MİNERAL VE KAYAÇLARIN MÜHENDİSLİK ÖZELLİKLERİ Yapılar zemin veya kayalardan oluşan bir temel üzerine oturtulur. Kum, çakıl, şilt ve kil gibi malzemeler ve ayrık tortul kayaçlar zemin ortamını, KAYA Diyajeneze uğramış tortul kayaçlar, magmatik kayaçlar ve metamorfik kayaçlar ise kaya ortamını oluşturur. ZEMİN
İnşaat sırasında üstteki bitkisel toprağın kaldırılmasından sonra karşılaşılacak kayaç yada zeminin; özgül ağırlık, porozite (gözeneklilik), su emme, birim hacim ağırlığı, taşıma direnci, hacim değişimi, ayrışma durumu gibi çeşitli mühendislik özellikleri projelendirmede ana verileri oluşturur.
Bu özellikler yerinde veya araziden alınan örneklerle laboratuvarda yapılan deneylerle belirlenir. Ayrıca doğada bulunan kayaç ve mineraller uygun özellikte oldukları zaman doğal yapı taşları olarak ve endüstriyel hammaddesi olarak kullanılır. Kayaç ve minerallerin bu değerlendirilmesi yapılırken; bazı minerallerin olumsuz etkilerinin bulunabileceği de unutulmamalıdır. Kanserojen asbest
Kayaçlar bir tek çeşit mineralden oluştuğunda bu mineralin özellikleri kayaçta da bulunur. KİREÇTAŞI Birden çok sayıda mineralin birleşmesinden meydana gelen kayaçlarda ise her mineralin özellikleri etkili olur. GRANİT Bu tür kayaçlar inşaat işlerinde kullanılırken her mineralin olumlu veya olumsuz etkisi göz önünde bulundurularak doğru değerlendirme yapılmalıdır.
TORTUL KAYAÇLARIN MÜHENDİSLİK ÖZELLİKLERİ -Kırıntılı Ayrık Tortul Kayaçlar- Bloklar 40-50 cm ' den küçük bloklar genelde yuvarlak şekilli olduklarından doğrudan yapı taşı olarak kullanılmazlar. Alüvyon yataklarındaki bu bloklar kırıcılardan geçirilerek agrega haline getirilir ve inşaat işlerinde kullanılır. Alüvyon yataklarındaki bu bloklar kırıcılardan geçirilerek agrega haline getirilir ve inşaat işlerinde kullanılır.
Agrega seçiminde dikkatli olmak gerekir. Çünkü yüksek alkali çimento ile karışan kuvars kum ve çakılları sertleşmeye başlayınca çimento içindeki alkaliler (Na, K) kuvars grubu minerallerle reaksiyona girerek (alkali - agrega reaksiyonu) betonda çatlamalara neden olurlar. Bu nedenle bu tür zararlı silis bileşimli minerallerin toplam ağırlıkça % 9 ' dan fazla bulunmaması gerekir. -Kırıntılı Ayrık Tortul Kayaçlar- Çakıllar Kuvars bileşimli çakıllar iyi bir beton, harç malzemesidir. İnşaat işlerinde kullanılan betonun içinde ağırlıkça % 75-85 oranında agrega bulunur. Bu agrega silis bileşimli doğal çakıl olabileceği gibi aynı bileşimli blok ve kayaçların kırıcıdan geçirilmesi ile elde edilen malzeme olabilir.
Demirsiz beyaz renkli saf kuvars kumları cam ve seramik endüstrisinin ana maddelerindendir. Bunlarda demir oksit miktarı cam endüstrisi için % 0,1 seramik endüstrisi için % 1 oranını aşmamalıdır. İçerisinde % 15-20 kadar bentonit türü kil bulunan kuvars kumları döküm kumu olarak kullanılır. -Kırıntılı Ayrık Tortul Kayaçlar- Kumlar Kuvars bileşimli kumlar iyi bir beton, harç ve sıva malzemesidir. Bu amaçla kullanılacak kuvars kumunda * kil % 5 * organik madde miktarı % 1 ' den fazla olmamalıdır. Deniz kumları da fazla miktarda kavkı parçaları içerdiğinden tercih edilmemelidir.
