KADİRLİ (OSMANİYE) KÖSEPINARI KÖYÜ VE ÇEVRESİNDEKİ MERMERLERİN MÜHENDİSLİK ÖZELLİKLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ Investigation of Engineerıng Properiıes of Kairli (Osmaniye) Kösepınarı Village an Aroun Marbles Abulkair ÜRÜNVEREN Maen Mühenisliği Anabilim Dalı Ergül YAŞAR Maen Mühenisliği Anabilim Dalı ÖZET Bu çalışmaa, Osmaniye-Kairli civarı Kösepınarı ve Yoğunoluk çevresineki mermerlerin fiziko-mekanik özelliklerinin belirlenmesi amacıyla bölgee bulunan mermer ocaklarınan numuneler alınmıştır. İlk olarak alınan numuneler mermer kesme atölyesi ve Çukurova Üniversitesi Mühenislik Mimarlık Fakültesi Maen Mühenisliği laboratuarına TSE stanartlarına uygun olarak hazırlanmıştır. Daha sonraki aşamaa, stanartlara uygun hale getirilen numunelerin fiziko-mekanik özellikleri saptanmış ve kullanılabilirliği araştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: Mermer, Osmaniye, Fiziko-mekanik özellikler, Kösepınarı, Yoğunoluk ABSTRACT In this stuy, the samples were collecte for etermination of the physico-mechanical properties of the marbles are locate in Kairli-Kösepınarı an it is environment of Osmaniye region. Firstly, the samples were prepare as Turkish Stanar appropriate at marble cutting workshop an Çukurova University, Faculty of Engineering-Architecture, Mining Engineering laboratuary. Seconly, physico-mechanical characteristics of stanarize samples an use of those marbles were etermine. Key Wors: Marble, Osmaniye, Physico-mechanical characteristics, Kösepınarı, Giriş Çalışma alanı olarak, Kösepınarı, Yoğunoluk ve çevresineki mermer sahaları seçilmiştir. Bu çalışmaa, konuyla ilgili olarak gerekli bilgiler, Çukurova Üniversitesi kütüphanesinen, internet servislerinen ve YÖK ökümantasyon merkezinen yararlanılarak literatür araştırmaları yapılmıştır. Bu bilgiler paraleline Osmaniye yöresi mermerlerinin fiziko-mekanik özelliklerinin araştırılması amacıyla çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmalar sırasına kesilen mermer bloklaran hazırlanan küp ve silinirik şekilli TSE stanartlarına uygun numuneler, Çukurova Üniversitesi, Müh.-Mim. Fakültesi, Maen Mühenisliği laboratuarına ilgili eneyleri yapabilmek amacıyla taşınmıştır. Bu numuneleren, laboratuara bulunan eney aletleri yarımıyla bu çalışmanın ileriki kısımlarına etaylı olarak açıklanan eneyler yapılmıştır. * Yüksek Lisans Tezi-MSc. Thesis 94
Materyal ve Metot Doğal taş ocağınan alınan numuneler, Çukurova Üniversitesi Mühenislik-Mimarlık Fakültesi Maen Mühenisliği Bölümü laboratuarlarına bulunan taş kesme makineleri vasıtasıyla, eneyler için silinirik ve küp numuneler şekline getirilmiş ve bu numunelerin fiziksel, kimyasal ve mekanik özellikleri eney aletleri kullanılarak sonuçlar tespit eilmiş ve kullanılan stanartlara göre karşılaştırma yapılmıştır. Çalışma alanınan sistematik olarak alınıp laboratuara getirilen örnek numunelerin fiziksel özellikleri tayin eilmiştir. Birim Hacim Ağırlık Bu eneyle, tabii yapı taşlarının boşlukları ile birlikte birim hacim kütlesi tayin eilir. Deney üzgün geometrik şekilli olan veya olmayan eney numunelerinin kullanılması haline göre iki ayrı şekile uygulanır. Düzgün olarak küp, ikörtgenler prizması veya silinir biçimine hazırlanan eney numunelerine hacim kütlesi tayini, ağırlıklarının hacimlerine oranlanmasıyla bulunur. Gk h V Görünür Porozite Formülü ile hesaplanır. h = Taşın hacim kütlesi (gr/cm 3 ), G k = Değişmez kütleye kaar kurutulmuş eney numunesinin kütlesi (gr), V= Deney numunesinin hacmi (cm 3 ), Mermerin porozitesi aşağıaki formülle hesaplanır (TS 699). P= Taşın porozitesi (%), h = Taşın hacim kütlesi (g/cm 3 ), o = Taşın özgül kütlesi (g/cm 3 ), k= h / o (oluluk oranı) ır. h P 1 x100 ö P= (1-k).100 Su Emme Oranı Deney üzgün geometrik şekilli olan veya olmayan en az üç eney numunesi üzerine yapılır. Yapılan inceleme için üzgün geometrik şekilli olmayan ört aet eney numunesi hazırlanmıştır. 95
S G G G G S k = Taşın kütlece su emme oranı (m/m, %), S h = Taşın hacimce su emme oranı (v/v, %), G = Taşın oygun haleki kütlesi (gr), h k s x100 G k = Değişmez kütleye kaar kurutulmuş taşın kütlesi (gr), G s = Doygun haleki taşın su içineki kütlesi (gr). Basınç Dayanımı Basınç Mukavemeti eneyi için kullanılacak malzemenin konisyonunu sağlamak amacı ile eğişmez kütleye gelinceye kaar etüve kurutulması sağlanmalıır. Tabii yapı taşının basınç mukavemeti aşağıaki formül yarımıyla hesaplanır: f b F b: Taşın basınç mukavemeti (kgf/cm 2 ) P k: Kırılmaya sebep olan en büyük yük (kgf), A: Taşın yük uygulanan yüzünün alanı (cm 2 ). Darbe Dayanımı Darbe ayanımı; stanart boyutlaraki mermerin belirli bir oğrultua gelen arbelere karşı gösteriği irençtir. Mermerin kullanım alanlarının belirlenmesine arbe ayanımının bilinmesi önemli bir konu olarak görülmekteir. Mermerin arbe ayanımlarının belirlenmesi için şistozite üzlemine paralel veya ik konuma alınan 40 mm x 40 mm x 40 mm boyutlarınaki küp numuneler kullanılmıştır. Örnek numuneler arbe ayanımı; H= 0,04xV formülü ile hesaplanır. H: Tokmağın üşme yüksekliği (cm), V: Deney numunesinin hacmi (cm 3 ). Birinci arbeen sonraki takip een her arbee üşme yüksekliği, bir önceki yüksekliğin ilk üşme yüksekliği (H) kaar arttırılmasıyla eney numunesi kırılıncaya kaar bu işleme evam eilmiş ve arbe sayısı tespit eilmiştir. Darbe ayanımı ise aşağıaki eşitlik ile belirlenmiştir. D n: n(n+1) D n : Mermerin arbe ayanımı (Nmm/mm 3 ), n: Kırılmaya sebep olan arbe sayısı. P k A 96
Eğilme Dayanımı Eğilme ayanımı; stanart boyutlaraki mermerlerin belirli oğrultua kırılmaya karşı gösteriği irençtir. Mermerin kullanımı genellikle belirli boyut ve kalınlıklara plakalar şekline oluğunan eğilme irenci son erece önemli bir parametre olarak ortaya çıkmaktaır. Çünkü, plaka kalınlığı, plaka boyut ve estek noktaları arasınaki mesafe mermerin eğilme ayanımına göre tespit eilebilmekteir. Eğilme ayanımının belirlenmesi için mermer bloklarının tabakalaşma (şistozite üzlemlerine) yönü ikkate alınarak 50 mm x 100 mm x 200 mm boyutlarına numuneleren en az 5 aet hazırlanmıştır. Eğilme ayanımı aşağıaki formülen hesaplanmıştır. eğ eğ : Mermerin eğilme ayanımı (kg/cm 2 ), P: Kırılmaya neen olan en büyük yük (kg), 3PL 2 2bh L: Deney numunesinin mesnetler arasınaki mesafesi (cm), b: Deney numunesinin genişliği (cm), h: Deney numunesinin kalınlığı (cm). Aşınma (Böhme) Dayanımı Döner iskin üzerine, üşey önme eksenine 120 mm -320 mm uzaklıkta, halka biçimine 200 mm genişliğine ökme emiren yapılmış, gerektiğine çıkartılıp eğiştirilebilecek biçime sürtünme şerii bulunmalıır. Sürtünme şeriinin Brinell sertlik eğeri 190 kgf/mm2 220 kgf/mm2 arasına olmalı ve kullanmaan olayı meyana gelen aşınma erinliği 0,3 mm en fazla olmamalı, sürtünme yüzeyine meyana gelebilecek yarıkların erinliği 0,2 mm en fazla