ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FENBİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FENBİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ Kazım ÖZCAN EFLANİ (KARABÜK) BÖLGESİNDEKİ KİREÇTAŞININ MERMER VE AGREGA OLMA YÖNÜNDEN DEĞERLENDİRİLMESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI ADANA, 2010

ÇUKUROVAÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ EFLANİ (KARABÜK) BÖLGESİNDEKİ KİREÇTAŞININ MERMER VE AGREGA OLMA YÖNÜNDEN DEĞERLENDİRİLMESİ Kazım ÖZCAN YÜKSEK LİSANS TEZİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ ANA BİLİM DALI Bu Tez 07/05/2010 Tarihinde Aşağıdaki Jüri Üyeleri Tarafından Oybirliği/Oyçokluğu ile Kabul Edilmiştir.......... Doç. Dr. Ergül YAŞAR Doç.Dr. Alaettin KILIÇ Doç.Dr. Suphi URAL Danışman Üye Üye...... Doç. Dr. Ahmet M. KILIÇ Yrd. Doç. Dr. Hakan GÜNEYLİ Üye Üye Bu tez Enstitümüz Maden Mühendisliği Anabilim Dalında hazırlanmıştır. Kod No: Prof. Dr. İlhami YEĞİNGİL Enstitü Müdürü Not: Bu tezde kullanılan özgün ve başka kaynaktan yapılan bildirişlerin, çizelge, şekil ve fotoğrafların kaynak gösterilmeden kullanımı, 5846 sayılı Fikir ve Sanat Eserleri Kanunundaki hükümlere tabidir.

ÖZ YÜKSEK LİSANS TEZİ EFLANİ (KARABÜK) BÖLGESİNDEKİ KİREÇTAŞININ MERMER VE AGREGA OLMA YÖNÜNDEN DEĞERLENDİRİLMESİ Kazım ÖZCAN ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MADEN MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI Danışman Jüri : Doç.Dr. Ergül YAŞAR Yıl: 2010, Sayfa: 82 : Doç.Dr. Suphi URAL Doç.Dr. Alaettin KILIÇ Doç.Dr. A. Mahmut KILIÇ Yrd.Doç.Dr. Hakan GÜNEYLİ Bu çalışma, Eflani (KARABÜK) civarında yüksek rezerve sahip bulunan kireçtaşlarının mermer ve agrega malzemesi üretimi için araziden alınan blokların TSE ve ISRM standartlarına uygun deneylerin sonuçlarını içerir. Kayacın fiziksel, kimyasal ve mekanik özellikleri laboratuar deneylerin sonuçlarını içerir. Kireçtaşları ilk etapta kimyasal analizlere tabii tutularak yapısında bulunan kimyasal bileşimler tespit edilmiştir. Daha sonra fiziksel özelliklerinden özgül ağırlık, yoğunluk, porozite, ağırlıkça ve hacimce su emme deneyleri yapılmış ve deney sonuçlarının TS Standartlarına uygunluğu incelenmiştir. Sonuç olarak Karabük- Eflani mevkiinde yüzeylenen kireçtaşlarının blok verimi yüksek olan bölgelerde mermer olarak, blok veriminin yüksek olmadığı bölgelerde kırmataş olarak kullanılabileceği gerek fiziksel, kimyasal ve gerekse mekanik özellikleri açısından kireçtaşı mermerleri sınıfında yer aldığı tespit edilmiştir. Taşıdığı değerler açısından ilgili TS standartlarındaki minimum ve maksimum değerleri karşıladığı görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Karabük, Eflani, Agrega, Mermer, Fiziko-Mekanik Özellikler I

ABSTRACT MASTER THESIS EXAMINING THE LIMESTONES OF EFLANİ(KARABÜK)REGION FOR EACH PROPERTY BEING MARBLE AND AGREGA Kazım ÖZCAN DEPARTMENT OF MINING ENGENNERING INSTITUE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES UNIVERSITY OF CUKUROVA Supervisor : Assoc. Prof. Dr Ergül YAŞAR Year: 2010, Page: 82 Jury : Assoc. Prof. Dr. Alaattin KILIÇ Assoc. Prof. Suphi URAL Assoc. Prof. Ergül YAŞAR Assoc. Prof. Dr A. Mahmut KILIÇ Assost. Prof. Dr. Hakan GÜNEYLİ This study experiments that Eflani (KARABÜK) around the reserve that has a lot of marble and limestone aggregate material to produce blocks will be taken from the ground have been done according to TSE and ISRM standards. Rocks of the physical, chemical and mechanical properties were determined with laboratory experiments. In the first stage will be held subject to chemical analysis of limestone in the chemical structure of compounds have been identified.then, specific gravity of the physical properties, unit volume weight, porosity, water absorption by weight and volume of experiments to be done and experimental results were analyzed for TS Standards compliance. As a result, around Karabük-Eflani the limestone blocks of the high yield in the region as marble, block efficiency is not high in areas can be used as agrega, necessary, the physical, chemical and mechanical properties as well as in terms of class, where the limestone marble and stone in terms of the values in the TS standard meets the minimum and maximum values were observed. Key Worlds: Karabük, Eflani, Marble, Physical and Mechanical Characteristics. II

TEŞEKKÜR Çukurova Üniversitesi Maden Mühendisliği Bölümü Anabilim Dalı'nda yapmış olduğum Yüksek Lisans çalışmamda bilgi ve tecrübeleriyle beni yönlendiren, karşılaştığım sorunlara çözüm üreterek, çalışmalarımın olabildiğince sağlıklı sürmesini sağlayan değerli danışman hocam Sayın Doç. Dr. Ergül YAŞAR A teşekkürü bir borç bilirim. Her zaman bana en büyük maddi ve manevi desteği vererek hiçbir yardımı esirgemeyen eşim Neriman ÖZCAN a, ağabeyim Tuncay ÖZCAN a ve emeği geçen tüm sevdiklerime saygı ve teşekkürlerimi sunarım. III

İÇİNDEKİLER SAYFA ÖZ... I ABSTRACT... II TEŞEKKÜR... III İÇİNDEKİLER... IV ÇİZELGELER DİZİNİ... VIII ŞEKİLLER DİZİNİ... IX 1. GİRİŞ... 1 1.1. Çalışmanın Amacı ve Kapsamı... 3 1.1. Çalışmanın Yöntemi ve Süresi... 3 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR... 5 2.1. Çalışma Alanının Yeri ve Ulaşım... 5 2.2. Agregalar... 7 2.2.1. Tanımı Ve Özellikleri... 7 2.2.2. Agregaların Sınıflandırılması... 7 2.2.3. Beton Agregalarda Aranan Özellikler... 9 2.2.4. Yol Üst Yapısında Kullanılan Agregalar... 9 2.3. Mermerler... 10 2.3.1. Mermerlerin Tanımı... 10 2.3.1.1. Sedimanter Tip Mermerler... 10 2.3.1.2. Başkalaşım Tipi Mermerler... 11 2.3.1.3. Çökelme Tipi Mermerler (Traverten ve Oniksler)... 12 2.3.1.3.(1). Travertenler... 12 2.3.1.3.(2). Oniksler... 13 2.3.1.4. Mağmatik Kökenli Mermerler... 13 2.3.2. Mermerlerin Kullanım Alanları ve Bazı Özellikleri... 14 2.3.3. Mermer İşletme Yöntemleri... 16 2.3.4. Açık Ocak Mermer İşletme Yöntemleri... 18 2.3.4.1. Elmas Tel Kesme Makineleri ile Üretim Yöntemi... 20 2.3.5. Doğal Yapı Taşlarında Kullanılan Standartlar... 21 IV

3. MATERYAL VE METOD... 25 3.1. Materyal... 25 3.1.1. Çalışma Sahası Hakkında Bilgiler... 25 3.1.2. Çalışma Alanının Jeolojisi... 25 3.1.2.1. Genel Jeoloji... 25 3.1.2.2. Stratigrafik Jeoloji... 28 3.1.2.3. Tortul Birimler Birinci Zaman(Paleozoyik)... 28 3.1.2.3.(1). Kartal Formasyonu (D1) (Devoniyen)... 28 3.1.2.3.(2). Yılanlı Formasyonu (D2) (Devon-Karbonifer) 29 3.1.2.4. Tortul Birimler Birinci Zaman(Paleozoyik)... 29 3.1.2.4.(1). İnaltı Formasyonu (Jk1) (Jura-Kretase)... 29 3.1.2.4.(2). Ulus Formasyonu (K3) (Kretase)... 30 3.1.2.5. Üçüncü Zaman (Senozoyik)... 31 3.1.2.5.(1). Kılıçlar Formasyonu (T3) (Üst Paleosen-Eosen)... 31 3.1.2.5.(2). Karabük Formasyonu (T4) (Eosen)... 31 3.1.2.5.(3). Araç Formasyonu (T6)... 32 3.1.2.5.(4). Soğanlı Formasyonu (T7) (Üst Eosen)... 32 3.1.2.5.(5). Neojen Yaşlı Çökeller (T9)... 32 3.1.2.6. Dördüncü Zaman (Kuvaterner)... 32 3.1.2.6.(1). Mağmatik Kayaçlar... 33 3.1.2.7. Yapısal Jeoloji... 33 3.1.2.7.(1). Faylar... 33 3.2. Metod... 34 3.2.1. Arazi Çalışmaları... 34 3.2.2. Agregalar ile ilgili Laboratuar Çalışmaları... 35 3.2.2.1. Agregalardan Numune Alma ve Deney Numunesi Hazırlama Yöntemi.......35 3.2.2.1.(1). Taş Ocaklarından Numune Alma... 35 3.2.2.1.(2). Kum ve Çakıldan Numune Alma... 36 3.2.2.1.(3). Deney Numunesi Hazırlama... 36 V

3.2.2.2. Fiziksel Özelliklerin Belirlenmesi İçin Yapılan Deneyler.. 38 3.2.2.2.(1). Tane Özellikleri Dane Şekli... 38 3.2.2.2.(2). Elek Analizi Deneyi... 40 3.2.2.2.(3). Birim Ağırlık Deneyi... 41 3.2.2.2.(4). Özgül Ağırlık ve Su Emme Oranı Deneyi... 42 3.2.2.3. Mekanik Özelliklerin Belirlenmesi İçin Yapılan Deneyler. 45 3.2.2.3.(1). Los Angeles (Aşınma) Deneyi... 45 3.2.2.4. Agreganın Fiziksel Etkenler Karşısındaki Dayanıklılığı... 46 3.2.2.4.(1). Donmaya ve Çözülmeye Karşı Direncin Tayini...47 3.2.2.4.(2). Magnezyum Sülfat (Mg2SO4) Çözeltisi İle Dona Dayanıklılık Deneyi... 47 3.2.2.5. Zararlı Maddelerin Belirlenmesi İçin Yapılan Deneyler... 48 3.2.2.5.(1). 0.075 mm (No 200) Elekten Geçen Malzeme Miktarı Deneyi... 49 3.2.2.5.(2). Sağlam Olmayan Daneler... 49 3.2.2.6. Alkali-Agrega Reaksiyonuna Sebep Olan Maddeler... 49 3.2.3. Mermerler ile ilgili Laboratuar Çalışmaları... 50 3.2.3.1. Deneyler İçin Numunelerin Hazırlanması... 50 3.2.3.2. Fiziksel Özellikler... 51 3.2.3.2.(1). Yoğunluk Hesabı, Özgül Ağırlık, Su Emme Oranı, Görünür Porozite ve Doluluk Oranı... 52 3.2.3.2.(2). Sertlik... 53 3.2.3.2.(3). Sonik Hız... 53 3.2.3.3. Mekanik Özellikler... 54 3.2.3.3.(1). Tek Eksenli Basma Dayanımı... 54 3.2.3.3.(2). Çekme Dayanımı (Brazilian Yöntemi)... 54 3.2.3.3.(3). Nokta Yük Dayanımı... 55 3.2.3.3.(4). Darbe Dayanımı... 55 3.2.3.3.(5). Sürtünme Sonrası Aşınma Kaybı (Böhme Deneyi)... 57 VI

3.2.3.3.(6). Darbeli Aşınma Kaybı (Los Angeles Metodu). 57 3.2.3.3.(7). Eğilme Dayanımı Deneyi... 58 3.2.3.4. Petrografik Analizler... 59 3.2.3.3. Kimyasal Analiz... 59 4. ARAŞTIRMA BULGULARI... 61 4.1. Petrografik İnceleme... 61 4.2. Kimyasal İnceleme... 63 4.3. Numunelerin Fiziksel Özellikleri... 63 4.3.1. Yoğunluk Deney Sonuçları... 64 4.3.2. Özgül Ağırlık Deney Sonuçları... 64 4.3.3. Porozite (Gözeneklilik Derecesi) Deney Sonuçlar... 65 4.3.4. Ağırlıkça Su Emme Oranı Deney Sonuçları... 66 4.3.5. Sonik Hız Deney Sonuçları... 66 4.4. Numunelerin Mekanik Özellikleri... 67 4.4.1. Tek Eksenli Basma Dayanımı Deney Sonuçları... 67 4.4.2. Nokta Yük Dayanım İndeksi Deney Sonuçları... 68 4.4.3. Darbe Dayanımı Deney Sonuçları... 68 4.4.4. Sürtünme Sonrası Aşınma Kaybı (Böhme) Deney Sonuçları... 69 4.4.5. Eğilme Dayanımı Deney Sonuçları... 69 4.4.6. Shore Sertlik Deney Sonuçları... 70 4.4.7. Los Angeles Aşınma Dayanımı Deney Sonuçları... 70 4.5. Karabük Eflani Kireçtaşına Uygulanan Diğer Testler ve Sonuçları... 71 4.5.1. Açık Hava Tesirlerine Dayanıklılık Deney Sonuçları... 71 4.5.2. Pas Tehlikesi Tayini Deney Sonuçları... 71 4.5.3. Asitlere Karşı Dayanıklılık Testi Deney Sonuçları... 72 4.5.4. Donma ve Çözülmeye Karşı Dayanıklılık Deney Sonuçları... 72 4.6. Bulunan Petrografik, Kimyasal, Fiziksel, Mekanik ve Dİğer Özellikler Bakımından İlgili Standartlar ve Genel Kriterlere Göre Değerlendirilmesi.. 72 5. SONUÇLAR VE ÖNERİLER... 75 KAYNAKLAR... 79 ÖZGEÇMİŞ...82 VII

ÇİZELGELER DİZİNİ SAYFA Çizelge 2.1. Kayaçların Doğal Yapı Taşı Olarak Kullanılabilmesi İçin Sahip (TS2513)Olmaları Gereken Fiziksel Ve Mekanik Özelliklerinin Sınır Değerleri.22 Çizelge 2.2. Kaplama Olarak Kullanılan Doğal Kayaçların Sahip Olmaları Gereken Fiziksel Ve Mekanik Özelliklerinin Sınır Değerleri (TS 1910)... 22 Çizelge 2.3. Mermer Ve Kalsiyum Karbonat Bileşimli Kayaçların Doğal Yapı Taşı Olarak Kullanılabilmesi İçin Sahip Olmaları Gereken Fiziksel Ve Mekanik Özelliklerinin Sınır Değerleri (TS 10449)... 23 Çizelge 2.4. Kayaçların Doğal Yapı Taşı Olarak Kullanılabilmesi İçin Sahip Olmaları Gereken Fiziksel Ve Mekanik Özelliklerinin Sınır Değerleri(ASTM C97, C170, C99, C241)... 24 Çizelge 3.1. Dane Şekli Sınıflaması (BS 812; Uğurlu'dan, 1999).... 39 Çizelge 3.2. Yüzey Dokusu Karakteristikleri (BS 812; Uğurlu'dan, 1999).... 39 Çizelge 4.1. Kimyasal Analiz Sonuçları... 63 Çizelge 4.2. Yoğunluk Değerleri... 64 Çizelge 4.3. Özgül Ağırlık Değerleri... 65 Çizelge 4.4. Porozite Değerleri... 65 Çizelge 4.5. Ağırlıkça Su Emme Oranı Değerleri... 66 Çizelge 4.6. Sonik Hız Değerleri... 66 Çizelge 4.7. Tek Eksenli Basınç Dayanımı Değerleri... 67 Çizelge 4.8. Nokta Yükü İndeksi Dayanım Değerleri... 68 Çizelge 4.9. Darbe Dayanım Değerleri... 68 Çizelge 4.10. Aşınma (Böhme) Dayanım Değerleri... 69 Çizelge 4.11. Eğilme Dayanım Değerleri... 69 Çizelge 4.12. Shore Sertlik Değerleri... 70 Çizelge 4.13. Los Angeles Aşınma Dayanımı Değerleri... 71 Çizelge 4.14. Deney Sonuçlarının Genel Değerlendirmesi... 73 VIII