-Kırıntılı Ayrık Tortul Kayaçlar- Killer Kil minerallerinden oluşan zeminler kuru olduklarında 0,75 kg / cm 2 değerine kadar bir taşıma gücüne sahip oldukları halde su ile doygun olduklarında bu değer sıfıra kadar düşer. Ayrıca killer su içeriği arttıkça hacim artmasına uğradıklarından inşaat mühendisliği açısından iyi bir zemin oluşturmazlar. Bu nedenle killi zeminler üzerine yapı oturtulmamalıdır. Zorunlu durumlarda özel temel şekli uygulanmalıdır. Killer ve kil taşları tuğla, kiremit, seramik, ziraat vb gibi endüstri dallarında kullanılırlar Feldispatların ayrışması ile oluşan kaolin türü killer porselen ve kağıt endüstrisinde kullanılır Bentonit türü su alınca hacimleri çok artan killer sondajcılıkta kullanılırlar Killerin çok kullanıldığı sanayi dallarından birisi de çimento endüstrisidir
-Kırıntılı Çimentolu Tortul Kayaçlar- Kumtaşı, konglomera ve breş gibi çimentolu taneli kayaçlar pekişmiş oldukları zaman yapı taşı olarak kullanılırlar. Konglomera Ancak bu tür tortul kayaçlar genelde gevşek ve dağılgan olduklarından çok fazla kullanılmazlar. Bunların metamorfizma ile sertleşmeleri kullanılmalarını uygun hale getirir. Breş Breşleşmiş kireçtaşı
Jips minerallerinden oluşan kayaçların fırınlanarak öğütülmesi ile elde edilen malzeme (alçı); binaların iç dekorasyonunda, hafif inşaat malzemesinin üretiminde, çimento endüstrisinde kullanılır. -Kimyasal Tortul Kayaçlar- Jips minerali Jipsli araziler su alınca hacim artmasına uğradıklarından ve ayrıca su ile temas ettiklerinde kolaylıkla suda çözündüklerinden temel olma açısından uygun değildir Ayrıca bu tür zeminler kütle hareketlerinin kolaylıkla meydana geleceği alanlar olduğundan dikkatli olmak gerekir.
-Kimyasal Tortul Kayaçlar- Kalsit minerallerinden oluşan kireçtaşı kirecin ana maddesidir. Kireçtaşının 900 C sıcaklıkta pişirilmesi ile sönmemiş kireç; bunun su ile birleştirilmesi ile sönmüş kireç (kireç kaymağı) elde edilir. kireçtaşı Kireçtaşlarının yapı taşı ve mıcır olarak kullanılabilmeleri için basınç dirençlerinin 200 kg / cm 2 ' den fazla olması gerekir. Kireçtaşları suya karşı duyarlı olduklarından karstik mağaraların oluşmasına uygun ortamlardır. Bu tür kayaçlar üzerinde baraj gibi büyük yapılar düşünüldüğünde göl alanında su kaçaklarının meydana gelebileceği unutulmamalıdır. Karstik kaynak İçerisinde % 23-28 kil ve % 77-72 kireçtaşı bulunan marnlar çimento endüstrisinde ana hammadde olarak kullanılır.
-Kimyasal Tortul Kayaçlar- Marnlar su aldıklarında hacimleri artar ve taşıma dirençleri azalır. Bu nedenle marnlı arazilerde inşaat yapılmadan kütle hareketleri yönünden arazi incelenmelidir. Baraj gövdeleri marnlar üzerinde oturtulmamalıdır. Aksi halde marnların hacim artması ve büzüşmesi baraj gövdesinde deformasyonlara neden olur. Marnlardan oluşmuş falez Balık fosili içeren marn örneği
-Magmatik Kayaçların Mühendislik Özellikleri- Magmatik kayaçlar ayrışmamış oldukları zaman basınç dirençleri 1500-2000 kg/cm 2 değere erişir. Ancak ayrışmış ve çatlaklı olması bu değeri önemli ölçüde azaltır. Derinlik kayaçları ayrışmamış oldukları zaman iyi bir yapı taşıdır. Bunlar kırıcıdan geçirilerek agrega halinde kullanılır. Magmatik kayaçlarının zayıflık yönlerinde kırılması ile parke taşları elde edilir. Eğimli yolların bu taşla kaplanması yaygın biçimde uygulanmaktadır.
