzulması ylun bzulmasına sebep lacağından agregalar, dnma ve çözülme laylarına karşı dayanıklı lmalıdır. Çizelge 5'te taşcağı malzemesinin dna dayanıklılık testi snuçları verilmiştir. Buna göre çalışılan malzeme, <%10'luk standart dna dayanım değerini sağlamıştır. Çizelge 5. Taşcağı Malzemesinin Dna Dayanıklılık Testi Snuçları Elek Açıklığı (mm) Tplam (A) Numunenin Gradasynu % Geçen % Kalan (B) Elek Üstü Kalan (%) C=B*/A Numune Byu ve Miktarı Elek Ağırlık Açıklığı gr (mm) (D) Deney Snrası Ağırlık (E) Numunenin Tplam Dnma Kaybı (%) Kayıp % F=D-E Düzeltilmiş Kayıp % G=(F*C)/E Yassılık İndeksi Deneyi Bu deney metdu, kalınlığı, nminal byutunun 0.6'sından daha küçük lan agrega tanelerinin yassı larak sınıflandırmasını esas alan bir metttur, iki elek arasında kalan tanenin nminal byutu, bu iki elek açıklığının aritmetik rtalamasıdır. Yassılık indeksi, yassı tanelerinin ayrılması ile bulunan ağırlığın deneye alınan tplam numune ağırlığına ranının yüzdesi larak ifade edilir. Deney, 6,3 mm'den büyük ve 63 mm'den küçük malzemeye uygulanır (Çizelge 6). 163

6 Ulusa] Kırmataş Sempzyumu 3-4 Aralık 2003/İstanbul Çizelge 6. Malzemenin Yassılık İndeksi Testi Snuçları Elek Aralıkları Malzeme Miktarı Yassı Malzeme Yassılık Oranı Karışıma Göre %'si % Syulma Deneyi Syulma, agrega yüzeyi ile bitümlü bağlayıcı arasındaki adhezif bağın suyun etkisi ile kırılmasıdır. Syulma deneyi, su ve trafik etkilerine karşı bir dayanıklılık deneyidir. Bazı asfalt karışımlarında, suyun etkisiyle agrega ile asfalt arasındaki bağ kayblur ve böylece kaplama bzulur. Bunun önüne geçebilmek için syulmayı önleyecek bazı katkı malzemeleri ile asfaltın agregaya daha iyi yapışması sağlanır. Yllar Fenni Şartnamesine bağlı kalarak gerçekleştirilen çalışmada, bazaltik malzemenin syulma indeksi değeri %55 larak ölçülmüş ve >%50 standart değerini sağladığı gözlenmiştir Kırılganlık Yüzdesi Deneyi Bu deney metdu ile agregaların, artan basınç yükü altındaki kırılma direncini izafi larak temsil eden agrega kırılma değeri belirlenir. Bu deney 14 mm elekten geçen ve 10 mm elekte kalan agrega malzemesine uygulanır. Bir tanenin kırılmış lması için, en az iki yüzünün kırılmış lması gerekmektedir. Kırılmış taneler arasındaki içsel sürtünme yüksek lur ve böylece tanelerin birbirine kenetlenmesi de fazladır. Bu yüzden, bu tür agregalarla luşturulan yük taşıma kapasitesi ldukça yüksektir. Gerçekleştirilen testlerde taşcağı malzemesinin kırılganlık değerinin çk yüksek (yaklaşık %85) lduğu görülmüştür. Kırılmışlık deneyinin standart değeri >%60'dır Cilalanma Deneyi Bu deney, çeşitli yl taşlarının trafik altında sürtünme ile aşınarak ne dereceye kadar cilalanacağının yl yüzeyindekine benzer kşullar altında labratuvarda tayin edilmesini kapsamaktadır. Yl yüzeyinde, cilalanması yüksek taşların bulunması ylun kaymaya karşı direncini etkileyen faktörlerden biridir. Kaplamada cilalanmaya karşı mukavemeti duşük bir taşın kullanılması, ylun kaymaya karşı direncini düşürür. Çalışılan malzemenin %0.1 larak standartların (minimum %0.5) altında lduğu yapılan testlerle rtaya knulmuştur Özgül Ağırlık ve Absrpsiyn Deneyi Bir agreganın özgül ağırlığı, agreganın birim hacimdeki ağırlığının, aynı hacimde ve "C'deki suyun ağırlığına ranıdır. Agrega