ŞEKİLLER DİZİNİ SAYFA Şekil 2.1. Çalışma Alanı Ve Seçilen Taş, Mermer Ocakları...6 Şekil 2.2. Karabük-Eflani Mevkiine Ait Mermer Ocağından Bir Görünüm... 17 Şekil 2.3. Elmas Tel Kesme Yönteminin Sembolik Olarak Görünümü... 20 Şekil 3.1. İnceleme Alanı Ve Yakın Çevresine Ait 1/500.000 Ölçekli Genel Jeoloji Haritası... 26 Şekil 3.2. İnceleme Alanı Genel Jeoloji Haritasına Ait Açıklamalar... 27 Şekil 3.3. Kalın Bir İstif Sergileyen Kireçtaşlarının Arazideki Görünümü... 35 Şekil 3.4. Dörde Bölerek Küçültme (Çeyrekleme) Yöntemi... 37 Şekil 3.5. Sonik Hız Ölçmede Kullanılan Pundit Aleti... 53 Şekil 3.6. Darbe Dayanım Aleti... 56 Şekil 4.1. Karabük- Eflani Bölgesi Kireçtaşlarının Polarizan Mikroskop Görünümü.... 62 Şekil 4.2. Mikroskobik Foto, Polarize Işık, Mikritik Doku İçinde Görünümü... 62 IX

1. GİRİŞ Kazım ÖZCAN 1. GİRİŞ İnsanlık var olduğu müddetçe doğal malzemelere ihtiyaç duyulacaktır. Tükenebilir olan doğal kaynakların amaca uygun olarak kullanılması gerekmektedir. Bu durumda insanların korunma, barınma ve diğer amaçlı kullanacağı malzemelerin teknik özellikleriyle beraber en iyi şekilde tanıması gereklidir (Şimşek, 2003a). Doğal malzemeler arasında yer alan mermerler ve agregalar, oldukça yaygın bir kullanım alanına sahiptirler. Taş ocaklarından elde edilen agregalar özellikle inşaat sektöründe beton yapımında, yol üst yapısında, köprü, yol parkesi, blokaj, bördür taşı, tünel, çatı arduvazı, demiryolu gibi alanlarda kullanılmaktadır. Agrega; çimento ve su ile birlikte betonu oluşturan temel malzemelerden birisidir. Bu nedenlede beton sektöründe önemli bir yer tutmaktadır. Agreganın beton yapımında ekonomik ve teknik açıdan çok önemli bir konumu bulunmaktadır. Agrega maliyeti çimentoya göre oldukça düşük olduğundan, agrega betonda kullanılan oldukça ucuz olan bir dolgu malzemesi olarak kabul edilmektedir (Çağlayan vd., 1999). Bu amaçla kullanılan agregaların, kullanım yeri amaçları dikkate alınarak sağlanması gereken şartlar incelenmeli, fiziksel ve mekanik özellikleri araştırılmalıdır. Son yıllarda ülkemizde de özellikle büyük şehirlerde ve turistik yörelerde, hem yapılarda, hem de topluma açık ve kapalı alanlarda da doğal taşlar kullanılmaya başlanmıştır. Mermer ihracatımız, maden sektöründe birinci sıraya yükselirken, tüm sektörler bazında da her yıl en az ilk beş sırada yer almasına rağmen dünya pazarındaki payımız oldukça düşük bir konumda yer almaktadır. Ülkemiz tespit edilmiş mermer rezervleri bakımından dünya rezervinin % 30 u gibi önemli bir paya sahip olmasına rağmen, blok üretiminde % 3,18 lik bir pay ile gerilerde yer almaktadır (Görgülü, 1994). Buna paralel olarak mermer işletmeciliğimizde optimum işletme parametrelerinin belirlenememiş olması ve teknolojik gelişmelerin etkin bir şekilde kullanılamaması nedeniyle istenilen düzeye getirilememiştir. Bunun sonucu 1

1. GİRİŞ Kazım ÖZCAN olarak da çok yüksek miktarlarda dövizlerle alınan iş makineleri çoğu işletmelerde atıl olarak durmaktadır. Teknolojinin gerektiği yerde, uygun amaçlarda kullanılabilmesi için bu alanda bilimsel çalışmalarında yapılması gerekmektedir. Son on yıl içinde sürekli gelişme gösteren mermer talebi ülkemizin Marmara, Ege ve Akdeniz bölgesinde yer alan turistik yatırımlardan kaynaklanmaktadır. Gelişmiş ülkelerin ekonomik olarak güçlü ve üstün olmasındaki en büyük etkenlerden birisi de bu ülkelerin doğal taş kaynaklarından en iyi şekilde yararlanmalarıdır. Dünya mermer ticaretinde, Avrupa Birliği ne üye ülkelerin paylarının miktar ve değer olarak çok yüksek olması, bu durumu çok iyi bir şekilde yansıtmaktadır. Dünyanın en zengin mermer yataklarının bulunduğu Alp kuşağında yer alan Türkiye, 5.1 milyar m 3 (13.9 milyar ton) mermer rezervi ile dünyadaki 15 milyar m 3 lük rezervin %33 ne sahiptir. Yurtdışında yayınlanan makalelerde ise Türkiye nin payının dünya rezervlerinin yaklaşık %40 ına denk geldiği belirtilmektedir (Karaca, 2001). Ülkemizde 80 in üzerinde değişik yapıda, 120 nin üstünde değişik renk ve desende mermer rezervi belirlenmiştir. Uluslar arası piyasalarda en tanınmış mermer çeşitleri, Süpren Elazığ Vişne, Akşehir Siyah, Manyas Beyaz, Bilecik Bej, Kaplan Postu, Denizli Traverten, Ege Bordo, Milas Leylak, Gemlik Diyabaz ve Afyon Şeker dir. Sektörde yaklaşık 800 ocak, 1500 fabrika ve 7000 civarında atölye faaliyet göstermektedir. Bu çalışmada Eflani (Karabük) civarındaki kireçtaşları bölgenin karakteristik özellikleri dikkate alınarak incelenmiş ve buradan çıkan doğal yapı malzemelerinin kullanım alanları belirlenmeye çalışılmıştır. Mermerlerin fiziksel, kimyasal ve fizikomekanik özelliklerinin incelenmesiyle bölgeden çıkarılacak mermerlerin en ekonomik şekilde nasıl değerlendirileceğine dair bilgi elde edilmiştir.. Ayrıca bu çalışmada kireçtaşının mühendislik özellikleri belirlendikten sonra çimento, su ve agreganın optimium oranlarda karışımından sabit beton dayanımı elde edilmesi hedeflenmiştir. Agrega tane boyutunun betonda çimento dozajını etkilediğini ve suçimento oranını değişimini beton dayanımı üzerinde etkisinin bulunduğu bilinmektedir. Yapılan bu çalışmanın en önemli amacı Eflani Bölgesinden çıkarılan 2

1. GİRİŞ Kazım ÖZCAN kireçtaşlarının agrega olarak kullanılabilirliği, elde edilen blokların ekonomiklikleri ve uygun kullanım alanları belirlenmiştir. 1.1. Çalışmanın Amacı ve Kapsamı Bu çalışmanın amacı, Karabük-Eflani bölgesindeki taş ve mermer ocaklarından alınan agrega numunelerinin fiziksel, mekanik, dayanıklılık özelliklerinin deneysel yöntemlerle belirlenmesi, belirlenen ve sonuçların TS ve ASTM standartlarına uygunluğunun araştırılmasıdır. Bu çalışmada; taş ve mermer ocaklarından alınan agrega numuneleri üzerinde elek analizi, yoğunluk, özgül ağırlık, su emme oranı, aşınma, don, ince madde oranı, sağlam olmayan elemanlar tayini deneyleri yapılmıştır. Çalışma alanın içinde bulunduğu Karabük-F29-b2 paftasının 1/25.000 ölçekli jeoloji haritası derlenmiş ve çalışma alanının 1/100.000 ölçekli yer bulduru haritaları hazırlanmıştır. 1.2. Çalışmanın Yöntemi ve Süresi Bu çalışmada; agregalar ve agregaların fiziksel, mekanik, dayanıklılık özellikleri hakkında literatür çalışması yapılmıştır. Karabük-Eflani bölgesindeki taş ve mermer ocağının şantiye alanından (stoklardan) ve patlama alanından alınan toplam 5 adet agrega numunesi ZKÜ Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Malzemeleri Laboratuarına getirilmiştir. Bu numuneler üzerinde elek analizleri yapılmıştır. Daha sonra Bayındırlık ve İskan Bakanlığına Bağlı Yapı İşleri Genel Müdürlüğü Beton ve Yapı Malzemeleri Laboratuarında fiziksel, mekanik, dayanıklılık özellikleri ve zararlı maddeleri belirleyici deneyler yaklaşık 4 ay süren bir çalışma sürecinde tamamlanmıştır. MTA Genel Müdürlüğü Maden Analizleri ve Teknoloji Dairesi Başkanlığı Maden Analizleri laboratuarında kimyasal analiz ve petrografik incelemeler yapılmıştır. Ayrıca TSE laboratuarında magnezyum sülfatlı don deneyinde kullanılan magnezyum sülfat çözeltisi hazırlanmıştır. 3

1. GİRİŞ Kazım ÖZCAN 4

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kazım ÖZCAN 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR 2.1. Çalışma Alanının Yeri ve Ulaşım Çalışma alanı, Karabük İl sınırları içerisindeki Eflani İlçesi'nde faaliyet gösteren Taş ve mermer ocaklarıdır. Eflani taş ve mermer ocakları, Karabük- Eflani yolu üzerinde yer almaktadır. Eflani İlçesine ulaşım Eflani yol ayrımına kadar Karabük-Bartın karayolu ile sağlanmaktadır. Eflani yol ayrımından Eflani İlçesine kadar asfalt yolla ulaşım sağlanmaktadır. Taş ve mermer ocaklarına ulaşım sorunu yoktur. Çalışma alanının 1/500.000 ölçekli yer bulduru haritası Şekil 2,1 de gösterilmiştir. Batı Karadeniz bölgesi doğuda Orta Karadeniz bölgesi, batıda Marmara bölgesi, güneyde ise İç Anadolu bölgesi ile karma olan bir bölgedir. Bölgenin kuzeyinin tamamı sahil şerididir. Bölge idari bakımdan Zonguldak, Kastamonu, Karabük, Bartın, Sinop, Düzce ve Bolu illerini kapsamaktadır. Batı Karadeniz bölgesi ülkemizin coğrafi yapısı yönünden en engebeli ve dağlık bölgelerinden biridir. Ulaşım yönünden hem karayolu hem de demir yolu ağları mevcut olup kış aylarında ulaşım, arazi yapısı bakımından özellikle bazı kesimlerde güçlükle yapılmaktadır. İklimi tipik Karadeniz iklimi olup yazları nemli ve ılık, kıları soğuk ve yağışlı, baharları bol yağışlıdır. Bölgede bitki örtüsü gelişmiştir ve çok sık orman toplulukları mevcuttur. Bölgedeki doruklar genellikle Kuzeydoğu-Güneybatı gidişlidir. Bölgede yer alan kiltaşı, silttaşı, volkanik birimler ile metomorfik birimler suyu tuttukları için yüzeysel sellenmelere fazla rastlanır. Bölgede sanayileşme yönünden ağır çelik sanayi göze batmaktadır. Karabük illerindeki demir çelik fabrikaları halen faal olarak üretim yapmaktadırlar. 5

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kazım ÖZCAN Şekil 2.1 Çalışma Alanı Ve Seçilen Taş, Mermer Ocakları 6

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kazım ÖZCAN 2.2. Agregalar 2.2.1. Tanımı ve Özellikleri Agrega; tabii ve yapay her iki cins yoğun mineral malzemenin, genellikle 100 mm ye kadar çeşitli büyüklüklerdeki kırılmamış veya kırılmış danelerinin bir yığınıdır. En çok kullanılan agrega türleri, kum ve çakıldır. Agregaları ince ve iri agrega olmak üzere iki gruba ayırmak mümkündür. Çakıl doğal iri agregadır. Bazı hallerde iri agrega olarak çakıl yerine doğal taş blokların konkasör denilen aletlerle parçalanması sonunda elde edilen kırmataşı da kullanılır. O halde kırmataş yapay iri agregadır (Şimşek, 2003b). 2.2.2. Agregaların Sınıflandırılması Agregaların çeşitli şekillerde sınıflandırılması yapılabilir. 1- Kaynağına Göre: a) Doğal Agregalar Nehir yatakları, eski buzul yatakları, deniz ve göl kenarları, taş ocakları gibi doğal kaynaklardan elde edilmiş fakat konkasörde kırma, eleklerden eleyerek değişik dane boyu sınıflarına ayırma ve yıkama işlemleri dışında, doğadaki yapılarında değişiklik yaratacak hiçbir işlem uygulanmamış agregalardır (Erdoğan, 2003). b) Yapay Agregalar Bir endüstri kolunda yan ürün veya atık malzeme olarak ortaya çıkan malzemelerden üretilen agregalardır (Erdoğan, 2003). 2- Birim Ağırlıklarına veya Özgül Ağırlıklarına Göre: a) Normal Ağırlıklı Agrega Özgül ağırlığı 2,4-2,8 arasında olan agregalar normal ağırlık agregaları olarak kabul edilir. Kum, çakıl, kırmataş bu sınıfa dahildir (Erdoğan, 2003). b) Hafif Agregalar Özgül ağırlığı 2,4 küçük olan agregalarıdır. Genelleştirilmiş kil, 7

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kazım ÖZCAN genelleştirilmiş perlit gibi agregalar hafif agregalardır (Erdoğan, 2003). c) Ağır Agregalar Özgül ağırlıkları 2,8 den büyük olan agregalardır. Hematit, magnetit, barit gibi demir cevherleri ağır agregalardır (Erdoğan, 2003). 3- Yane Büyüklüğüne Göre: a) ince Agrega (Kum) İnce agrega, doğal kum, kırma kum veya bunların karışımından elde edilen ve 4 mm göz açıklı kare delikli elekten geçen agregadır. ince agrega taneleri, sert ve sağlam olmalıdır (Şimşek, 2003b). b) İri Agrega (Çakıl) Doğal çakıl, kırma taş veya bunların karışımından elde edilen ve 4.0 mm göz açıklı kare delikli elek üzerinde kalan agregadır (Şimşek, 2003b). c) Tuvenan Agrega Doğal agrega ocağından doğrudan doğruya elde edilen elenmemiş ince ve iri agrega karışımıdır (Şimşek, 2003b). d) Filler Agrega 0.25 mm'den daha küçük danelere sahip olan agregaya filler denilmektedir (Erdoğan, 2003). 4- Tane Şekline Göre: a) Yuvarlak Agregalar Daneleri küresel şekilde veya küresel şekle yakın olan agregalardır. Nehir yataklarından elde edilen çakıllar genellikle bu şekildedir (Erdoğan, 2003). b) Köşeli Agregalar Kırmataş agregalarında olduğu gibi danelerin yüzeyinde kırılma işlemi nedeniyle köşeler bulunan agregalardır (Erdoğan, 2003). c) Yassı Agregalar İki boyutu geniş fakat yüksekliği çok az olan (demir paraya benzer) şekle sahiptir (Erdoğan, 2003). d) Uzun Agregalar İki boyutu dar fakat yüksekliği çok olan (kaleme benzer) şekle sahiptir (Erdoğan, 2003). 8

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kazım ÖZCAN 5- Jeolojik Kökenlerine Göre: a) Volkanik Kökenli Agrega b) Tortul Kökenli Agrega c) Metamorfik Kökenli Agrega (Erdoğan, 2003). 2.2.3. Beton Agregalarında Aranan Özellikler İyi bir beton üretimi için agregalarda bulunması gereken koşullar şunlardır (Şimşek, 2003b). 1- Agregalar sağlam olmalı, aşınmamalı, suyun etkisiyle yumuşamamalı veya dağılmamalıdır. 2- Çimento bileşenleriyle zararlı bileşikler meydana getirmemeli ve donatının korozyona karşı korunmasını tehlikeye düşürmemelidir. 3- Tanelerin biçimi, dokusu iyi olmalıdır. 4- Tanelerin büyüklük bakımından dağılımı, amaca ve standartlara uygun olmalıdır. 5- Agrega içinde betona zarar verecek maddeler bulunmamalıdır. 2.2.4. Yol Üst Yapısında Kullanılan Agregalarda Aranan Özellikler Yol üst yapısında kullanılan agregalarda bulunması gereken koşullar şunlardır (Karayolları Genel Müdürlüğü, 2004). 1- Agregalar temiz, pürüzlü, sağlam danelerden oluşmalıdır. 2- Agrega içinde yumuşak ve dayanıksız parçalar, kil organik ve zararlı maddeler serbest veya agregayı sarmış halde bulunmamalıdır. 3- Agreganın don kaybı, aşınma kaybı ve soyulma mukavemeti amaca ve standartlara uygun olmalıdır. 4- Agreganın gradasyonu amaca ve standartlara uygun olmalıdır. 5- Agregaların kullanım alanına göre yassılık indeksi ve cilalanma değeri standartlara uygun olmalıdır. 9