olmamalıır. Cihaza, eney numunesinin yerleştirilebileceği yaklaşık 40 mm yükseklikte, bir tarafı açık ökme emir veya çelikten yapılmış bir tutucu çerçeve olmalı ve çerçevenin alt kenarları önen isk yüzeyinen 5 mm ± 1 mm yukarıa bulunmalıır. Aşınma kaybı, kalınlıktaki azalmanın ölçülmesi yolu ile tayin eilmek isteniğine hazırlanmış olan eney numunelerinin her birinin 9 farklı yereki kalınlıkları 0,01mm hassasiyetle ölçülerek kayeilikten sonra eney uygulanmıştır. Aşınma kaybı hacim azalması cinsinen belirtilecek ise; V= ( 0-1 )50 = Taşın Böhme yüzey aşınma kaybı eğeri (cm /50 cm 2 ), 0 = Taşın eneyen önceki ortalama kalınlığı (cm), 1 = Taşın eneyen sonraki ortalama kalınlığı (cm). 97
Araştırma Bulguları Osmaniye ili Kairli ilçesi Kösepınarı ve Yoğunoluk mevkiine bulunan mermerlerin fiziko-mekanik özellikleri ile ilgili olarak birim hacim ağırlık (BHA), porozite, su emme, tek eksenli basma ayanımı (TEBD), nokta yük ayanım ineksi (NYD), arbe ayanımı, aşınma kaybı ve eğilme ayanımı eneyleri yapılmış ve eney sonuçları bulunan ortalama eğerler Çizelge 1 e topluca verilmiştir. TS 1910 a göre tek eksenli basınç irenci (>500) sınır eğerini taşıığı, eğilme irenci (>50) sınır eğerini taşıığı ve böhme yüzeysel aşınma irenci (<15) sınır eğerlerini taşıığı belirlenmiştir. Dolayısıyla Kösepınarı ve Yoğunoluk tan Alınan Numunelerinin, kaplama olarak kullanılan oğal kayaçların sahip olmaları gereken mekanik özellikleren tek eksenli basınç irenci ve böhme yüzeysel aşınma irenci sınır eğerine sahiptir. TS 1910 a göre ağırlıkça su emme oranı (<0,75)sınır eğerini taşıığı, birim hacim ağırlığı (>2,55) sınır eğerini taşıığı ve porozitesinin (<2) sınır eğerini taşıığı saptanmıştır. Dolayısıyla Kösepınarı ve Yoğunoluk kireçtaşı, kaplama olarak kullanılan oğal kayaçların sahip olmaları gereken fiziksel özelliklere sahiptir. TS 2513 e göre tek eksenli basınç irenci(>500) sınır eğerini taşıığı, eğilme irenci(>50) sınır eğerini taşıığı ve böhme yüzeysel aşınma irenci (<15) sınır eğerini taşıığı, arbe ayanımı (>6) sınır eğerini taşıığı belirlenmiştir. Kösepınarı ve Yoğunoluk tan Alınan Numunelerin, oğal kayaçların sahip olmaları gereken mekanik özellikleren tek eksenli basınç irenci, böhme yüzeysel aşınma irenci, ve arbe ayanımı sınır eğerini taşıığı belirlenmiştir. ASTM (C97, C170, C99, C241) ye göre ağırlıkça su emme oranı oranı en fazla (<0,75)sınır eğerini taşıığı, birim hacim ağırlığı en az (>2,5959 sınır eğerini taşıığı belirlenmiştir. Dolayısıyla Kösepınarı ve Yoğunoluk ocağı kireçtaşı, kayaların oğal yapı taşı olarak kullanılabilmesi için sahip olmalaraı gereken fiziksel özelliklere sahiptir. Kösepınarı ve Yoğunoluk tan alınan numunelerin tek eksenli basınç irenci KP: 96,50MPa - YO: 92,63MPa, böhme yüzeysel aşınma irenci KP: 10.4 cm3/50cm2 YO: 9.9 cm3/50cm2, arbe ayanımı KP:24 kgcm/cm3- YO: 18.4 kgcm/cm3, eğilme irenci KP: 16.16 kgfcm/cm3- YO: 12.10 kgfcm/cm3 olarak saptanmıştır. Buna göre Köse Pınarı ve Yoğun Oluk tan alınan numunelerin; 98