karışımı, her biri değişik özgül ağırlıklara sahip kaba agrega, ince agrega ve mineral fillerden luşmaktadır. Agrega karışımın hacim özgül ağırlığı bulunurken, filler için zahiri özgül ağırlık kullanılmaktadır. Taşcağı malzemesinin standart su absrpsiynu değerini (<%25) kaba ve iri agreganın rtalama %1.05'lik su emme değeriyle sağlamıştır. Çizelge 7, 8 ve 9'da cak malzemesinin (kaba agrega, ince agrega ve mineral filler) özgül ağırlık ve su emme (absrpsiyn) yüzde değerleri verilmiştir. Çizelge 7. Kaba Agreganın Özgül Ağırlıkları ve Su Absrpsiynu Simge A B C A/(A-C) A/(B-C) [(B-A)/A]* Açıklamalar Kuru malzemenin havadaki ağırlığı, gr Dygun-yüzey-kuru malzemenin havadaki ağırlığı, gr Dygun-yüzey-kuru malzemenin sudaki ağırlığı, gr Zahiri özgül ağırlık Hacim özgül ağırlık Absrpsiyn yüzdesi Örnek Örnek

7 3-4 Aralık 2003/lstanbul Çizelge 8. İnce Agreganın Özgül Ağırlıkları ve Su Absrpsiynu Simge A B C D E (E)/(B+E-D) (E)/(B+C-A-D) (C-A-E)/(E) Açıklamalar Piknmetre ağırlığı, gr Piknmetre + su ağırlığı, gr Piknmetre + dygun-yüzey-kuru numune ağırlığı, gr Piknmetre + numune + su ağırlığı, gr Kuru numune ağırlığı, gr Zahiri özgül ağırlık Hacim özgül ağırlık Absrpsiyn yüzdesi örnek Örnek Çizelge 9. Mineral Fillerin Zahiri Özgül Ağırlığı Simge A B C D (C-A)/r(B-A)-(D-C)l Açıklamalar Piknmetre ağırlığı, gr Piknmetre + su ağırlığı, gr Piknmetre + kuru numune ağırlığı, gr Piknmetre + numune + su ağırlığı, gr Zahiri özgül ağırlık Örnek Örnek SONUÇLAR Seslidere Taşcağı malzemesi kullanılarak gerçekleştirilen bir dizi testlerden temel larak şu snuç çıkarılmıştır. Üstyapı malzemesi larak kullanılacak malzemelerin dna dayanıklılık (hava tesirlerine karşı dayanım) Ls Angeles aşınma dayanımı ve absrpsiyn testleri çk önemli parametreler lup, çalışılan malzemede bu değerlerin standartlar içinde lduğu belirlenmiştir. Ayrıca çalışılan taşcağı malzemesi bazaltik özelliğe sahiptir. Taşcağı rezervi çk büyük lduğundan buradan üretilecek malzeme (farklı byuta sahip agrega) Karadeniz sahil ylu iyileştirme prjesinin çeşitli kısımlarında uygun bir malzeme larak kullanılma lanağı sağlamaktadır. Teşekkür Yazarlar, bildirinin yayınlanmasında verdikleri izin ve testlerin yapılmasında gösterdikleri yakın ilgi ve alakadan dlayı CE-KA İnşaat A.Ş.'ye içtenlikle teşekkür ederler. Kaynaklar [1] Önal, MA., Kahramangil, M., "Bitümlü Karışımlar Labratuvar El Kitabı", Karaylları Genel Müdürlüğü Teknik Araştırma Dairesi Başkanlığı, Ankara, 19-29, [2] Yılmaz, A.O., Çavuşğlu, İ., "Dğu Karadeniz Bölgesinde Agrega İşletmeciliğinin Srunları ve Öneriler", Mühendislik Bilimleri Genç Araştırmacılar l. Kngresi, , [3] Karaylları, "Yllar Fenni Şartnamesi, Yl Alt Yapısı, Sanat Yapıları, Köprü, Tünel ve Üst Yapı İşleri", Karaylları Genel Müdürlüğü,Yayın N: 170/2, Ankara, , [4] Tkel, A., Köprübaşı, M, "Dğu Pntid Tektnik Birliği", Maden Tetkik Arama Enstitüsü, Ankara, [5] Yalçınalp, B., "Dğu Karadeniz Bölgesinin Jeljik Yönden Araştırılması", KTÜ, Jelji Mühendisliği Bölümü, Trabzn, [6] Karaylları, "Seslidere ve Buzlupınar Taş Ocaklarının Fizibilite Rapru", Karaylları 10. Bölge Müdürlüğü, Trabzn, [7] Karaylları, "Karadeniz Devlet ve Sahil Ylu İyileştirme Prjesi Kapsamında İyidere-Çayeli Otylu", Karaylları 10. Bölge Müdürlüğü, Trabzn,