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kazım ÖZCAN 2.3. Mermerler 2.3.1. Mermerin Tanımı Mermer, kalker ve dolomitik kalkerlerin ısı ve basınç altında başkalaşıma uğrayarak yeniden kristalleşmesiyle oluşan metamorfik kayaç olarak tanımlanmaktadır. Ticari ve endüstriyel anlamda ise mermer tanımlanması çok geniş bir anlam taşımaktadır. Blok verebilen, kesilerek parlatılıp cilalanabilen, dayanıklı ve göze hoş görünen her türlü kayaç (mağmatik, metamorfik, sedimanter) mermer olarak tanımlanmakta ve değerlendirilmektedir. Örneğin iyi cila kabul eden kalkerler, tektonik breşler ve pudingler, traverten ve oniks mermerlerinden başka granit, diabaz, lösitli siyenit ve serpantinitler gibi mağmatik kayaçlar da bu nedenle mermer deyimi içerisine girmektedirler. Bununla beraber mermerlerin değerlendirilmesinde jeolojik, mineralojik, petrografik, yapısal ve jeomekanik unsurlar ile teknolojik özellikler etkilidir (Görgülü, 1994). Günümüzde mermerler ve mermer olarak kabul edilen taşları dört ana grupta toplamak mümkündür. I. Sedimanter tip mermerler, II. Başkalaşım tipi mermerler, III. Çökelme tipi mermerler (traverten ve oniks), IV. Mağmatik kökenli mermerler. 2.3.1.1. Sedimanter Tip Mermerler Kalkerler, kireçtaşları, tektonik breşler ve pudingler sedimanter tip mermerler grubuna girmektedirler. Kalkerler, kimyasal çökelme veya kalkerli organik artıkların çökelmesi sonucu oluşmaktadırlar. Bileşiminde % 90 dan fazla kalsiyum karbonat (CaCO 3 ) bulunduran kütlelere genel olarak kalker adı verilmektedir. Kalkerler bazen az miktarda magnezyum karbonat da (MgCO 3 ) içerebilmektedirler. Kimyasal 10

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kazım ÖZCAN bileşiminde % 10 dan fazla MgCO 3 bulunan kalkerlere dolomitik kalkerler adı verilir. Kalkerlerin içindeki kalsiyum karbonat genellikle şekilsiz olmaktadır. Ayrıca yapılarında grafit, kil, demir, manganez ve çeşitli mineral oksitler bulunabilmektedir. Bazı cinslerinde fosillere de rastlanır. Hakiki mermerlerde fosillere rastlamak mümkün olmaz. Kalkerler bileşimindeki ikincil maddelere, dokularına, görünüşlere ve içindeki fosillere göre isimlendirilmektedir. Çapları 2 mm den büyük olan çakılların doğal bir çimento ile birleşmesinden oluşan taşlara konglomera denilmektedir. Konglomeralarda çakılların çapları, bileşimi sertlikleri ve çimento maddesinin özellikleri farklı olabilmektedir. Konglomeraların mermer olarak kullanılabilmeleri için çakıl aralarının tamamen çimento malzemesi ile dolu olması ve çimentoyla çakılın yaklaşık aynı sertlikte olması gerekmektedir. Doğal bir çimento maddesi ile bağlanan bu çakıllar köşeli olursa taş breş adını alırlar. Konglomeralarda aranan özellikler breşler için de geçerlidir (Görgülü, 1994). 2.3.1.2. Başkalaşım Tipi Mermerler Başkalaşım tipi mermerlere hakiki mermerler denilmektedir. Hakiki mermerler, kalker ve dolomitik kalkerlerin ısı ve basınç altında başkalaşıma uğrayarak yeniden kristalleşmesiyle oluşan metamorfik kayaçlar olarak tanımlanmaktadır. Kimyasal bileşiminde büyük oranda kalsiyum karbonat, daha düşük oranda magnezyum karbonat, yatağın oluşumuna bağlı olarak silis mineralleri ve mineral oksitleri içermektedir. Kalsiyum karbonat kristallerinden oluşanlarında genellikle % 95-96 oranında kalsit ve değişik oranlarda silis, silikat, feldspat, demir oksit, mangan oksit, florit ve organik maddelerde bulunabilmektedir (Arıkan, 1968). Mermerlerin sertliği 3 mohs civarında olup, rengi bileşiminde bulunan kalsiyum karbonattan ötürü beyazdır. Fakat yukarıda bahsedilen yabancı maddeler mermerlerin sertliğine ve rengine etki ederek çeşitlenmesine neden olmaktadır. Mermerlerin bünyelerinde genellikle damarlara rastlanmaktadır. Bu damarlar mermerlerin rengi ile uyumlu ve güzel görünümlü ise mermerlerin değerlerini artırmaktadırlar. 11

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kazım ÖZCAN Başkalaşım tipi mermerlerin mikroskop altında incelendiğinde, birbirlerine sıkıca kenetlenmiş kalsit kristallerinde oluştuğu gözlenmektedir. Bu kristaller oluşum sırasındaki soğuma hızı ile ters olarak çeşitli büyüklüklerde meydana gelmektedirler. Bahsedilen kristal boyutu küçük ise mermerin sertlik, sağlamlık parlama yeteneği artmaktadır. Kalsit kristalleri büyük boyutlu ise mermerin dayanımı azalmakta, yumuşak ve mat bir hal almaktadır (Görgülü, 1994). 2.3.1.3. Çökelme Tipi Mermerler (Traverten ve Oniksler) 2.3.1.3.(1). Travertenler Traverten mermerleri çökelme tipi mermerler grubuna girmektedirler. Travertenler, kalsiyum bikarbonatlı sıcak kaynak sularının bıraktıkları çökeller olarak tanımlanmaktadır. Bu tür suların geçtiği yerlerde gözenekli, hafif taşlar meydana gelmektedir. Bu taşların çok delikli, hafif ve fazla miktarda organik maddeler ihtiva edenlerine kalker tüfü, az boşluklu ve daha yoğun olanlarına traverten adı verilmektedir. Üretimi, işlenmesi, kesilmesi çok kolay olup, beyaz, kirli beyaz, krem, açık ve koyu sarı gibi çeşitli renklerde bol olarak bulunması bu kayaçların yaygın olarak kullanılmasını sağlamaktadır (Arıkan, 1968). Travertenlerin çok yüksek gözenekli olanlarının yanında delikli ve yarıklı olanları da vardır. Bu boşluklar travertenlerin sağlamlığını fazla etkilemez. Diğer taraftan düşey zeminlere döşenirken boşluklar harçla dolduğundan daha kolay sağlamlaştırılabilir. Mermer tanımına göre bir kayacın mermer olarak nitelendirilmesi için parlatılabilmesi gerekmektedir. Bunun için travertenler de parlatılarak mermer sınıfına sokulmaya çalışılmaktadır. Travertenler mermerler ile aynı alanlarda kullanılmakta, ancak mermerden daha az dayanıklı, parlatma ve cila kabul etme özelliği daha düşük ve yüzey şartlarında daha kolay ayrıştığı için kullanımı biraz daha sınırlıdır. Gözenekli olmasından dolayı güzel görünüm verdiği için binaların iç ve dış kaplamalarında tercih edilmektedir. Travertenlerin ocak ve fabrika işletmeciliği mermerler ile aynı şekilde yapılmaktadır. 12

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kazım ÖZCAN 2.3.1.3.(2). Oniksler Kalsiyum karbonatlı kaynak sularının sıcaklığı düşükse çökelme ve kristalizasyon daha geç olmaktadır. Bu şekilde oluşan taş daha ince kristalli, kompakt ve yarı saydam olup, bu taşlara oniks mermeri, albatr (alabaster) veya su mermeri adı verilmektedir (Görgülü, 1994). Oniks mermerleri genellikle beyaz, sarı, yeşil renklerde olup, yarı saydam olabilmektedirler. Tek renkte olduğu gibi değişik renkler gösteren bantlar, damarlar v.b. hallerde de olabilirler. Çok renkli oniksler breşimsi yapıda olup renk verici maddeler çeşitli mineral parçalarıdır. Oniks mermerleri, kristalleri birbirine sıkı şekilde bağlı olduğundan oldukça sert olabilmektedir. Yapılarında bulunan silikatlar sertliklerini artırmaktadır. Ayrıca oniks mermerleri çok iyi cila kabul etmeleri ve görünüşlerinin güzelliği nedeniyle çok kıymetli mermerlerdir. Hakiki oniks, bileşimi silis olan akik (kalsedon) taşı olup, süs eşyası ve mücevher yapımında kullanılmaktadır. Oniks mermeri ise esas olarak kalsiyum karbonattan ibaret olup, yalnızca görünümü bu taşa benzediğinden bu adla anılmaktadır (Görgülü, 1994). 2.3.1.4. Mağmatik Kökenli Mermerler Derinlerde veya yeryüzünde çıkan magmanın soğuması ve kristalleşmesi ile oluşan kayaçlara mağmatik kayaçlar denilmektedir. Mağmatik kayaçlardan mermercilikte en yaygın olarak kullanılanları; granit, serpantinit, diyabaz, lösitli siyenit, siyenit ve granodiyorittir. Granitler sert olduklarından işlenmeleri güç olup, yarılma hassasiyetleri yüksek olmaktadır. İyi cila kabul etmeleri, cilalarını uzun süre korumaları ve sağlamlıkları nedeniyle tercih edilen mermer cinslerinin başında gelmektedirler. İşlenmesi güç olan diabazlar ise mermer piyasasında renklerinin güzelliği, dayanıklılığı, cila alma özelliği ve cilalarını çok uzun süre korumaları nedeniyle aranan değerli bir taştır. Lösitli siyenit birçok özellikleriyle granite benzemektedir. 13

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kazım ÖZCAN Aynı kullanım alanlarına sahip olup, cila alma özelliği granite göre daha iyidir. Serpantinitin rengi çeşitli tonlarda yeşil ve sarımsı, kırmızı-kahverengi, siyahımsı olabilmektedir. Farklı renkler nedeniyle genellikle lekeli, alacalı bir görünüşe sahiptir. Sertliklerinin yüksek olması nedeniyle işlenmesi güç olan serpantinitlerin cila alma ve koruma kapasiteleri çok yüksektir. Sertlikleri, dayanıklı olmaları ve cilalandıktan sonra uzun süre cilalarını koruyabilmeleri nedeniyle özellikle zemin kaplama, sütun ve anıt inşaatlarında tercih edilen sınıftır (Görgülü, 1994). 2.3.2. Mermerlerin Kullanım Alanları ve Bazı Özellikleri Mermerlerin kullanım yerlerinin belirlenmesine birçok faktör etki etmektedir. Bu nedenle mermere ait fiziksel, jeomekanik, kimyasal ve mineralojik özelliklerini tanımlayan bazı deneylerin yapılmış olması gerekmektedir. Doğru seçim, mermerin araştırılan niteliklerinin beklenen standartlara uymasıyla mümkün olmaktadır (Vardar, 1990). Mermerlerin başlıca kullanım alanları; taşıyıcı yapı elemanı (kolon, sütun, kiriş ve sarak), taşıyıcı konsol ve merdiven basamağı, duvar kaplaması, taban kaplaması, çatı kaplaması, tezgah, masa üstü, iç dekorasyon, plastik sanatlar, heykel ve büst olmaktadır (Vardar, 1990). Mermerlerde aranan özellikler; renk ve desen homojenliği, blok verme ve kesilip cilalanabilirlik, atmosferik ve kimyasal etkilere dayanım, çeşitli jeomekanik ve fiziksel özellikler diye genellenmektedir. Mermerlerin en önemli özellikleri renkleri olup, estetik amaçlarla kullanılan endüstriyel hammaddeler sınıfında yer almaktadırlar. Bu nedenle bir taşın ticari anlamda mermer sayılabilmesi için öncelikle renginin cazip olması gerekmektedir. Mermerler tek renk olabildikleri gibi, değişik renkler gösteren bantlar, damarlar, benekler halinde çeşitli desenlerde olabilmektedirler. Bununla birlikte mermerlerin renk ve desen yönünden arzu edilen homojenliğe sahip olmaları istenir, yani bir yataktan alınan mermerlerin sürekli olarak, yatağın her yerinde aynı renk ve desende olması arzu edilmektedir (Ersoy, 1991). 14

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kazım ÖZCAN Mermerlerin belirli boyutların üzerinde çatlaksız ve kırıksız blok vermeleri, bu blokların çeşitli kalınlıklarda plaka kesilebilmesi ve kesilen plakaların parlatma işlemleri sonunda düzgün olarak cila alması gerekmektedir. T.S.E. (1977), T.S. 1910 a göre kaplama taşı olarak kullanılan mermerlerde belirlenmesi gereken fiziksel ve jeomekanik özellikler; özgül ağırlık, ağırlıkça su emme, görünür gözeneklilik, tek eksenli basınç dayanımı, eğilmede çekme dayanımı, don sonu basınç dayanımı azalması, darbe dayanımı ve aşınma dayanımı olup, bu özellikler T.S.E. (1987), T.S. 699 da belirtilen deney metotlarına göre belirlenmektedir (Ersoy, 1991). Mermerlerin önemli bir diğer özelliği de gözeneklilikleridir. Mermerlerin gözenekliliği düşük olması gerekmektedir. Gözenekliliğin çok olması su emme yoluyla renk bozulmalarına ve donma ile çatlamalara neden olabilmektedir. İyi kalitede olan mermerlerde gözeneklilik % 0,0002 ile % 0,5 arasında değişmektedir. T.S.E. (1977), T.S. 1910 a göre kaplama taşı olarak kullanılan kayaçlarda gözeneklilik % 2 yi geçmemelidir. Travertenler için ise bu değer en çok % 12 dir (Ersoy, 1991). Mermerlerin çözülmesi, özellikle dış kaplama malzemesi olarak kullanılanlar için önemli bir nokta olmaktadır. Atmosfer şartları altında zamanla yavaşta olsa kimyasal ve fiziksel etkilerle değişmeye uğramaktadırlar. Çözülme şiddeti her mermerde aynı olmayıp, mermerlerin kimyasal bileşimi, yapısı su emme kabiliyetine göre değişmektedir. Az su emen mermerler binaların dış kaplamaları için ideal olmaktadırlar. Aynı standarda göre atmosfer basıncı altında mermerlerde su emme yeteneği % 0,75 den az olmalıdır. Travertenler de ise bu değerin % 7,5 i geçmemesi istenmektedir (Ersoy, 1991). Mermerler kullanım yerlerine bağlı olarak çeşitli kuvvetlerin etkisi altında kalmaktadırlar. Bu nedenle mermerlerin kullanım yerlerine uygunluklarının belirlenmesi amacıyla bu kuvvetlere karşı dayanımlarının belirlenmesi gerekmektedir. T.S.E. (1977), T.S. 2513 e göre mermerlerde aranan minimum basınç dayanımları; başkalaşım tipi mermerlerde 49,05 MPa, kalkerlerde ve travertenler de 34,34 MPa, granit, siyenit, diyabaz gibi sert taşlarda ise 117,72 MPa dır. Yine aynı standarda göre mermerlerin minimum çekme dayanımları; başkalaşım 15

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kazım ÖZCAN tipi mermerlerde 4,9 MPa, kalkerlerde ve travertenler de 2,95 MPa, siyenit ve diyabaz gibi sert kayaçlarda 7,36 MPa dır. İnşaat sektöründe binaların dış yüzeylerinin kaplandığı mermerlerin emdiği suyun donması sonucu zamanla basınç dayanımında bir azalma görülmektedir. T.S.E. (1977), T.S. 1910 a göre kaplama malzemesi olarak kullanılacak mermerlerin don sonu basınç dayanımı azalması %5 den çok olmamalıdır. Mermerler kullanım yerlerinin her birinde darbe kuvvetlerine maruz kalabilmektedirler. T.S.E. (1977), T.S. 1910 da kaplama malzemesi olacak kullanılacak mermerlerin darbe dayanımlarının en az 30 kgf/cm 3 olması gerektiği belirtilmektedir. Mermerler, taban döşemeleri ve merdivenlerde aşınmaya maruz kalabilmektedirler. Bu nedenle mermerlerin belli bir aşınma dayanımına sahip olmaları istenmektedir. T.S.E. (1977), T.S. 1910 a göre bu değerin 15 cm 3 /50 cm 2 (50 cm 2 alanda, 440 devir sonucu oluşan aşınma) den fazla olmaması istenmektedir. Yine aynı standartlarda mermerlerin açık hava şartlarına ve paslanmaya karşı dayanıklı olması gerektiği de belirtilmektedir. 2.3.3. Mermer İşletme Yöntemleri Mermer ocaklarında mermer üretimi için, kayacın özelliklerine, kalınlıklarına duruş pozisyonlarına göre kesimler planlanmaktadır. Kayaçların mekanik ve fiziksel özelliklerine göre de blok kesim makineleri belirlenir. Ocaklarda kullanılacak makinelerin dizaynlarını bilmek, işletmenin verimliliğini artırmanın yanında makinelerin ömürlerinin uzaması demektir (Karakuş, 1999). Üretim metotları açık ocak ve yer altı işletmeleri olarak iki şekilde incelenir. Ocakta üretime geçilebilmesi için işletilecek mermerin yeterli miktarda ve kalitede olması istenmektedir. Kaliteden kasıt, renk, desen, sertlik, sağlamlık, dış etkenlere dayanıklılık, homojenlik, işlenebilirlik (kesilip, parlatılabilme) gibi özelliklerdir. Yeterli rezervde ve istenilen kalitede bulunan bir mermer yatağının, ocak 16

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kazım ÖZCAN açılarak ekonomik olarak işletilebilmesi için ek birtakım özellikleri de içermesi gerekir. Bu özelliklerin başında mermerlerin yapısı ile ilgili olanları gelmektedir. Yapısal özellikler olarak bilinen bu özellikler şöyle sıralanabilir: I-Tabaka durumu, II-Çatlak durumu, III-Faylanma durumu, IV-Kıvrımlanma durumu, V-Erime boşlukları,mağaralar, VI-Yer altı suyu durumu, VII-Örtü malzemesi kalınlığı, VIII-Ayrışmış zonun kalınlığı, IX-Bünyesindeki yabancı madde varlığı. Tüm bu kriterlerin değerlendirilmesinden sonra işletme metodu seçilerek üretime geçilebilmektedir. Üretimi tamamlanan bloklar ya vinç sistemi yardımıyla ya da oluşturulan rampalardan yükleyiciler ile kamyonlara yüklenerek fabrikalara taşınmaktadır (Görgülü, 1994). Mermer işletme yöntemi ve mermerlerin arazideki görünümü Şekil 2.2 de verilmiştir. Şekil 2.2. Karabük-Eflani Mevkiine Ait Mermer Ocağından Bir Görünüm 17