-Magmatik Kayaçların Mühendislik Özellikleri- Derinlik kayaçları büyük bloklar halinde çıkarıldıklarında mermer olarak değerlendirilir. Özellikle granit ve gabro gibi derinlik kayaçları son yıllarda mermer endüstrisinde önem kazanmıştır. Granitlerin iri taneli pembe feldispatları, gabronun ise labrador türü feldispatları bu tür mermerlere güzel desen kazandırır Granit Genelde magmatik kayaçlar sağlam bir zemin oluştururlar. Gabro Magmatik kayaçlar çatlaklı oldukları zaman sertlikleri fazla olmayan yer altı sularını depolarlar. Bu şekilde değerlendirilen yumuşak kaynak suları magmatik kayaçlardan çıkan kaynaklardan elde edilir.
-Magmatik Kayaçların Mühendislik Özellikleri- Volkanik ve damar tipi magmatik kayaçlar derinlik kayaçlarına göre daha kolay ayrışırlar. Bu tür kayaçların yapı taşı olarak kullanılmasında ayrışma yönünden incelenmeleri gerekir. Tüfler öğütülerek puzolanlı çimento yapımında kullanılırlar. Pirizini erken alan bu tür çimento su altı yapılarında ve baraj inşaatında kullanılır. Tüf Öğütülmüş tüf
-Magmatik Kayaçların Mühendislik Özellikleri- Boyu 0,75 m ' den büyük olan yüzey kayaçları, tüf ve aglomera blokları kıyı tahkimatında ve mahmuz inşasında kullanılır.
-Metamorfik Kayaçların Mühendislik Özellikleri- Mermerler iri bloklar halinde çıkarıldıklarında tabakalar haline getirilerek cilalanır ve kaplama taşı olarak bina içinde ve bina dışında kullanılır. Ülkemiz bu alanda dünyanın zengin ülkeleri arasında yer alır. Afyon, Bilecik ve Marmara Adası mermerleri çok ünlüdür. Mermer artıkları ve küçük blokları konkasörden geçirilerek mozaik elde edilir.
-Metamorfik Kayaçların Mühendislik Özellikleri- Kuvarsitler hafif inşaat malzemesi (ytong) üretiminde kullanılır. Arduvaz ve fıllit türü metamorfik kayaçlar çatı, duvar ve kaldırım kaplamalarında kullanılır. Bunlar piyasada kayrak taşı olarak adlandırılır. Bu amaçla kullanılan arduvaz ve fillitlerin levhalara ayrılma yüzeylerinin (şistiyet düzlemlerinin) pürüzsüz, bileşim ve doku bakımından homojen olması gerekir. Şistler şistiyet düzlemleri boyunca kolayca parçalandığından mühendislik işlerinde malzeme olarak kullanılmazlar.
-Metamorfik Kayaçların Mühendislik Özellikleri- Temel olma açısından metamorfik kayaçlar ayrışmamış oldukları zaman sağlam bir temel oluştururlar. Foliasyon düzlemleri şev dışına doğru olduğu zaman bu yüzeyler boyunca kayarak kütle hareketlerine sebep olurlar. Bu durum yol ve tünel inşaatında göz önünde bulundurulmalıdır. Metamorfik kayaçlarda düzlemsel kayma Metamorfik kayaçlar genelde yer altı suyu yönünden zengin değildir. Ancak kuvarsit çatlaklarında depolanan sular çok yumuşak sulardır.