Yüksek Sıcaklığın Yapı Malzemesi Olarak Kullanılan İgnimbiritlerin Fiziksel ve Mekanik Özelliklerine Etkisi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Jeoloji Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: NURYILDIZ ŞAHİNER
Danışman: Ergün Tuncay
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Kayaların fiziksel ve mekanik özelliklerinde önemli düzeyde değişime neden olan faktörlerden biri de yüksek sıcaklıktır. Bu etki kayalar üzerinde kalıcı hasarlar oluşturmakta ve kayaların bozunmasına, dolayısıyla dayanımlarının azalmasına neden olmaktadır. Özellikle yangın sırasında sıcaklıklar zamana bağlı olarak çok yüksek değerlere ulaşabilmektedir. Yangın sonrası durum dikkate alınarak yapılan deneyler, genellikle önce ısıtılıp sonra soğutulmuş örnekler üzerinde yapılır ve sıcaklığın etkilerini değerlendirir. Ancak, ülkemizde sadece yapı taşı olarak kullanılan bazı kaya türlerinin sıcaklıkla değişen fiziksel ve mekanik özelliklerini inceleyen çalışmalar oldukça sınırlıdır. Bu çalışmada, yapı taşı olarak kullanılan ignimbritlerin yüksek sıcaklığa maruz kalmaları durumunda fiziksel ve dayanım özelliklerindeki değişimler ile uzun süreli duraylılığına yönelik değerlendirmelere gidebilmek için çatlak ilerlemesi aşamaları eşik gerilme değerlerinin belirlenmesi amaçlanmaktadır. Bu amaçla, Kapadokya Bölgesi'nde yapı taşı olarak üretilen farklı renk ve dokuya sahip blok ignimbrit örnekleri (7 farklı ignimbrit yapı taşı) alınarak, bu örnekler üzerinde 0°'den (ısıl etkiye maruz kalmamış) 1000°C'ye kadar farklı sıcaklıklara maruz bırakıldıktan sonra yavaş bir şekilde oda sıcaklığına kadar soğutulmuştur. Tüm örneklerin fiziksel ve mekanik özellikleri belirlenmiş ve değerlendirilmiştir. Dayanım deneyleri sırasında Akustik Emisyon (AE) tekniğinden de yararlanılarak gerilme artışına bağlı olarak çatlak ilerleme aşamalarının eşik gerilme değerlerinin de belirlenmesi amaçlanmıştır. Bunlara ek olarak, seçilen ignimbirit örneklerinde sıcaklığa bağlı olarak mineral değişimi ve çatlak gelişimini gözlemlemek amacıyla Taramalı Elektron Mikroskobunda (SEM) incelemeler yapılmıştır. Çalışmadan elde edilen sonuçlara göre; sıcaklık arttıkça küçük dalgalanmalar olsa da birim hacim ağırlığı azalmış olup, özgül ağırlık sıcaklıkla belirgin bir değişim göstermemiştir. Özellikle 800°C'de her örnek için tek eksenli sıkışma dayanımı 600°C'ye kıyasla azalmış ve 1000°C'de tekrar artış göstermiştir. Gerilme-birim deformasyon eğrilerinden elde edilen elastik modül değerleri, tek eksenli sıkışma dayanımı testlerinde gözlemlenen davranışlarla uyumlu bulunmuştur. Akustik Emisyon tekniğinden yararlanılarak belirlenen ilksel çatlak başlangıcı ve çatlak birleşimi eşik gerilme seviyelerinin sıcaklıkla değişiminin UCS değerlerinin değişimine paralel ve bu seviyelerin sırasıyla UCS değerlerinin yaklaşık %18'i ve %55'si civarında olduğu tespit edilmiştir. Taramalı Elektron Mikroskobundan elde edilen görüntüler değerlendirildiğinde 1000°C'de örneklerin minerallerinde bir değişiklik olmazken kül matriksinde ergimelerin olduğu, bu ergimelerin kaynaklanmaya neden olarak dolaylı yoldan kayacın dayanımını etkilediği düşünülmektedir. 800°C'de çatlak gelişimi görülürken 1000°C'de çatlakların daha derinleştiği ve kül matriksinde kabuklanmalar meydana geldiği görülmüştür.