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kazım ÖZCAN Bloğun kamyona yükleme işleminin ataşman takılmış yükleyici ile yapılması bloğu alma ve yükleme sırasında bloğun çatlama ve kırılma gibi zararlar görebilmesi açısından istenmeyen bir durumdur. Ayrıca bloğu kamyona yükleme sırasında yerleştirmede yardımcı olması gereken bir personelin olması ve kamyon üzerinde yükleyici operatörüne yön göstermesi de gerekmektedir. Bu durumda işçi güvenliği açısından tehlike arz etmektedir. Bu yüzden ideal olan vinç ile yüklemedir. 2.3.4. Açık Ocak Mermer İşletme Yöntemleri Mermer ocak işletmeciliğinde, rezervi hesaplanmış, ekonomik ömrü belirlenmiş, tüm detay çalışmalarla ocak başlama yeri belirlenmiş olan bir mermer ocağında yapılacak ilk işlem, ocak işletme yönteminin belirlenmesidir. Aynı zamanda uygulanacak işletme yöntemi mermer ocağının doğası ile de direkt ilgilidir. Ocak işletmesinden üretilen mermer blokların biçilerek dilimlere ayrılması mermer kesme ve işleme tesislerinde yani mermer fabrikasında yapılır. Biçilen her mermer dilimine levha (plaka) denilmektedir. Mermer ocaklarından düzgün geometrik şekillerde mermer fabrikasına gelen bloklar çeşitli makine ve teçhizat kullanılarak kesilmekte ve kesilerek levha mermer haline gelen mermer istenilen boyutlarda küçültülerek pürüzlü yüzeyler silinerek pürüzsüz duruma getirilip parlatılmak üzere piyasaya sunulmaktadır. Mermer bloğunun mineralojik ve fiziksel özelliğine göre kesme sistemleri seçilmektedir. Genel olarak lama (testere) ve disk (daire) ile kesen makine sistemleri olarak ikiye ayrılır. Lama (testere) ile kesen makinelere katrak denilmektedir. Katrakla blok kesme sistemi, raylar üzerinde hareket edebilen çerçeveli araba üzerine sağlam ve sarsıntıdan etkilenmeyecek şekilde yerleştirilen mermer blokları üzerinde ayrı bir tablaya monte edilmiş lamalar (testere, bıçak) bulunur. Lamalı bir tablaya çevirici bir kuvvet tarafından doğrusal hareket verilerek mermer bloğunun üzerinde bir sürtünme sağlanır. Bu şekilde derinlemesine kesilme meydana gelir. Lama tablası sabit olduğu gibi yukarıdan aşağıya hareket ettirilen katrak tipleri de vardır. Ayrıca lamalar yatay veya dikey hareketli de olabilir. Katrağın lamalardaki 18

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kazım ÖZCAN konumu ve kullanılan lama çeşitlerine göre tipleri vardır. Büyüklükleri de çok çeşitlidir. Mermer ocak işletmeciliğinde amaç, kaliteli, sağlam ve piyasanın talebi olan mermer ürünlerinin üretilmesidir. Mermer ocaklarında iki türlü işletme yöntemi uygulanmaktadır. Bunlardan birincisi açık ocak, ikincisi ise kapalı ocak (yeraltı ocağı) şeklindedir. Mermer ocaklarında işletme yöntemi seçilirken arazinin durumu büyük rol oynar. Mermer ocakları işletmeye alınırken jeolojik olarak kırık, çatlak sistemleri, jeolojik yapılar ve mermerin renk ve desenlerinin yönlere göre değişimi göz önüne alınarak ocak işletmeciliği yapılmalıdır. Kayaç durumu, arazi durumu ve jeolojik yapılara göre işletme yöntemi seçilmelidir. Mermer ocak işletmeciliğinde kullanılan üretim yöntemleri kullanılan makine ve ekipmanlarla adlandırılmıştır. Söz konusu yöntemlerden söz ederken hiç bir yöntemin tek başına kullanılmadığı görülmektedir. Yani modem makinenin yanında eski yöntemlerdeki alet ve ekipmanlar da kullanılmaktadır. Dolayısıyla yöntemler belirli ana başlıklar altında belirtilmesine rağmen tek başlarına birer işletme yöntemi olamayacağı unutulmamalıdır. Mermer ocak işletmeciliğinde uygulanan yöntemlerini şu ana başlıklar altında incelemek mümkündür. Bunlar: A. Klasik Mermer Üretim Yöntemleri 1. El ile üretim yöntemi, 2. Patlayıcı maddelerle üretim yöntemi, 3. Basınçlı hava ile üretim yöntemi, 4. Delme-Kamalama ile üretim yöntemi, 5. Kanal açma makineleri ile üretim yöntemi, 6. Kumlu tel kesme makineleri ile üretim yöntemi. B. Modern makine ve ekipmanlarla yapılan üretim yöntemleri, 1. Zincirli taş kesme makineleri ile üretim yöntemi, 2. Elmas telle kesme üretim yöntemi. C. Deneme aşamasındaki üretim yöntemleri, 1. Laser ışınları ile kesme üretim yöntemi, 19

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kazım ÖZCAN 2. Basınçlı su ile (su jeti ile) kesme üretim yöntemi, 3. Ateş ile yakma üretim yöntemi. Yukarıda görüldüğü gibi tek başlarına birer üretim yöntemi gibi görülmelerine rağmen mermer ocaklarında uygulanan üretim yöntemleri aslında bu yöntemlerin değişik şekilde karıştırılması sonucunda ortaya çıkmaktadır. Türkiye'de ilk defa 1983 yılında Afyonkarahisar ili, İscehisar ilçesinde elmas tel kesme makinaları ile mermer üretimi gerçekleştirilmiştir. İscehisar bölgesinde kullanılan elmas tel kesme yöntemi günümüzde halen tercih edilen en yaygın mermer üretim yöntemi olarak bilinmektedir. 2.3.4.1. Elmas Tel Kesme Makineleri ile Üretim Yöntemi Ülkemizde var olan mevcut mermer kaynaklarının en iyi şekilde değerlendirilmesi için diğer üretim yöntemleri yerlerini kısa sürede elmas telle kesmeye bırakmaktadır. Elmas telle kesme üretim yönteminde en önemli husus elmas tel kesme makinesini kullanacak teknik elemanın bulunmasıdır. Bu makineler mutlak suretle işin ehli tarafından kullanılmalıdır. Bu makineleri her operatörün aynı başarı ile kullanabileceği düşünülmemelidir. Elmas tel kesme makineleri dizel ve elektrikli olmak üzere kullandıkları enerji türüne göre iki gruba ayrılır. Elektrikli olanlar kullanılmalarının kolay ve ekonomik olmaları nedeniyle tercih edilirler Bu katraklar da çelik lamalı kumlu katraklarla aynı esasa göre çalışırlar. Konstrüksiyon bakımından hiçbir fark göstermezler. Ancak, kesme işlemi elmas soketli lamalarla yapılır. Çelik lamaların mermer yüzeyine gelen kısmında elmas parçaları içeren vidyeli çelik uçlar (soket) monte edilmiştir. Kesme işlemi bu elmas soketler ile yapılır. Katrağın kesmesi anında bol su kullanılır. Elmas lamalı katrakların kesme hızları saatte 5-40 cm arasındadır. Kumlu katrağa göre normal mermerde 10-20 katı fazla olmaktadır. Bunun için sert olanlar dışında mermerlerin elmas katraklarda kesilmesi tercih edilir. 20

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kazım ÖZCAN Elmas lamalı katrağın, lama beşiğinin durumuna göre; yatay lama beşikli ve dikey lama beşikli olarak çeşitleri vardır. Ayrıca, blok sabit, yukarı hareketli tipleri de bulunur. Bu tiplerin kesme randımanları ve kullanılması kesilecek mermerin özelliklerine göre seçilmektedir. Elmas telle kesme yönteminin temeli, deliciler ile delinen deliklerden geçirilen ve üzerinde elmas boncuklar bulunan tel yardımıyla daha önce belirlenen mermer bloğunun ana kütleden ayrılmasını sağlamaktır (Şekil 2.3). Şekil 2.3 Elmas Tel Kesme Yönteminin Sembolik Olarak Görünümü Mermer ocak işletmeciliğinde elmas telle kesme yönteminin uygulanması; ekonomikliği, pratik oluşu ve üretim hızının yüksek oluşundan dolayı en elverişli yöntemlerden birisidir. 2.3.5. Doğal Yapı Taşlarında Kullanılan Standartlar Doğal yapı taşlarının mekanik özellikleri, bu kayaçların kullanım alanlarının belirlenmesi dışında, ocak ve fabrikalardaki üretim verimliliği üzerinde de oldukça önemli rol oynamaktadırlar. Doğal yapıtaşlarının mekanik özelliklerinin belirlenmesi amacıyla Türk Standartlarında belirtilen bir seri laboratuar deneyi yapılmalıdır. Mermer ocakları içerisinde yatay ve düşey yönlerde renk, desen ve dokusal özellikler açısından farklılıklar gözlenmesi nedeniyle, aynı ocaktan mermer sektöründe, farklı isimlerle bilinen mermerler üretilmektedir. Bu nedenle laboratuar deneyleri, aynı 21

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kazım ÖZCAN ocak içerisinde, renk ve desen açısından farklılıklar sunan, değişik mermer seviyeleri üzerinde de tekrarlanmalıdır (Ürünveren, 2008). Aşağıda Çizelge 2.1'de TS 2513, Çizelge 2.2'de TS 1910, Çizelge 2.3'da TS 10449 ve Çizelge 2.4'de ASTM (C97, C170, C99, C241)'ye göre mermerlerin sahip olmaları gereken fiziksel ve mekanik özelliklerin sınır değerleri verilmektedir. Çizelge 2.1. Kayaçların Doğal Yapı Taşı Olarak Kullanılabilmesi İçin Sahip 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 Aşınma Direnci (cm 3 /50 cm 2 ) < 15 Darbe Direnci (Kgcm/cm 3 ) > 6 Çizelge 2.2. 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 Aşınma Direnci (cm 3 /50 cm 2 ) < 15 Don Sonrası Ağırlık Kaybı (%) < 5 22

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kazım ÖZCAN Çizelge 2.3. Mermer ve Kalsiyum Karbonat Bileşimli Kayaçların Doğal Yapı Taşı Olarak Kullanılabilmesi İçin 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 ) (Döşeme) Tek Eksenli Basınç Direnci (kg/cm 2 ) (Kaplama) >500 >300 Doluluk Oranı(%) Don Sonrası Ağırlık kaybı (%) > 98 Eğilme Direnci (kg/cm 2 ) > 60 < 1 Don Sonrası Basınç Direnci (kg/cm 2 ) > 300 Böhme Yüzeysel Aşınma Direnci (cm 3 /50 cm 2 ) (Döşeme) <15 Böhme Yüzeysel Aşınma Direnci (cm 3 /50 cm 2 ) (Kaplama) <25 Darbe Dayanımı (Kgcm/cm 3 )(Döşeme) DarbeDayanımı(Kgcm/cm 3 )(Kaplama) >6 >4 23

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Kazım ÖZCAN Çizelge 2.4. Kayaçların Doğal Yapı Taşı Olarak Kullanılabilmesi İçin Sahip Olmaları Gereken Fiziksel ve Mekanik Özelliklerinin Sınır Değerleri (ASTM C97, C170, C99, C241) Fiziksel ve Mekanik Özellikler Ağırlıkça Su Emme, (Maks.) (%) Sınır Değerler Sınıflandırma ASTM Test Metodu 0.75 I, II, III, IV C97 2.595 I Kalsit C97 Birim Hacim Ağırlık, 2.800 II Dolomit (Min.) (gr/cm 3 ) 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 Aşınma Direnci (cm 3 /50cm 2 ) 10 I, II, III, IV C241 24

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN 3. MATERYAL VE METOD 3.1. Meteryal 3.1.1. Çalışma Sahası Hakkında Bilgiler Çalışma alanı, Karabük il sınırları içerisindeki Eflani İlçesi'nde faaliyet gösteren Taş ve mermer ocaklarıdır. Eflani taş ve mermer ocakları, Karabük- Eflani yolu üzerinde yer almaktadır. Eflani İlçesine ulaşım Eflani yol ayrımına kadar Karabük-Bartın karayolu ile sağlanmaktadır. Eflani yol ayrımından Eflani İlçesine kadar asfalt yolla ulaşım sağlanmaktadır. Taş ve mermer ocaklarına ulaşım sorunu yoktur. Çalışma alanının 1/500.000 ölçekli genel jeoloji haritası Şekil 3,1 de gösterilmiştir. Batı Karadeniz bölgesi doğuda Orta Karadeniz bölgesi, batıda Marmara bölgesi, güneyde ise İç Anadolu bölgesi ile karma olan bir bölgedir. Bölgenin kuzeyinin tamamı sahil şerididir. Bölge idari bakımdan Zonguldak, Kastamonu, Karabük, Bartın, Sinop, Düzce ve Bolu illerini kapsamaktadır. 3.1.2. Çalışma Alanı Jeolojisi 3.1.2.1. Genel Jeoloji Karadeniz Bölgesi batı bölümünde yer alan Karabük ve çevresinde, Birinci zamandan, Kuvaterner'e kadar değişik yaşlarda, pek çok litolojik birim gözlenmektedir (Şekil 3.2.). Bölgede temel birimleri oluşturan, Paleozoik yaşlı Formasyonlar, batıda, kuzeyde ve doğuda sınırlı alanlarda yüzeylenmiştir. Temel birimler üzerine gelen Mezozoik yaşlı birimler, İnaltı Formasyonu kireçtaşları olarak ve Ulus Formasyonu da fliş serisi olarak temsil edilmişlerdir. En üstte yatay ve yataya yakın katmanlı birimler Senozoyik yaşlı Formasyonlardan oluşmuştur. Akarsu vadilerinde Kuvaterner yaşlı alüvyon çökelleri en genç birimleri oluşturur (Şekil 3.2.). 25

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN Şekil 3.1. İnceleme Alanı Ve Yakın Çevresine Ait 1/500.000 Ölçekli Genel Jeoloji Haritası(MTA, Ankara,1964). 26

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN Şekil 3.2. İnceleme Alanı Genel Jeoloji Haritasına Ait Açıklamalar 27

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN 3.1.2.2. Stratigrafik Jeoloji Eflani, Karabük iline bağlı, arazi yapısı bakımından iki farklı arazi kesiminden oluşmaktadır. Kuzeyde Çal Köyünün Mahmut Kırma tepe(1088 m), Kaletepe (1097m), Alataştepe (1117 m), Kösüreliktepe (1150m), Kartınaltı tepe (1102m), Çoban kuyusu tepe (1084m), Güneyde Kızılgüney tepe (8176) (Soğucak köyünün güneyinde) Karlıtepe (938 m) (Müftüler köyünün kuzeyinde), Alakandı tepe (1056m) (Kavak köyünün kuzeyinde), Güneyinde kalan ve ova köyleri olrak bilinen Karataş, Akçakese, ovaçalış, Ovaşehler, Soğucak, Hacışaban, Bağlıca ve Kutluören köyleri Kuzeyden güneye doğru uzanan bir dere içerisinde yer alır ve Ovacuma bölgesine kadar uzanır. Diğer bölgeler arazi yapısı bakımından benzerlik gösterir. Genelde küçük düzlük ve tepelerden oluşur. Orta kısmda 3 adet gölet mevcuttur. Arazi tepelerde sert ve kayalık olup, diğer bölgeler yumuşak bir yapıya sahiptir. İlçeye gelen bütün yollar asfalt olup, yaz-kış ulaşım mümkündür. İnceleme alanı ve dolayında, yukarda da belirtildiği gibi, farklı devirlere ait jeolojik birimler geniş alanlarda yayılmıştır. Farklı ortamlarda, farklı litolojik özelliklerde oluşan bu birimler, farklı zamanlardaki tektonik olaylarla, kıvrılmışlar, kırılmışlar, yer yer yükselimleri yer yer de çöküntü alanlarını meydana getirmişlerdir. Birinci Zaman dan Kuvaterner e kadar istiflenmiş bu formasyonların, temelden üste doğru, diziliş ve inceleme alanında yayılışları kısaca aşağıda tanımlanmıştır. 3.1.2.3. Tortul Birimler Birinci Zaman (Paleozoyik) İnceleme alanında sınırlı alanlarda yüzeylenen Paleozoyik yaşlı temel birimler, batıda, kuzeyde ve kuzeydoğuda olmak üzere üç ayrı grupta görülmektedir. 3.1.2.3.(1). Kartal Formasyonu (D 1 ) (Devoniyen) Mavimsi gri renkli siltli çamurtaşı, boz renkli şeyl, marn, siltli kumlu kireçtaşı seviyelerinden oluşan ve Alt Devoniyen yaşlı olarak kabul edilen bu seri, doğuda Eflani - Araç arasında yer alan Karadere istifinde görülmektedir. Kuzeyde, Kurtgelişi 28