Çizelge 1. Kösepınarı ve Yoğunoluk Mermerlerinin Fiziko-Mekanik Özellikleri Yoğunoluk Mermeri Kösepınarı Mermeri Ort. BHA (gr/cm 3 ) 2,694 2,672 Ort. Porozite (%) 1,099 1,107 Ort. Su Emme (%) 0,68 0,74 Ort. TEBD (MPa) 92,63 96,50 Ort. Darbe Day. (kg.cm/cm 3 ) 18,4 24 Ort. Aşınma Kay. (cm 3 750 cm 2 ) 9,9 10,4 Ort. Eğilme Day. (kg/cm 2 ) 12,10 16,16 TS 10449 a göre tek eksenli basınç irenci (öşeme için) (>500) sınır eğerini taşıığı ve (kaplama için) (>300) sınır eğerini taşıığı, eğilme irenci (>60) sınır eğerini taşıığı, ve böhme yüzeysel aşınma irenci (öşeme için) (<15) sınır eğerini taşıığı ve (kaplama için) (<25) sınır eğerini taşıığı, arbe ayanımı (öşeme için) (>6) sınır eğerini taşıığı ve (kaplama için) (>4) sınır eğerini taşıığı belirlenmiştir. TS 1910 a göre tek eksenli basınç irenci (>500) sınır eğerini taşıığı, eğilme irenci (>50) sınır eğerini taşıığı ve böhme yüzeysel aşınma irenci (<15) sınır eğerlerini taşıığı belirlenmiştir. Dolayısıyla Kösepınarı ve Yoğunoluk tan Alınan Numunelerinin, kaplama olarak kullanılan oğal kayaçların sahip olmaları gereken mekanik özellikleren tek eksenli basınç irenci ve böhme yüzeysel aşınma irenci sınır eğerine sahiptir. TS 2513 e göre ağırlıkça su emme oranı (<1,80) sınır eğerini taşıığı,birim hacim ağırlığı (>2,55)sınır eğerini taşıığı belirlenmiştir. TS 10449 a göre ağırlıkça su emme oranı (<0,4) sınır eğerini taşımaığı belirlenmiştir. ASTM (C97, C170, C99, C241) ye göre tek eksenli basınç irenci (Min) (520) sınır eğerini taşıığı, eğilme irencinin (Min) (70) sınır eğerini taşıığı, ve böhme yüzeysel aşınma irenci (Max) (10) sınır eğerini taşıığı belirlenmiştir. Sonuçlar ve Tartışma Kösepınarı yöresi mermerlerini incelemek, kalitesini eğerlenirmek, birbirleriyle ne erece bağlantılı oluklarını ortaya koymak amacıyla yörenin sınırları içerisine yer alan Osmaniye ili Kairli ilçesi Kösepınarı ve Yoğunoluk mevkii mermer ocaklarınan numuneler alınmıştır. Alınan bu numunelerin fizikomekanik özellikleri belirlenerek stanartlarla karşılaştırılmış ve kalitesi eğerlenirilmiştir. Fiziko-mekanik özelliklerinin belirlenmesi neticesine birbiriyle olan ilişkileri araştırılmıştır. İki ocağı temsil een numuneler üzerine yapılan eneyler neticesine. Ortalama birim hacim ağırlık eğerleri 2,69 ile 2,67 gr/cm 3 arasına eğişmekteir. 99
Bu eğerler TS 10449 a (2,55 gr/cm 3 ) uygunluk göstermekteir. Tek eksenli basma ayanımı eğerleri 92,63 ile 96,50 MPa arasına eğişmekte olup, bu eğerler TS 699 a (>35,MPa) uygunluk göstermekteir. Ortalama arbe ayanımı eğerleri 1,84 ile 2,4 Nmm/mm 3 olup bu eğerler TS 10449 a istenen 0,4 ile 0,6 Nmm/mm 3 eğerlerinin üzerineir. Eğilme ayanımı eğerleri 121,12 ile 160,16 kg/cm 2 arasına olup bu eğerlerin TS 10449 a istenilen eğerin (>60 kg/cm 2 ) üzerine oluğu görülmüştür. Tek eksenli basınç irenci (>500) sınır eğerini taşıığı, eğilme irenci (>50) sınır eğerini taşıığı ve böhme yüzeysel aşınma irenci (<15) sınır eğerini taşıığı belirlenmiştir. Dolayısıyla Kösepınarı ve Yoğunoluk tan alınan numunelerin, kaplama olarak kullanılan oğal kayaçların sahip olmaları gereken mekanik özellikleren tek eksenli basınç irenci ve böhme yüzeysel aşınma irenci sınır eğerlerine sahiptir. TS 2513 e göre tek eksenli basınç irenci (>500) sınır eğerini taşıığı, eğilme irenci (>50) sınır eğerini taşıığı ve böhme yüzeysel aşınma irenci (<15) sınır eğerini taşıığı, arbe ayanımı (>6) sınır eğerini taşıığı belirlenmiştir. Kösepınarı ve Yoğunoluk tan alınan numunelerin, oğal kayaçların sahip olmaları gereken mekanik özellikleren tek eksenli basınç irenci, böhme yüzeysel aşınma irenci ve arbe ayanımı sınır eğerlerini taşıığı beirlenmiştir. Kaynaklar ASTM, 1993, Stanart Terminology Relating to Dimension Stone(Exterior), C503-89 ASTM, 1993, Stanart Terminology Relating to Dimension Stone, C119-92a 100