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN Tepe ve Sarı Çiçek Tepe kuzeyinde ve batıda da Karabük Yenice arasında, Yenice Vadisi yamaçlarında da bu temel yer yer yüzeylenmektedir. Kolay aşınabilir litolojileri ile yumuşak bir topografya sunan birimin, üst seviyelerinde dolomit katmanlarının kalınlıklarının artması ve ardalanan diğer litolojilerin kaybolması ile, Kartal Formasyonu Yılanlı Formasyonu'na geçiş gösterir. 3.1.2.3.(2). Yılanlı Formasyonu (D 2 ) (Devon-Karbonifer) Koyu gri, siyahımsı gri renkli dolomit ve dolomitik kireçtaşlarından oluşan Yılanlı Formasyonu, Kartal Formasyonu ile birlikte temel birimlerinin yüzeylendiği alanlarda Kartal Formasyonu'nun üst seviyesi olarak geliştiği görülmektedir. Bu birimin yaşı, Devoniyen-Karbonifer olarak saptanmıştır. Genelde bölgede geniş alanlar kaplayan daha genç Mezozoyik ve Senozoyik yaşlı birimlerle örtülmüştür. Bölgedeki farklı alanlardaki yüzleklerinde aynı litolojik özellikleri gösterir. Dolomitik kireçtaşı olarak tanımlanmıştır. Bu kireçtaşları çok sert, bol kalsit damarlı ve koyu gri renklidir. Üzerlerine, İnaltı Kireçtaşları ve diğer daha genç birimler uyumsuz olarak gelir. 3.1.2.4. İkinci Zaman (Mezosoyik) 3.1.2.4.(1). İnaltı Formasyonu (Jk 1 ) (Jura-Kretase) Proje alanı ve dolayında yaygın yüzlekleri görülen, kuzeydoğuya doğru havza dışında da geniş alanlar kaplayan İnaltı Formasyonu, karstik özellikler gösteren katmanlı kireçtaşlarından oluşmuştur. Safranbolu'nun doğusunda, Konarı Köyünden itibaren, Asarkayası Dere Vadisi boyunca geniş alanlarda yüzeylenmişlerdir. Bu yörede kuzey kesimde, kireçtaşı yüzlekleri üzerinde, düden, mağra, lapiye ve karstik kaynak gibi, yaygın karst oluşumları gözlenmektedir. Karabük'ün kuzeyinde, Manastır Tepe (1,555 m), Kuru Doruk Tepe (1,378 m), Erenler Tepe (1,735 m) gibi yüksek topografyayı oluşturan alanlar tamamen bu karstik kireçtaşları ile kaplanmıştır. Bu kireçtaşı 29

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN yüzleklerinin doğu dokanaklarından, Gürleyik, Hızar ve Mağara Kaynakları boşalmaktadır. Karabük doğusunda, Yenice'ye doğru Yenice Vadisi boyunca, genç Tersiyer yaşlı tortul birimlerin altında aynı karstik kireçtaşları yer almaktadır. İnaltı Formasyonu olarak adlandırılan karstik kireçtaşları, mavimsi gri, grimsi boz, yer yer siyahımsı gri renkli, erime boşluklarının dışında, gözeneksiz, kalın, çok kalın katmanlıdır. Kireçtaşları midye kabuğu şeklinde kırılmalıdır. Yılanlı Formasyonu'nun dolomitik kireçtaşları üzerinde açık rengi ile ayırt edilmektedir. Karst yapısı ile belirgin olan birimin üst dokanağı Ulus Formasyonu ile uyumsuz olarak görülür. Daha doğuda, Devrakani Havzasında bu geçişler uyumlu olarak görülmüştür. 3.1.2.4.(2). Ulus Formasyonu (K 3 ) (Kretase) Çalışma sahasında, jeolojik haritada da görüldüğü gibi, Karabük ve Safranbolu dolayında, İnaltı Formasyonu üzerinde geniş alanlar kaplamaktadır. Fliş fasiyesinde gelişmiş olan Ulus Formasyonu, şeyl, marn, silttaşı, kumtaşı, konglomera ve kireçtaşı litolojilerinden oluşmuştur. Şeyl seviyeleri, gri, mavimsi-yeşilimsi gri, boz renkli, yer yer alt seviyelerde silisli, üste doğru da karbonatlıdır. Kumtaşı ve silttaşları, boz, gri, kahvemsi gri renkli, ince-orta kalın katmanlı, keskin köşeli kırılmalı, orta-iyi derece boylamalı ve polijenik elemanlıdır. Genelde fliş seviyeleri yumuşak dokusuyla yayvan bir topografya oluşturmuştur. Bu yayvan topografyada, dallı dağınık bir akarsu şebekesi gelişmiştir. İnaltı Formasyonu ve diğer daha eski temel birimler üzerine uyumsuz olarak gelen birimi, daha genç birimler örtmektedir. Ayrı bir birim olarak işaretlenen alt seviyelerde, konglomera hakim litoloji olarak görülür. (k3a) Üst seviyelerde çamurtaşı, silttaşı ve kumtaşı hakim birimlerdir. Yer yer birim içinde, İnaltı kireçtaşı blokları, olistolitler olarak yer alır. 30

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN 3.1.2.5 Üçüncü Zaman (Senozoyik) 3.1.2.5.(1). Kılıçlar Formasyonu (T3) (Üst Paleosen-Eosen) Çalışma sahasında, Safranbolu ve doğusunda geniş alanlarda gözlenen, "Safranbolu Kireçtaşı" olarak da adlandırılan bu Formasyon, kireçtaşı ağırlıklı litolojik birimlerden oluşmuştur. İnaltı ve Ulus Formasyonları üzerinde transgresif olarak gelmiştir. Üste doğru Karabük Formasyonu ile dereceli geçişli olan birim, Neojen yaşlı çökeller tarafından örtülmüştür. Kılıçlar Formasyonu tabanda çakıltaşı, kırmızı renkli kumtaşı, karbonatlı kumtaşı litolojileri ile başlayan birm üste doğru tamamen kireçtaşlarına geçmektedir. Kireçtaşları,, krem, bej, beyaz, gri renkli, alt kesimlerde kalın, çok kalın, üste doğru orta kalın tabaka kalınlıklı, düzgün katmanlı, yer yer kumlu, bol fosillidir. Fosilli mikrit istiflenmiş biyomikrit, biyosparit tipli kireçtaşları tıkız, midye kabuğu şeklinde kırılımlı ve belirgin katmanlıdır. Eski çalışmalarda tanımlanan fosillere göre, Üst Palaosen - Orta Eosen yaşı verilmiştir. 3.1.2.5.(2). Karabük Formasyonu (T4) (Eosen) Proje alanında, Karabük'ten başlayarak, doğuya doğru Araç Çayı Vadisinin her iki tarafında yaygın görülen ve genellikle yeşilimsi marnlardan oluşan seviyeye, "Karabük Formasyonu" adı verilmiştir. Genelde kolay aşınabilen litolojisindendolayı, yayvan bir topografya oluşturmuştur. Genellikle bej, yeşilimsi, boz renkli marnlardan oluşan birim içinde, karbonat çimentolu, ince-orta katmanlı, gevşek tutturulmuş, yarı yuvarlak, yuvarlak taneli, iyi boylanmalı, yer yer çakıllı kumtaşları yer alır. Üst seviyelere doğru, kumtaşları konglomeralara geçiş gösterir. En üst seviyelerde, çamurtaşı ve silttaşları ile jipsli oluşuklar da gözlenir. Çalışmalarda tanımlanan fosillere göre, Alt-Orta Eosen yaşı belirlenmiştir. 31

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN 3.1.2.5.(3). Araç Formasyonu (T6) Karabük Formasyonu üzerine uyumlu olarak gelen, çamurtaşı, kiltaşı ve evaporit oluşuklarla başlayan bu Formasyon, kumtaşı, konglomera, marn, tüf, tüfit ve aglomera seviyeleri ardalanmasından oluşmuştur. Yataya yakın, 3-5 eğimli katmanlardan oluşur. Soğanlı Çayı güney ve kuzeyinde geniş alanlar kaplamıştır. Araç Çayı güney yakasında da, Karabük ile Araç arasında sürekli izlenir. 3.1.2.5.(4). Soğanlı Formasyonu (T7) (Üst Eosen) Karabük güneydoğusunda, Soğanlı Vadisi boyunca görülen kireçtaşları "Soğanlı Kireçtaşı" olarak Formasyon aşamasında tanımlanmıştır. Açık turuncu, krem renkli, sert, köşeli kırılmalı, altta orta-kalın, üste doğru ince-orta tabaka kalınlıklı, belirgin katmanlı, altta marn ve karbonatlı kiltaşı ara katkılı olan kireçtaşları, seyrek biyomikrit, istiflenmiş biyomikrit kaya tiplidir. Önceki çalışmalarda, fosil tanımlanmasından saptanan yaş Eosen'dir. 3.1.2.5.(5). Neojen Yaşlı Çökeller (T9) Araç Çayı kuzeyinde yer yer örtü olarak görülen, Neojen yaşlı çökeller, genelde düz ve yayvan sırtlar oluşturmuştur. Birim genelde gevşek tutturulmuş konglomera, kumtaşı, silttaşı, çamurtaşı ve yer yer de gölsel kireçtaşı litolojilerinden oluşur. 3.1.2.6. Dördüncü Zaman (Kuvaterner) Proje alanında, akarsu vadileri boyunca uzanan akarsu alüvyonları, bölgedeki aktüel çökelleri oluşturmuştur. Vadi alüvyonları pekişmemiş kum, çakıl, kil karmaşasından oluşmuştur. Soğanlı Çayı ve Araç Çayı üzerinde açılan araştırma sondaj kuyuları ve su sondaj kuyuları verilerine göre, Vadi alüvyonlarının kalınlığı 30 35 m yi bulmaktadır. 32

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN 3.1.2.6.(1). Mağmatik Kayaçlar Çalışma sahasının batısında, Karabük - Yenice arasında, Yenice Vadisi yamaçlarında görülen, Dirgene Granotoidleri ile güneydoğuda yüzeylenen Andıraz Granitleri, bölgedeki mağmatik kayaçları temsil ederler. Batıda yer alan Granotoidler, Paleozoyik yaşlı temel birimleri kat etmişlerdir. Kestiği birimleri farklı derecelerde değişikliğe uğratan mağmatik kayaçların, üst dokanağı Üst Jura-Kretase yaşlı İnaltı Kireçtaşları tarafından örtülmüştür. Bu ilişkileri nedeniyle Mezozoyik (Dogger) yaşlı olarak kabul edilmişlerdir. Doğuda Soğanlı Çayı Vadisinde Andıraz Baraj yeri dolayında yüzeylenen granitler, farklı özellik gösterirler. Bu mağmatik birim, granit, granodiorit karmaşığı şeklinde görülür. Bu bölgedeki mağmatik intrüzyonun, daha doğuda Kuzey Anadolu'da yaygın görülen, Kretase sonrası Laramiyen Orojenezi ile ilgili intrüzyon grubundan olduğu kabul edilmiştir. 3.1.2.7. Yapısal Jeoloji Proje alanında etkisi görülen tektonik hareketler, temel birimlerde çok farklı yönlerde gelişmiştir. Ancak çok geniş alanlar kaplayan Senozoyik yaşlı tortullarda, jeolojik haritada da görüldüğü gibi, tektonik hareketler doğu-batı doğrultulu olarak izlenir. 3.1.2.7.1. Faylar Proje alanı Kuzey Anadolu Fayı'nın kuzey bölümünde yer alır. İnceleme alanında, Karabük-Safranbolu yerleşim bölgesinin kuzey-batısında Mezozoyik ve Senozoyik yaşlı formasyonların dokanağı boyunca görülen Karabük Fayı, Kretase yaşlı birimleri Senozoyik yaşlı genç birimler üzerine iten bir ters fay olarak görülmüştür. İnceleme alanındaki tüm birimlerin üzerini Kuvaterner yaşlı alüvyon çökelleri ve yamaç molozları örtmektedir. Dere ve çay yataklarında bazen ince şeritler bazen de geniş alanlar kaplayan alüvyon oluşukları, değişik kayaçların 33

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN kil, şilt, kum, çakıl ve bloklarını kapsamaktadır. Yamaç molozu, inceleme alanında yüksek dalların yamaçları ve eteklerinde; plaj çökelleri ise önemli dere ve çayların deniz ile bilelim yerlerinde yer almaktadır. İnceleme alanı aktif olan doğrultu atımlı Kuzey Anadolu Fay Hattı'nın kuzeyinde yer almaktadır. Batı Karadeniz bölgesi, orojenik hareketlerin etkisinde kalarak yoğun kıvrımlaşma ve kırıklanmaya uğraşmıştır. Bölgede uzun ve devamlı bindirme fayları E-W veya NE-SW doğrultulu gelişmişlerdir. Bu fayların nedeni N-S veya NW-SE yönlü sıkı Ona veya gerilmeleridir. Bölgede gözlenen doerultu atımlı faylar ise kompresif ve tansiyonel kuvvetler sonucu oluşan normal ve ters fayların kenarlarında oldukça küçük ölçekli atımları olan fazlaca önemsenmeyen atımlar oluşturmaktadır. Çalışmaya konu taş ve mermer ocakları Şekil 2.1'de gösterilmiştir. Bu ocakları batıdan doğuya doğru sırasıyla 1: Karmonsan Madencilik, 2: HP Mermer, 3: Sönmezler Madencilik, 4: Esen Ticaret, 5:Topçuoğlu Mermer olarak sıralanmıştır. 3.2. Metod 3.2.1. Arazi Çalışmaları 2008 ve 2009 yılı kış ve bahar döneminde sürdürülen arazi çalışmalarında, çalışma konusu kireçtaşlarının bulunduğu bölgedeki 5 farklı ocak yerinde incelenmiştir. Her ocağın farklı aynalarından 3 er adet numune alınarak her ocak için ortalama değerler alınmıştır Araziden alınan örnekler laboratuarda çalışmak üzere uygun boyutlara getirilmek için mermer kesme atölyesinde işleme tabii tutulmuştur. 34

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN 3.2.2. Agregalar ile İlgili Laboratuar Çalışmaları 3.2.2.1. Agregalardan Numune Alma ve Deney Numunesi Hazırlama Yöntemi Numune: Kullanım amacına göre ilgili standardlarda belirtilen deneylerin uygulanabilmesini sağlayan nicelik ve nitelikteki agregadır (TS 707, 1980). Deney numunesi: Uygun yöntem ile küçültülerek, uygulanacak deney için yeterli miktara indirilmiş numune kümesi ve numune kümeler topluluğudur (TS 707, 1980). Agregalardan alınacak numunelerin alım şekli ve miktarı malzemenin gerçek karakterini ve durumunu örnekleyecek tarzda olması gerekmektedir. Kireçtaşlarının arazideki görünümü Şekil 3.3 de gösterilmektedir. Şekil 3.3. Kalın Bir İstif Sergileyen Kireçtaşlarının Arazideki Görünümü 3.2.2.1.(1). Taş Ocaklarından Numune Alma Taş ocaklarında veya yataklarında yapı ve renk bakımından farklılıklar mevcut olabilir. Bundan dolayı taş ocaklarından alınacak agrega numuneleri değişik 35

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN renk ve yapı gösteren her tabakanın hava ile temas etmemiş olan kısmından alınır (Sangari). 3.2.2.1.(2). Kum ve Çakıldan Numune Alma Kum ve çakıl numuneleri kapalı ocaklardan, açık ocaklardan, dere yataklarından, stoklardan alınır. Açık ocaklardan alınacak agrega numunesi, ocağın yan sathından ve ocak boyunca üstten aşağı doğru bir kanal açılarak numune alınır. Numune alırken üst kısımda mevcut yabancı maddelerin aşağı doğru dökülmemesine dikkat edilmelidir. Eğer numuneler arasında farklılıklar (dane büyüklüğü, renk) mevcutsa, değişik derinliklerde tecrübe çukurları açılarak ve deneylere yetecek kadar numune alınmalıdır. Yeraltı ocaklarından alınacak agrega numunesi, ocakta tecrübe çukurları açılarak alınmalıdır. Bu çukurların derinliği ve sayısı, ocaktan çıkarılıp kullanılacak malzeme miktarına bağlıdır. Eğer numuneler arasında farklılıklar (dane büyüklüğü, renk) mevcutsa, değişik derinliklerde tecrübe çukurları açılarak ve deneylere yetecek kadar numune alınmalıdır. Dere yataklarından alınacak agrega numunesi, arazide dere boyu incelendikten sonra alınmalıdır. Numuneler, tecrübe çukurları açılarak alınır. Eğer numuneler arasında farklılıklar (dane büyüklüğü, renk) mevcutsa, değişik derinliklerde tecrübe çukurları açılarak ve deneylere yetecek kadar numune alınmalıdır. Stoklardan alınacak agrega numunesi, stokun muhtelif kısımlarından ayrı ayrı alınmalıdır. Numune alınmasında bir ayrışmanın meydana gelmemesine dikkat edilmelidir. Stokta, tabana yakın malzeme ayrışmaya uğrayarak yığın içindeki malzemeden daha kaba olmaktadır. Kum stokundan numune alınırken üst tabaka rutubetli kısımlar atılmalı ve ondan sonra numune alınmalıdır (Sangari). 3.2.2.1.(3). Deney Numunesi Hazırlama Deney yapılacak agrega numunesinde aranacak en önemli özellik, 36

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN malzemenin alındığı kaynağın her türlü özelliklerini temsil etmesidir. Agrega numunelerinin, kaynağın her türlü özelliğini temsil eden ve uygulanacak deney için yeterli miktara indirilmesi iki yöntem ile yapılabilir (Sangari). Deney numuneleri, numuneleri dörde bölerek küçültme (çeyrekleme) yöntemi uygulanarak veya bölgeç kullanılarak elde edilir. Dörde bölerek küçültme ile deney numunesi elde etme yöntemi: Numune önce temiz ve sert bir zemin üzerine yayılır. Ayrışmayı önleyebilmek için agrega nemlendirilir (veya kurutulur), doygun kuru yüzeye yakın duruma getirilir. Taban çapı yüksekliğinin yaklaşık dört katı olan kesik koni şeklinde biçimlendirilir. Daire şeklindeki alan bir malanın kenarı ile dört eşit kısma bölünür ve kısımlar A, B, C, D olarak adlandırılır. Bu kısımlardan çapraz iki danesi diğer deneylerde kullanılmak üzere alınır. Geriye kalan iki parça iyice karıştırılır, numune yeterli miktara indirilinceye kadar çeyrekleme yöntemi devam eder (TS 707, 1980). Dörde bölerek küçültme (çeyrekleme) yöntemi Şekil 3.4 de gösterilmiştir. Şekil 3.4. Dörde Bölerek Küçültme (Çeyrekleme) Yöntemi Bölgeç ile deney numunesi elde etme yöntemi: Bölgeç, içinde birbirine paralel olan ve numunenin maksimum dane boyutuna bağlı olarak anma çapı değişik olan düşey yarıklar bulunan kutudur. Esas numune tüm yarıklar boyunca bölgeçin üzerine dökülür ve böylelikle iki toplama kabının içinde eşit miktarda toplanır ve böylece iki parçaya bölünmüş olur. Toplama kaplarının birisinin içindeki malzeme diğer deneylerde kullanılmak üzere ayrı yere alınır. Numune yeterli miktara indirilinceye kadar bölme işlemine devam edilir (Sangari). 37

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN 3.2.2.2. Fiziksel Özelliklerin Belirlenmesi İçin Yapılan Deneyler 3.2.2.2.(1). Tane Özellikleri Tane Şekli Agrega daneciklerinin düz ve yassı oluşu beton karışımdaki kum yüzdesini dolayısıyla su ve çimento yüzdesini arttıracağından pek arzu edilmez. Düz ve yassı danelerin çok oluşu maliyeti arttırır ve işlenebilme özelliği kötüleşir. Küre şeklindeki malzeme, küp şeklindeki malzemeye oranla daha az kompasiteye sahiptir. Küp ve küre şeklindeki danelerin dışındaki malzemeler kusurlu malzeme olarak adlandırılır. Kusurlu malzemeler uzun daneler ve yassı daneler olmak üzere ikiye ayrılır. Uzun taneler eşitlik 3.1'den hesaplanır. Uzunluk Uzun Daneler = > 3 (3.1) Genişlik Yassı daneler eşitlik 3.2'den hesaplanır Genişlik Uzun Daneler = > 3 (3.2) Kalınlık Yukarıdaki formülleri ASTM, 1994(D 2488) e göre dane şekli tanımlanmasında kullanılmaktadır (ASTM, 1994). Tane şekli sınıflaması Çizelge 3.1'de verilmiştir (Uğurlu, 1999). 38

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN Çizelge 3.1 Tane Şekli Sınıflaması (BS 812; Uğurlu, 1999). Sınıflandırma Yuvarlak "rounded" Yarı yuvarlak "subrounded" Köşeli "angular" Yarı köşeli "subangular" Düzensiz "irregular" Yassı "flaky" Tanımlama Su ile tamamen aşınmış veya sürtünme ile şekil kazanmış. Daneler kenar ve köşe içermez. Daneler oldukça düz yüzeylere sahiptir. Aynı zamanda iyi yuvarlanmış köşeler ve kenarlar içerirler. Kaba düzlemsel yüzeylerin ara kesitlerinde iyi belirlenmiş kenarlar içerirler. Daneler köşeli tanımlanmasına uyan şekiller gösterirler. Ancak yuvarlanmış kenarlara sahiptirler. Doğal olarak düzensizdir veya kısmen sürtünme ile şekillenmişlerdir. Yuvarlak köşelere sahiptirler. Kalınlığı diğer iki boyutuna kıyasal ince olan malzeme Uzun "elongated" Yassı ve uzun "flaky and elongated" Genellikle köşeli olan bir malzemedir. Çakılların bir boyutu diğer iki boyutundan belirgin şekilde daha uzundur. Uzunluğu, genişliğinden ve genişliğinde kalınlığından belirgin şekilde daha uzun olan malzemedir Dane Yüzeyi: Pürüzlü daneler, düz danelere göre tercih edilir. Beton basıncını arttıracağı gibi paketlenme yönünde düzgün yüzeye sahiptir. Yüzey dokusu karakteristikleri Çizelge 3.2'de verilmiştir (BS 812; Uğurlu, 1999). Çizelge 3.2 Yüzey Dokusu Karakteristikleri (BS 812; Uğurlu, 1999). Yüzey Dokusu Camsı Düzgün "smooth" Daneli "granular" Kaba "raugh" Kristalli Peteksi Karakteristikleri Konkodial kırıklar halinde Su ile aşınmış, ince daneli veya laminalı Üniform, yuvarlak danecikler içeren kırık yüzey înce ve orta daneli kayanın kaba kırık yüzeyi Kolaylıkla görülebilen kristal parçacıkları içeren yüzey Görünebilen gözenekler ve boşluklar 39

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN 3.2.2.2.(2). Elek Analizi Deneyi Elek analizi deneyi, agregaların dane büyüklüğü dağılımının belirlenmesi metodunu kapsar (TS 3530 EN 933-1, 1999). Agrega numunesi içerisindeki danelerin büyüklüklerine göre dağılımına gradasyon denir (Erdoğan, 2003). Agregada danelerin dağılımını gösteren eğriye gradasyon eğrisi denir. Elek analizi, ince ve kaba agreganın gradasyonunu tayin etmek için yapılır. Agreganın içermiş olduğu her sınıf malzemenin birbirini dolduracak nitelikte olması gerekmektedir. Bu nedenle gradasyonun belirlenmesi için elek analizi deneyi önemli bir deneydir. Ayrıca elek analizi deneyi ile incelik modülü ve iri agreganın maksimum dane boyutu tespit edilir. Elek analizi deneyinde, araziden alınan tuvenan agrega havada kurutulduktan sonra, agrega numunesi önce 4 nolu elekten elenerek iri ve ince agrega olarak ikiye ayrılır. 4 nolu elek üzerinde kalan çakıl boyutundaki malzeme 1 1/2, 1, 3/4, 3/8 nolu kare delikli elekten geçirilir (4 nolu elek üzerinde kalan malzeme buna dahilidir). Eleme işlemi bitikten sonra elekler tel fırçayla temizlenerek her elek üzerinde kalan malzeme tartılır. 4 nolu elek altında kalan ince agrega (kum) 8, 16, 3, 50, 100 nolu eleklerden elenerek artanı tepsi içinde kalmak suretiyle her elek üzerinde kalan malzeme tartılır ve % kalan miktarları hesaplanır. % kalan miktar Eşitlik 3.3 den hesaplanır (Mertdoğan, 1982). Elekte Kalan % Kalan = x100 (3.3) Toplam Numune Ağırlığı Elek analizi sonucunda her elekten geçen yığışımlı ağırlık yüzdeleri hesaplanır. Yığışımlı ağırlıkları toplam ağırlığın yüzdesi haline çevrilerek elekten geçen yığışımlı ağırlık yüzdesi bulunur. 40

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN İncelik modülü, agreganın gradasyonunun bileşimi hakkında bilgi veren tek sayıdır. İncelik modülü delik açıklığı birbirinin iki misli artan elekler üzerinde kalan malzemenin yığışımlı yüzdeler toplamının yüze bölünmesiyle elde edilen rakamdır. Agrega daneleri küçüldükçe incelik modülü azalır, daneler irileştikçe incelik modülü büyür (Erdoğan, 2003). İncelik modülü eşitlik 3.4 den hesaplanır (Erdoğan, 2003). İM = X Elek üzerinde kalan agregaların yığışımlı yüzdesi (3.4) 100 Elek Analizi deney yapımında TS 3530 EN 933-1 veya ASTM C 136 standardı takip edilir. 3.2.2.2.(3). Birim Ağırlık Deneyi Birim ağırlık deneyi, doğal veya yapay agregaların sıkışık ve/veya gevşek birim ağırlıklarını, belirleyebilmek için uygulanan deney yöntemlerini kapsar. Birim ağırlık: Agreganın dane boyutuna göre seçilmiş, hacmi belirli bir kapta serbest veya standartlar dahilinde sıkıştırılmış malzemenin ağırlığının kabın hacmime oranına birim ağırlık denir. Birim ağırlık, agrega tanelerinin belirli bir hacim içerisinde biraraya gelerek ne kadar sıkı bir paket oluşturabileceğini gösterir. Ayrıca birim ağırlık deneyi, beton karışım hesabında ve boşlukların tayininde kullanılır. Birim ağırlık deneyinde kullanılacak agrega iyice karıştırılmış agregadan alınmalı ve havada kurumuş olmalıdır. Çakıl ve kum için iki kısımda yapılır. Her elek üzerinde kalan malzemeden eşit miktarda alınmalıdır. Bu deneyin yapımında TS 3529 veya ASTM C 29 standardı takip edilebilir. Sıkışık Birim Ağırlık Deneyi: Ağırlığı (Bı) tartılarak saptanmış uygun bir ölçü kabı hava kurusu durumuna getirilmiş deney numunesi ile önce yüksekliğinin üçte birine kadar doldurulur. Doldurulan agrega şişleme çubuğu (çelikten yapılmış, 600 mm boyunda, 16 mm çapında, ucu yarım küre biçimli düz bir çubuk) ile yüzeyin 41

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN her tarafına yayılacak şekilde 25 vuruş yapılarak şişlenip sıkıştırılır. Sıkıştırma işlemi, kap ikinci kez 2/3 ü, üçüncü kez tamamı taşarcasına doldurularak oluşturulan ikinci ve üçüncü tabakalar için de 25 kez şişlenerek tekrarlanır. Ölçü kabı üst şişleme çubuğu ile ayrılarak düzeltilir. İlk tabakanın şişlenmesi sırasında çubuğu ölçü kabının tabanına şiddetle vurmaktan kaçınılmalıdır. Diğer tabakların şişlenmesi sırasın da ancak alt tabakanın üst yüzeyine girecek kadar kuvvetle şişlenmelidir. Şişleme işlemi tamamlandıktan sonra ölçü kabının üst yüzünden taşan agrega fazlası sıyrılarak alınır. Ölçü kabı agrega ile birlikte tartılır (B 2 ). Agreganın sıkışık birim ağırlığı Eşitlik 3.5 den hesaplanır (TS 3529, 1980). (B 2 -B 1 ) Bs = (kg/m 3 ) (3.5) V Gevşek Birim Ağırlık Deneyi: TS 707 ye uygun olarak oluşturulmuş ve hava kurusu durumuna getirilmiş deney numunesi, ağırlığı tartılarak saptanmış olan (Bı) ölçü kabına kürek ile taşarcasına doldurulur. Bu sırada küreğin, ölçü kabı üst yüzeyinden 5 cm den daha yükseğe kaldırılmamasına, agreganın sıkışmamasına ve ayrışmamasına özen gösterilmelidir. Ölçü kabının üst düzeyindeki fazla agrega elle sıyrılarak alınır. Sıyırma düzleminden taşan iri agrega varsa çıkarılarak yerine ince agrega ilave edilir. Ölçü kabı içindeki agrega ile birlikte tartılır (B 2 ). Agreganın gevşek birim ağırlığı Eşitlik 3.6 dan hesaplanır (TS 3529, 1980). (B 2 -B 1 ) B S = (kg/m 3 ) (3.6) V 3.2.2.2.(4). Özgül Ağırlık ve Su Emme Oranı Deneyi Bu deney agrega numunesinin özgül ağırlık ve su emme oranını belirleyebilmek için uygulanan deney yöntemlerini kapsar (TS 3526, 1980). 42

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN Özgül ağırlık: Belli hacim ve sıcaklıktaki bir malzemenin havadaki ağırlığının aynı hacim ve sıcaklıktaki damıtık suyun havadaki ağırlığına oranıdır. Doygun kuru yüzey: Agreganın, yapısındaki boşlukların su ile dolu, yüzeyin kuru olduğu durumdur. Agreganın özgül ağırlık değerinin önemi; betonda yer alabilecek malzeme miktarlarının hesaplanmasında kullanılmaktadır (Erdoğan, 2003). Bu deneyin yapımında TS 3526 veya ASTM C 127 ve ASTM C 128 standardı takip edilebilir. İri Agreganın (Çakıl) Özgül Ağırlığı ve Su Emme Oranı Deneyi: TS 707'ye uygun olarak oluşturulmuş deney numunesi 20 C deki su içine konur ve hafifçe sallanarak daneler üzerindeki toz ve yabancı maddelerden temizlenir. 24 saat su içinde bekletildikten sonra su içinden çıkarılır, suyu süzülür ve daneler üzerinde gözle görülemeyen su tabakası (film) kalmayıncaya kadar kurutulur. Kurutma biter bitmez numune hemen tartılarak doygun kuru yüzey ağırlığı bulunur (W2). Doygun kuru yüzey halindeki numune tartıdan hemen sonra kafes örgülü tel sepete konularak su dolu kovanın içine su yüzeyinden en az 5 cm daha aşağıda kalacak şekilde daldırılır. Su yüzeyine çıkarılmadan kovanın içinde en az 10 kez sertçe kaldırılıp indirilerek sağa solla sallanarak daneler arasında kalabilecek hava kabarcıkları çıkarılır. Daha sonra sepetin kova kenarına dokunmamasına dikkat edilerek özel düzenli terazi kafesinin ortasına yerleştirilir ve doygun malzemenin sudaki ağırlığı bulunur (W3). Numune sudan çıkarılır ve etüv kurusu durumuna getirilir. Oda sıcaklığına kadar soğutulur ve havadaki kuru ağırlığı (Wı) kaydedilir (TS 3526, 1980). İri agreganın kuru özgül ağırlığı eşitlik 3.7 den hesaplanır. Wı 0 k = (3.7) W 2 -W 3 İri agreganın doygun kuru yüzey özgül ağırlığı eşitlik 3.8 den hesaplanır. W 2 0 d = (3.8) W 2 -W 3 43

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN İri agreganın özgül ağırlığı eşitlik 3.9 dan hesaplanır. Wı 0 g = (3.9) Wı-W 3 İri agreganın su emme oranı (%) eşitlik 3.10 dan hesaplanır. W 2 -W 1 mc= x100 (3.10) Wı İnce Agreganın (Kum) Özgül Ağırlığı ve Su Emme Oranı Deneyi: TS 707 uygun olarak oluşturulmuş deney numunesi 24 saat su içerisinde bekletildikten sonra ince daneleri kaybolmayacak şekilde suyu süzülerek akıtılır ve bir tava içine yayılır. Tava, tablalı ısıtıcı üzerine konarak kurutularak doygun kuru yüzey haline gelmesi sağlanır. Doygun kuru yüzey hali ince agreganın koyu (ıslak) renkten açık (kuru) renge değişmeye başladığı anın hemen sonrasıdır. Doygun kuru yüzey hali kesik koni metodu, kesme metodu veya gözle muayene metodu ile anlaşılır. Bu deneyde kesme metodu kullanılmıştır. Kesme Metodu: Bu metotta bir kum yığını meydana getirilir ve yığın bir kaşık veya mala ile düşey olarak ikiye bölünür. Eğer kesilen yüzey düşeyliğini koruyorsa kurutmaya devam edilir. Şevin yığılması halinde doygun yüzey kuru hale gelmiştir. Doygun kuru yüzey durumuna getirilmiş olan numune tartılır ve doygun kuru yüzey ağırlığı kaydedilir (W2). Etüv kurusu durumuna getirilen numune oda sıcaklığına gelinceye kadar soğutulur. Numune, cam ölçü kabına doldurulur birlikte tartılır. Ölçü kabının daha önce saptanmış olan ağırlığı bu tartıdan çıkartılarak numunenin kuru ağırlığı belirlenir (Wı). Ölçü kabı su ile yarıya kadar doldurulur ve düz bir yüzey üzerinde hafif hafif vurularak ve aynı zamanda döndürülerek hava kabarcıklarının çıkması sağlanır. Bir saat beklendikten sonra ölçü kabı 1000 mi işaret çizgisine kadar doldurulur ve tartılır (W3). înce agreganın kuru özgül ağırlığı eşitlik 3.11 den hesaplanır (TS 3526, 1980). 44

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN Wı 0 k = (3.11) W 2 +W 4 -W 3 İnce agreganın doygun kuru yüzey özgül ağırlığı eşitlik 3.12 den hesaplanır. W 2 0 d = (3.12) W 2 +W 4 -W 3 İnce agreganın görünen özgül ağırlığı eşitlik 3.13 den hesaplanır. Wı 0 g = (3.13) Wı+W 4 -W 3 İnce agreganın su emme oranı eşitlik 3.14 den hesaplanır. W 2 -Wı mc= x 100 (3.14) Wı 3.2.2.3. Mekanik Özelliklerin Belirlenmesi İçin Yapılan Deneyler 3.2.2.3.(1). Los Angeles (Aşınma) Deneyi Los Angeles (aşınma) deneyi, iri agregaların parçalanma direncinin tayini için uygulanan deney yöntemini kapsar (TS EN 1097-2, 2000). Los Angeles (aşınma) deneyinde kullanılan cihaz iki tarafı kapalı, ekseni etrafında dönebilen, içi boş çelik silindirden oluşmaktadır. Silindir içinde belirli ağırlıkta ve sayıda çelik bilyeler mevcuttur. Los Angeles (aşınma) deneyi için 10-12.5 mm göz açıklı elekler arasında kalan numuneden 3500 g, 12.5-14 mm göz açıklı elekler arasında kalan numuneden 1500 g olmak üzere toplam 5000 g numune yıkanarak 110+ 5 C deki etüvde değişmez ağırlığa gelinceye kadar kurutulur ve tartılır (Mı). Cihaza önce 12 adet çelik bilyeler, sonra etüv kurusu haline getirilmiş numune konur. Kapak kapatılır ve cihaz 31 devir/dakika ila 33 devir/dakika arasında sabit hızda 500 devir döndürülür. îşlem sonunda silindir içindeki agregalar tepsiye dökülür. Döküm 45

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN sırasında agrega kaybını önlemek için cihazdaki açıklık tepsinin tam üstüne getirilmelidir. Deney numunesi 1.6 mm göz açıklı elekte elenerek elek üzerinde kalan numune tartılır (M2). Bu deneyin yapımında TS EN 1097-2 veya ASTM C 131 standardı takip edilebilir. Los Angeles aşınma oranı eşitlik 3.15 den hesaplanır (TS EN 1097-2, 2000). M1-M2 LA (%) = x100 (3.15) Mı 3.2.2.4. Agreganın Fiziksel Etkenler Karşısındaki Dayanıklılığı Donma-çözülme, ıslanma-kuruma, ısınma-soğuma gibi fiziksel olaylar karşısında agrega taneleri hacim değişikliği göstermektedir. Gözenekleri suyla dolu durumda olan agregada suyun donmasıyla agrega danelerinde çok büyük iç gerilmelere neden olmaktadır. Hava sıcaklığının artması ile buz çözülmekte ve böylece gerilme ortadan kalkmaktadır. Ancak donma-çözülme olayının çok sayıda tekrarlanması durumunda agrega çatlayıp ufalanabilmektedir. Agrega gözeneklerinde suyun donmasıyla yer alan bir başka olay şudur: Suyla dolu gözeneklerin içerisindeki suyun tamamı aynı anda donma göstermemektedir. Suyun bir miktarının buza dönüşerek hacim artışı yapması nedeniyle henüz buzlaşmamış suyu gözenek hacminden dışarıya iterek çok büyük bir hidrolik basınç yaratmaktadır. Bu basınç çimento hamurunun çatlamasına yol açabilmektedir. Başta donmaçözülme olmak üzere fiziksel etkenler karşısında agreganın göstereceği dayanıklılık, "fiziksel etkenlere dayanıklılık" olarak adlandırılmaktadır (Erdoğan, 2003). Bu nedenle de uzun zaman hava tesiri altında kalan agregalarda don ve çözülmeye karşı dayanımlarının belirlenmesi gerekmektedir. Agregalarda dona dayanıklılık deneyi TS EN 1367-1 ve TS EN 1367-2 standartlarına göre normal ve hızlandırılmış olarak iki ayrı yöntemle yapılmaktadır. Hızlandırılmış yöntemde kimyasal çözeltiler (Mg 2 SO4 veya Na 2 SO 4 ) kullanılır. 46

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN 3.2.2.4.(1). Donmaya ve Çözülmeye Karşı Direncin Tayini Bu deney, agreganın arka arkaya donma ve çözülme etkisine maruz bırakılması halinde gösterdiği direncin tayini yöntemini kapsar (TS EN 1367-1, 2001). Dane büyüklüğü 8 mm ile 16 mm aralığında olan deney numunesinden yaklaşık 3000 g alınır. Numune yıkanarak 110+5 C 'deki etüvde kurutulur, ortam sıcaklığına gelinceye kadar soğumaya bırakılır ve tartılır (Mı). Deney numuneleri içerisinde damıtık su bulunan metal kutuların içerisine konur ağzı kapatılır ve 24 saat 20 C'de atmosfer basıncı altında tutulur. Metal kutular düşük sıcaklık dolabı içine yerleştirilir. Dolaptaki numuneler, aşağıdaki şekilde 10 defa donma-çözülme döngüsüne tabii tutulur. a) Sıcaklık, (150+30) dakikada (20+3) C tan 0 (sıfır) o C a düşürülür ve (210+30) dakika süreyle 0 (sıfır) C'ta tutulur. b) Sıcaklık, (180+30) dakikada 0 (sıfır) 0 C'tan (-17.5+2.5) C'a düşürülür ve en az 240 dakika süreyle (-17.5+2.5) C'ta tutulur. 10 döngü tamamlandıktan sonra malzeme deney numunesi hazırlamak için kullanılan alt elek büyüklüğünün yarısı kadar göz açıklığına sahip bir deney eleğinin üzerine boşaltılır. Deney numunesi elek üzerinde elle yıkanır ve elenir. Elek üzerinde kalan agrega 110+5 C'ta sabit kütleye kadar kurutulur daha sonra ortam sıcaklığına kadar soğutulur ve hemen tartılır (M 2 ). Bu deneyin yapımında TS EN 1367-1 standardı takip edilebilir. Donma-çözülme sonunda kütle kaybı oranı Eşitlik 3.16 dan hesaplanır (TS EN 1367-1, 2001). Mı-M 2 F= x100 (3.16) Mı 3.2.2.4.(2). Magnezyum Sülfat (Mg 2 SO4) Çözeltisi İle Dona Dayanıklılık Deneyi Bu deney agreganın Magnezyum Sülfat (Mg 2 SC>4) çözeltisi ile donma ve çözülme etkisine maruz bırakılması halinde gösterdiği direncin tayini yöntemini 47

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN kapsar (TS EN 1367-2, 1999). Dane büyüklüğü 10 mm ile 14 mm arasında olan deney numunesinden yaklaşık 500 g alınarak damıtık suyla tozlarından arınıncaya kadar yıkanır ve 110+5 C'lik etüvde 24+1 saat kurutulur. Laboratuar sıcaklığına gelinceye kadar soğutulur. 10 mm ile 14 mm göz açıklığına sahip eleklerden elenerek 420+1 g deney numuneleri elde edilir ve tartılır (Mı). Tel sepetler içine konan deney numuneleri (17+0.5) saat boyunca yoğunluğu 1.292 g/ml olan doygun magnezyum sülfat çözeltili kap içerisine daldırılır. Buharlaşma ve kirlenmeden sakınmak için kabın kapağı kapatılmalıdır. Daldırma işleminden sonra her sepet çözeltiden çıkarılarak (2+0.25) saat boyunca süzülür. 110+5 C'lik etüvde 24+1 saat kurutulur ve (5+0.25) saat boyunca laboratuarında sıcaklığına gelinceye kadar soğutulur. Bu döngü 5 defa tekrarlanır. İşlemlerin 5 defa tekrarlanmasından sonra deney numuneleri magnezyum sülfattan temizlenene kadar musluk suyuyla yıkanır. Numunenin Mg 2 SC>4 çözeltisinden tamamen arındığı yıkama suyuna katılan BaQ 2 'nin beyaz çökelek vermemesi ile anlaşılır. Deney numunesi 110+5 C'lik etüvde 24+1 saat kurutulur. Deney numuneleri 10 mm lik elekte ellenir ve elek üstünde kalan numune tartılır (M 2 ). Bu deneyin yapımında TS EN 1367-2 veya ASTM C 88 standardı takip edilebilir. Her deney numunesinin magnezyum sülfat çözeltisi ile kütle kaybı oranı Eşitlik 3.17 den hesaplanır (TS EN 1367-2, 1999). Mı-M 2 MS = x100 (3.17) Mı 3.2.2.5. Zararlı Maddelerin Belirlenmesi için Yapılan Deneyler Agrega danelerinin yüzeyinde ve aralarında çoğu zaman bazı yabancı maddeler yer alabilmektedir. Bu zararlı maddelerin bir kısmı bağlayıcı maddenin ayrışmasına veya genleşmesine neden olur ve betonun parçalanmasına yol açar. Bir kısmı da agrega ve çimento arasında kuvvetli bir aderansın oluşmasına engel olur ve betonun dayanımını azaltır (Şimşek, 2003b). 48

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN 3.2.2.5.(1). 0.075 mm (No 200) Elekten Geçen Malzeme Miktarı Deneyi Bu deney, numuneyi yıkayarak içindeki süt ve kil miktarının tayinini kapsar. TS 707 ye uygun olarak oluşturulmuş deney numunesi etüv kurusu durumuna getirilir. Tartılarak kuru ağırlığı tespit edilir (Aı). En az 12 saat su içinde bekletilir. Agrega numunesi, altta 0.075 mm (No 200) elek, üstte 1.190 mm (No 16) elek bulunan elek takımına aktarılır. Malzeme doğrudan doğruya 0.075 mm elekte yıkanmalıdır. Yıkama işlemi berrak su elde edilinceye kadar devam edilir. Yıkama sırasında elek üzerinde kalan malzeme toplanarak tekrar yıkanan malzeme üzerine ilave edilmelidir. Yıkama işleminden sonra numune tekrar etüve konarak 24 saat kurutularak tartılır (A 2 ). Bu deneyin yapımında TS 3527 veya ASTM C 117 standardı takip edilebilir. 0.075mm (No 200) elekten geçen malzeme miktarı Eşitlik 3.18 den hesaplanır (ASTM C 117, 1980). A 1 -A 2 İMO = x100 (3.18) A 1 3.2.2.5.(2). Sağlam Olmayan Daneler Kil, jips, anhidrit, mika, kömür, fosil, linyit daneleri ve hayvan kabukları normal agregaya oranla hafif olurlar. Su içeriklerine göre hacimleri değişir. Mekanik dayanım yönünden yetersizdirler. 3.2.2.6. Alkali-Agrega Reaksiyonuna Sebep Olan Maddeler Agregalar kimyasal etkisi olmayan tembel malzemeler olarak kabul edilmektedir. Ancak, reaktif silika veya reaktif karbonat içeren bazı agregalar betonun içerisindeki alkalilerle reaksiyona girebilmekte ve çok büyük genleşmelere yol açabilmektedir. Reaktif silika içeren agregalarla alkaliler arasındaki reaksiyon "alkali-silika reaksiyonu" olarak adlandırılmaktadır. Opalin çörtler, kalkedonik çörtler, kuvarsitik çörtler, silisli kalkerler, silisli dolomitler, dasitler ve türler, andez itler ve türler ve silisli 49

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN şeyller reaktif silika içeren kaya türleridir. Betonun içerisindeki alkaliler, betonda kullanılan çimentonun içerisindeki alkaliden (Na2U ve K 2 O'den) kaynaklanmaktadır. Beton yapımında kullanılacak agreganın reaktif silika içermemesi gerekmektedir (Erdoğan, 2003). Petrografik incelemelerin yanı sıra, agregaların reaktif olup olmadıkları TS 2517, ASTM C 227 ve ASTM C 289 nolu standardlardaki deney yöntemleriyle belirlenmektedir. Mevcut yöntemler arasında en çok kullanılanı harç çubuklarının denendiği yöntemdir. Bu yönteme göre, agrega kum boyutunda öğütüldükten sonra çimento ve suyla karıştırılarak elde edilen harçtan 25*25*286 mm boyutlu numuneler üretilmektedir. Harç numunelerinin boyu zaman içerisinde ölçülerek genleşme olup olmadığı araştırılmaktadır. Harç numunelerinin boyu 3 ay sonra % 0.05'den veya 6ay sonra %0.10'dan fazla olduğu takdirde, agreganın reaktif olduğu ve betonda kullanılmasının zararlı olacağı sonucuna ulaşılmaktadır (Erdoğan, 2003). 3.2.3. Mermerler ile İlgili Laboratuar Çalışmaları 3.2.3.1. Deneyler için Numunelerin Hazırlanması Laboratuarda yapılacak deneylerde kullanılmak üzere fabrikada her tür mermer için (noce N sınıfı, noce B sınıfı, noce K sınıfı, sarı D sınıfı) deney standartlarına uygun boyutlarda numuneler hazırlanmıştır. Bloklardan örnek alma işlemi sırasında T.S.E. (1977) T.S. 2513 deki hususlara uymak üzere her sınıf mermerden, her bir deney için ayrı ayrı üçer numune alınmıştır. Numunelerin tümü ST kesme makinesiyle kesilmiş ve yan kesme,baş kesme, köprü kesme makineleriyle de düzeltme işlemleri yapılmıştır. Böylece deney sonuçlarını olumsuz etkileyebilecek darbe ve hatalı uygulamalardan kaçınılmıştır. Fiziksel ve mekanik özelliklerin belirlenebilmesi amacıyla silindirik numunelerde hazırlanmıştır. Silindirik numuneler su soğutmalı karot alıcıda, NX (54 mm ve 47 mm) çaplarında, elmas uçlu karotiyerler kullanılarak alınmıştır. Silindirik numunelerin uygun boylara kesilmesinde yine baş kesme makinesi kullanılmıştır. Deney numuneleri T.S.E. (1987) T.S. 699 da önerilen boyutlarda kesilmiştir. 50

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN Eğilme dayanımı deneyi için 30 mm x 100 mm x 200 mm ±1,5 mm olacak şekilde her sınıf için 4 er numune hazırlanmış ve ortalamaları alınmıştır. Darbe dayanımı ve basma dayanımı deneyleri için 40 mm x40 mm x 40 mm ± 1,5 mm hassasiyetle her sınıf için 5 er numune hazırlanmış ve ortalamaları esas alınmıştır. Nokta yük dayanımı deneyi için NX karotiyer ile alınan noce N, B, K sınıfları için yaklaşık 47 mm çaplı karotlardan yine 47 mm uzunluğunda kesme yapılarak hazırlanan numuneler, sarı D sınıfı için 54 mm çaplı karotlardan 54 mm uzunluğunda kesme yapılarak hazırlanan numunelerden yine her bir sınıf mermer için 5 er adet kullanılarak ortalamaları alınmıştır. Brazilian (indirekt çekme) deneyi için yine NX çaplı karotiyer ile alınan noce N, B, K sınıfları için 47 mm çaplı karotlardan yine 47 mm uzunluğunda kesme yapılarak elde edilen numuneler, sarı D sınıfı için 54 mm çaplı karotlardan 54 mm uzunluğunda kesme yapılarak elde edilen 5 er numunenin ortalamaları alınmıştır. Sonik hız deneyi ve sürtünme sonrası oluşan aşınma kaybı deneyi (Böhme Metodu) için için 71 mm x 71 mm x 71 mm ± 1,5 mm olacak şekilde ve her bir sınıf için 3 er adet hazırlanan numunelerin ortalamaları alınmıştır. Los Angeles (darbe sonrası oluşan aşınma kaybı) deneyi için 20 mm ve 10 mm lik elekler arasında kalan ve her bir mermer sınıfı için ağırlıkları 3000 gr ile 5000 gr arasında değişen her sınıf için 3 ayrı grup parça numuneler hazırlanmıştır. Birim hacim ağırlıkları, özgül kütle, su emme oranları, görünür porozite ve doluluk oranlarının hesaplanmasında noce N, B, K sınıfları için 47 mm çaplı, sarı D sınıfı için 54 mm çaplı karot numunelerinden her sınıf için 5 adet hazırlanmıştır. Tüm deney numuneleri, deney öncesinde laboratuar sıcaklığında olmak üzere (20 ºC ± 3 ºC) ve % 40-60 bağıl nemli ortamda bir hafta süre bekletilmiştir. 3.2.3.2. Fiziksel Özellikler Bu aşamada noce N, B, K sınıfı ve sarı D sınıfı mermerlerin fiziksel özellikleri ile ilgili olarak aşağıdaki deneyler yapılmıştır. 51

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN 3.2.3.2.(1). Yoğunluk Hesabı, Özgül Ağırlık, Su Emme Oranı, Görünür Porozite ve Doluluk Oranı Bu değerlerin belirlenmesine yönelik yapılan bu deney TS 699 (1987) a göre gerçekleştirilmiştir. Birim hacim ağırlığı hesaplanmasında (3.19), özgül ağırlığın hesaplanmasında (3.20), su emme oranının bulunmasında (3.21), görünür porozitenin bulunmasında (3.22), doluluk oranın hesaplanmasında(3.23) bağıntıları kullanılmıştır. G D = k h V (3.19) G pm G p D o = 100 (3.20) ( G G ) ( G G ) S S pm p ns ps G dg k = 100 (3.20) G k k G 0 G k = 100 (3.21) G G h d ds D K = h 100 (3.22) D 0 Yukarıdaki bağıntılarda kullanılan simgelerin karşılıklarını şu şekilde sıralamamız mümkündür. D h = Deney örneğinin hacim kütlesi (gr/cm 3 ) G k = Değişmez kütleye kadar kurutulmuş deney örneğinin kütlesi (gr) V = Deney örneğinin hacmi (cm 3 ) D 0 = Deney örneğinin özgül kütlesi (gr/cm 3 ) G pm = Piknometre + deney numunesi kütlesi (gr) G p = Piknometre kütlesi (gr) G pns =Piknometre + deney numunesi + su (gr) G ps = Su ile dolu piknometre kütlesi (gr) S k = Deney örneğinin kütlece su emme oranı (m/m, %) G d = Deney örneğinin doygun haldeki kütlesi (gr) S h = Numunenin hacimce su emme oranı (görünür porozite) (v/v, %) 52

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN G ds = Doygun haldeki numunenin su içindeki kütlesi (gr) K = Numunenin doluluk oranı (m/m, %). 3.2.3.2.(2). Sertlik Sertlik mermerlerin aşınmaya karşı gösterdikleri dirençtir. Mermer işletmeciliğinde sertlik, çalışma şartlarını güçleştirir. Sertlik değerleri her bir sınıf için 10 ar adet numuneden oluşan 2 ayrı grup olmak üzere toplam 20 adet numune için Schmidth ve Shore Seleraskop deneyleri yapılmış ve ortalamaları alınmıştır. 3.2.3.2.(3). Sonik Hız Sonik hız deneyi için, Pundit aleti kullanılmıştır. Boyları ölçülen kübik numuneler (71± 1,5 mm) algılayıcılar arasına yerleştirilmiş ve göstergeden dalgaların kayaçtan geçme hızları okunmuş ve bulunan bu değerler mermer sınıflarının sonik hızları olarak kaydedilmiştir. Yapılan bu işlemler neticesinde numune boyu geçiş süresine bölünerek dalgaların kayaçta yayılama hızları değerlerine ulaşılmıştır. Bu deneyde kullanılan pundit aleti Şekil 3.5 de gösterilmektedir. Şekil 3.5. Sonik Hız Ölçmede Kullanılan Pundit Aleti 53

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN 3.2.3.3. Mekanik Özellikler Karabük Eflani Bölgesindeki kireçtaşlarının mekanik özellikleri MTA laboratuarında aşağıdaki deneyler gerçekleştirilmiştir. 3.2.3.3.(1). Tek Eksenli Basma Dayanımı Bu deneyde mermerlerin tek yönlü gerilme ortamında, düşey eksen doğrultusunda etkiyen yükler karşısında davranışları ve dayanımları belirlenmeye çalışılmıştır. Tek eksenli basınç dayanımı deneylerinde Autotest 3000 ELE marka, 300 ton kapasiteli otomatik kontrollü hidrolik pres kullanılmıştır. Tek eksenli basınç dayanımı hesaplamaları aşağıdaki bağıntı kullanılarak yapılmıştır. F e δ = b A (3.23) δ b = Tek eksenli basınç dayanımı (MPa) F e = Numunenin yenilmesini sağlayan en büyük yük (MN) A = Yükleme alanı veya deney örneğinin kesit alanı (m 2 ). 3.2.3.3.(2). Çekme Dayanımı (Brazilian Yöntemi) Mermerlerin çekme gerilmeleri karşısındaki dayanımları, kayaçların çekme gerilmelerinin belirlenmesinde en kolay ve pratik yöntem olan Brazilian yönteminden yararlanılarak belirlenmiştir. Çekme dayanımı deneyleri silindirik karot numunelerinin ELE Autotest 3000, 300 ton kapasiteli otomatik kontrollü hidrolik prese yerleştirilerek çapsal olarak yüklenmesi ile gerçekleştirilmiştir. Disk şeklindeki deney örneklerinin merkezinde oluşan çekme gerilmeleri ve dolayısıyla çekme dayanımı aşağıdaki bağıntı kullanılarak hesaplanmıştır. 54

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN 2L v δ ç = (3.24) πd t δ ç = Çekme dayanımı (MPa), L v = Örneğin yenilmesini sağlayan en büyük yük (MN), D = Örnek çapı (m), T = Örnek kalınlığı (m) dır. 3.2.3.3.(3). Nokta Yük Dayanımı Nokta yükü dayanımı deneyi, kayaçların dayanımlarına göre sınıflandırılmasında kullanılan, nokta yükü dayanım indeksinin saptanması amacıyla yapılmaktadır. Bu indeks tek eksenli basınç ve çekme gibi önemli dayanım parametrelerinin dolaylı olarak belirlenmesinde de kullanıldığı için, önemli bir dayanım parametresidir. Boy çap (L / D) oranı 0,3-1 olan silindirik karot numuneler deney aletinin konik uçları arasına, karot ekseni yükleme yönüne paralel olacak şekilde yerleştirilerek, deney örneği 10-60 saniye içinde yenilecek şekilde yük uygulanmıştır. Yenilme anındaki yükün değeri (P) yük göstergesinden okunarak mermerlerin nokta yükü dayanım indeksi aşağıdaki yöntem kullanılarak hesaplanmıştır. Is = P ( D ) (3.25) 2 e Is = Nokta yükü dayanımı (MPa) P = Yenilme yükü (kn) De 2 = Karot Çapı (mm 2 ) 3.2.3.3.(4). Darbe Dayanımı Karabük-Eflani bölgesi kireçtaşlarının darbe dayanımlarının belirlenmesi için Şekil 3.6 da görülen darbe dayanım aleti kullanılmıştır. 55

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN Şahmerdanın tokmağı dökme demirden imal edilmiş olup, başlık kısmıyla beraber toplam 50 kg ± 0,5 kg ağılığındadır. Cihaz örs kısmı yaklaşık 400 kg ağırlığında dökme demirden yapılmış olup yaklaşık 1 m 3 hacminde beton bir temel üzerine tespit edilmiştir. Deney örneği deney örsü üzerindeki başlığın yerine yerleştirilerek, tokmağın örnek hacmine göre belirlenen düşme yüksekliğinden (H n ) ard arda ve deney numunesinin kırıldığı, çatladığı gözlenene kadar düşürülmesi suretiyle yapılır. Darbe dayanımının belirlenmesi için yukarıdaki alet kullanılarak numunenin kırılma anına kadar olan darbe sayısı belirlenir. Deneyde kenar uzunlukları 40 ± 1 mm olan küp şeklinde numuneler kullanılmıştır. Yine deney T.S.E. (1987) de belirtilen esaslara uygun olarak yapılmıştır. Deneyde tokmağın düşme yüksekliği belirlenmiş ve darbe dayanım değerleri darbe işi hesaplama yöntemi ile aşağıdaki bağıntılardan yararlanmak suretiyle bulunmuştur. Şekil 3.6. Darbe Dayanım Aleti 56

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN *H n = 0,004 x Vxn (3.26) *D d = n x (n+1) (3.27) H n = Tokmağın düşme yüksekliği (mm) D d = Taşın darbe dayanımı (Nmm / mm 3 ) n = Darbe sayısı V = Deney örneğinin hacmi (mm 3 ) 3.2.3.3.(5). Sürtünme Sonrası Aşınma Kaybı (Böhme Deneyi) Mermerlerin sürtünme ile aşınma kaybının belirlenmesi amacı ile böhme yüzey aşınma deneyi yapılmıştır. Deney için kenar uzunlukları 71± 1,5 mm (yüzey alanı 50 cm 2 ± 2 cm 2 ) olan küp numuneler kullanılmıştır Sürtünme ile aşınma deneylerinde T.S.E. (1987), T.S. 699 da belirtilen zımpara tozlarından imkanlar dahilinde yalnızca tek cinsi kullanılmıştır. Deney örneği 20 gr ± 0,5 gr zımpara tozu serpilen yüzeye manivela aracılığı ile üzerine 30 kgf ± 0,3 kgf (300 ± 3 N) yük uygulanarak 0,6 kgf / cm 2 basınç ile bastırılır. Her 22 devir sonunda otomatik olarak duran disk üzerindeki aşınma tozu ve zımpara tozu temizlenerek numune düşey ekseni etrafında 90 derece döndürülür. Bu işlem toplam 20 defa tekrarlanır. Her biri 22 devirlik 20 aşınma periyodu yani 420 devir uygulanır. Deney sonuçlarının değerlendirilmesinde aşınma kaybı, kalınlık azalması cinsinden aşağıdaki bağıntı ile bulunur. d = d 0 d 1 (3.28) d = Taşın böhme yüzey aşınma kaybı değeri (cm/50 cm 2 ) d 0 = Taşın deneyden önceki ortalama kalınlığı (cm) d 1 = Taşın deneyden sonraki ortalama kalınlığı (cm) 3.2.3.3.(6). Darbeli Aşınma Kaybı (Los Angeles Metodu) Darbeli aşınma kaybı esas olarak, bir silindir içinde deney numunesi parçalarının çelik bilyelerle birlikte dönme sırasında yukarıda toplanıp, serbest 57

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN düşme esnasında çarpışmaları sonucu oluşan darbelerle kırılması veya küçük parçaların kopması prensibine dayanmaktadır. Deney numuneleri her mermer türünde ayrı ayrı hazırlanır ve numuneler değişmez kütleye kadar 105 ºC de kurutulduktan sonra 0,1 gr hassasiyetle tartıldıktan sonra kütleleri kaydedilmiştir (Go). Sonra çapı 47 mm, kütlesi 400 gr olan 6 adet bilye ile birlikte T.S.E. (1987) T.S. 699 da belirtilen özelliklere uygun dizayn edilmiş deney aleti içine konularak, alet 100 devir sonunda duracak şekilde programlanmıştır. Deney aleti 100 devir sonunda durduktan sonra numunenin tamamı göz açıklığı 1,6 mm olan kare gözlü elek ile elenerek üstü 0,1 gr hassasiyetle tartılarak kütlesi kaydedilmiştir (G 100 ). Bu işlemden sonra elek üstü ve elek altı malzeme karıştırılarak 6 adet bilye ile beraber tekrar deney aleti içine konmuş ve bu sefer + 400 devir daha yaptırılmıştır. Deney aleti 400 devir sonunda durmuş ve yine numunenin tümü 1,6 mm lik elek ile elenerek elek üstü 0,1 gr hassasiyetle tartılmış ve kütlesi kaydedilmiştir (G 500 ). K K 100 500 G 0 G100 = *100 (3.29) G 0 G 0 G 500 = *100 (3.30) G 0 K 100 = 100 devir sonundaki aşınma kaybı (%) K 500 = 500 devir sonundaki aşınma kaybı (%) G 0 = Deney numunesinin deneyden önceki kütlesi (gr) G 100 =100 devir sonunda 1,6 mm lik elek üzerinde kalan kısmın kütlesi (gr) G 500 = Deney numunesinin 500 devir sonundaki göz açıklığı 1,6 mm olan elek üzerinde kalan kısmın kütlesi (gr) 3.2.3.3.(7). Eğilme Dayanımı Deneyi Deneyde her kayaç örneğinden dörder adet kullanılmıştır. Numuneler 30 mm, 100 mm, 200 mm ebatlarında hazırlanmıştır. Boyutlardaki hassasiyet ± 5 mm 58

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN kadardır. Hazırlanan deney örneğinin geniş yüzeyinin ortasına dar kenarına paralel olacak şekilde bir çizgi çizilmiş ve aletin yükleme parçası bu çizgi boyunca yerleştirilmiştir. Bu çizgiden itibaren iki yanda 90 ar mm uzaklıkta iki paralel çizgi çizilmiş ve deney aletinin alt dayanakları bu çizgiler üzerine yerleştirilmiştir. Deney aletinin alt dayanaklar arasındaki mesafe 180 mm dir. Daha sonra pres numunenin tam orta noktasına uygulanmış, aletin göstergesinden numunenin yenilme yükü okunarak kaydedilmiş ve aşağıda açıklandığı gibi eğilme dayanımı hesaplanmıştır. 3xPkxL Feğ = (3.31) 2 2xbxh Feğ = Eğilme dayanımı (kgf / cm 2 ) Pk = Numunenin yenilme yükü (kgf) L = Deneyin yapıldığı levhanın sabit genişliği (cm) b = Numunenin genişliği (cm) h = Numunenin et kalınlığı (cm) 3.2.3.4. Petrografik Analizler Her iki yöreye ait tüm bloklardan petrografik incelemelerin gerçekleştirilmesi için mermer numuneleri alınarak 0,02 mm kalınlığında ince kesitler yapılmıştır. Bu kesitler üzerinde spesifik enerji ve fiziko - mekanik özelliklerin petrografik analizlerle olan ilişkilendirmelerini yapabilmek için polarizan mikroskop (Olympus BH-2) ile paleontolojik incelemeler yapılmıştır. 3.2.3.5. Kimyasal Analiz Analizler, MTA Laboratuarı'nda yaptırılmıştır. Bölüm laboratuarında yapılan analizlerde; Kireçtaşında Si, Fe, Ca, Mg, tayini: 250 mm boyutuna öğütülen örnek etüvde 20 ± 4 saat süresince 105 C de kurutulmuş ve virgülden sonra dört hane hassasiyette tartım yapabilen hassas terazide 0,5 gr civarında örnek alınmıştır. HCL ile HNO 3 'ün (3,1) oranında karışımı 59

3. MATERYAL VE METOD Kazım ÖZCAN ile elde edilen kral suyu örnek üzerine eklendikten sonra çözünme tamamlanana kadar ısıtılmıştır. Çözülme tamamlanınca mavi bant süzgeç kâğıdından süzülerek SiO 2 kristalleri ile çözelti ayrılır. Çözelti üzerine amonyak eklenerek Fe ve Al oksitleri halinde çöktürülür. Beyaz bant filtre kâğıdından süzülerek çözeltiden ayrılır. Çözeltide Ca ve Mg deneyleri EDTA titrasyonu ile belirlenir. Beyaz bant filtre kâğıdı üzerindeki katı asit ilavesi ile çözülür. Çözeltideki Fe ve Al miktarı yüksek ise titrasyon ile değilse atomik absorbsiyon spektrometresinde tayin edilir. Mavi bant filtre kâğıdı etüvde bir gün kurutulduktan sonra platin kroze içinde önce bek alevinde sonra 1000 C'de kül fırında yakılır. Katı miktarı tartılır ve SiO 2, HF, HCLO 4 ilavesi ile uçurulur. Kütle kaybından % SiO 2 hesaplanır. 60

4. ARAŞTIRMA BULGULARI Kazım ÖZCAN 4. ARAŞTIRMA BULGULARI Eflani bölgesinde beş farklı ocaktan numuneler alınarak bu numuneler üzerinde analizler yapılmıştır. Bu ocaklar sırası ile 1: Karmonsan Madencilik, 2: HP Mermer, 3: Sönmezler Madencilik, 4: Esen Ticaret, 5:Topçuoğlu Mermer olarak sıralanmıştır. 4.1. Petrografik İnceleme Karabük ili, Eflani ilçesi civarında yer alan taş ve mermer ruhsat sahalarından alınan örnekler üzerinde hazırlanan numuneler önce petrografik olarak ve numunelerden hazırlanan ince kesitler ise polorizan mikroskop altında incelenmiştir. Araziden sistematik olarak alınan örnekler, açık gri, gri renkte ve kompakt (masif) bir yapıdadır. Çıplak gözle bakıldığında belirgin bir şistozite özelliği yoktur. Yer yer iri kalsit kristallerinden oluşan daha açık haleler ile nispeten daha ince kalsit kristallerinden oluşan damarcıkların kayacı kattetiği görülmektedir. % 10'luk HCl asit altında hızla köpürmektedir. 10 büyütmeli lup altında da benzer görünümler elde edilmiştir. Kayaç oldukça homojen olup, çok seyrek olarak demir oksitin oluşturduğu kahverengi lekeler seçilebilir. Mikroskop altında ise kayacın esas olarak kalsitten oluştuğu mikritik bir doku içinde çoğu spari kalsitten oluşan damarcıkların kayacı hemen her doğrultuda katettiği görülmektedir. Mikrit yapılışta biyoklastlar ile % 5-6 intraklastlar seçilir. Belirgin röliyefi ile kayaç içinde zonlaşma göstermeden saçılmış halde dolomit kristalleri ayırt edilebilmektedir. Erime boşluklarından muhtemelen sonradan gelişen orta-iri spari kalsit dolgusu oldukça yaygındır. Çok nadir olarak küçük taneli detritik kuvars taneleri gözlenmiş ise de bunlara her kesitte rastlanmamıştır. Kesitlerde opak minerallere de rastlanmamıştır. Bu durumda incelenen örneklere yer yer rekristalizasyon gösteren saf kireçtaşı (fosilli mikrit) adlandırılması yapılmıştır. Mikroskobik gözlemlerde şeçilen mikrofotolar Şekil 4.1 ve Şekil 4.2 verilmektedir. 61

4. ARAŞTIRMA BULGULARI Kazım ÖZCAN Kayaç esas itibariyle kalsitten oluşmuş olup, mikritik bir doku içinde yer yer iri kalsit kristalleri dikkat çeker. Dolomit ve detritik kuvarsa da çok seyrek olarak rastlanır. Şekil 4.1. Karabük- Eflani Bölgesi Kireçtaşlarının Polarizan Mikroskop Görünümü Şekil 4.2. Mikroskobik Foto, Polarize Işık, Mikritik Doku İçinde Görünümü 62