Isıl etkiye maruz kalmış granit ve mermer örneklerinin fiziksel ve mekanik özelliklerindeki değişimin araştırılması
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Jeoloji Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2017
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: DİLEK KARAPINAR
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): REŞAT ULUSAY
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Kayaların fiziksel ve mekanik özelliklerinde değişimlere neden olan faktörlerden biri de sıcaklıktır. Isıl etki olarak adlandırılan bu etki; günümüzde yer mühendisliği alanında kaydedilen gelişmeler kapsamında radyoaktif atıkların depolanması, kömür damalarından gaz üretimi, jeotermal enerji, derin maden işletmeleri gibi uygulamalarda kayaların ortaya çıkan yüksek sıcaklıklara maruz kalmaları ve ayrıca yangınların meydana geldiği taş yapılarda yangınla birlikte gelişen sıcaklık artışlarıyla birlikte kendisini göstermektedir. Isıl etkinin yukarıda belirtilen ilk türüyle ilgili çalışmalarda kaya örnekleri istenilen sıcaklığa ulaşılana değin ısıtılmakta ve fiziksel ve mekanik özellikler bu sıcaklık altında tayin edilmekte olup, bu uygulama pahalı ve daha karmaşık deney cihazlarını gerektirmekte ve bu tür etkiyle ilgili sınırlı sayıda çalışma bulunmaktadır. Yangınları temsil edilen diğer ısıl etkinin değerlendirilmesinde ise, genellikle yangın sonrası durum dikkate alınarak, önce ısıtılıp sonra soğutulmuş örnekler üzerinde yapılan deneylerle sıcaklığa bağlı değişimler incelenmektedir. Bu yaklaşıma göre yapılmış çalışmalar daha fazla olmakla birlikte, ülkemizde sadece yapı taşı olarak kullanılan bazı kaya türlerinin fiziksel ve mekanik özelliklerinin sıcaklıkla değişiminin incelendiği oldukça sınırlı sayıda çalışma mevcuttur. Yukarıda belirtilen hususlar dikkate alınarak bu tez çalışmasında; geçmişte maruz kalınmış ısıl etkiye bağlı olarak granit ve mermer örneklerinin fiziksel ve mekanik özelliklerinde sıcaklıkla değişimin araştırılması ve sonuçların aynı tür kayalarla ilgili önceki benzer çalışmaların sonuçlarıyla karşılaştırılarak, bu özelliklerin sıcaklıkla değişimindeki genel eğilimlerin ve bunlara ilişkin eşik sıcaklık değerlerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçlar doğrultusunda her iki kaya türünden farklı deneylerde kullanılmak üzere hazırlanan örnekler, önce 1000oC'ye kadar değişik sıcaklıklarda ısıl etkiye maruz bırakılmışlar, daha sora yavaş şekilde oda sıcaklığına kadar soğutulmuşlardır. Bu şekilde hazırlanmış tüm örneklerin başlıca fiziksel ve mekanik özellikleri tayin edilerek değerlendirilmiş, ayrıca gerilme-birim deformasyon eğrileri çizilerek bunların sıcaklığa bağlı değişimleri ortaya konulmuştur. Bunların yanı sıra, granit ve mermer örneklerinin gözeneklilikleri X-ışınları CT yöntemiyle de tayin edilmiş ve ayrıca bu çalışmadan elde edilen sonuçlar aynı tür kayalar üzerinde yapılmış önceki çalışmaların sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Çalışmanın sonuçlarına göre; sıcaklık arttıkça, küçük dalgalanmalar dışında, incelenen granit ve mermer örneklerinin mineralojik bileşimlerinde sıcaklıkla belirgin bir değişimin olmadığı anlaşılmaktadır. Her iki kaya türü için görünür gözeneklilik dışında, incelenen fiziksel ve mekanik özelliklerin sıcaklık arttıkça azaldıkları anlaşılmaktadır. Granit ve mermer örneklerinin yenilme davranışı sıcaklık artıkça kırılgandan sünümlüye doğru bir geçiş göstermekte olup, bu durum önceki çalışmaların sonuçlarını desteklemektedir. Sıcaklıktaki artışla birlikte suda dağılmaya karşı duraylılık indeksi değerleri oldukça azalan granit ve mermerin doğada yüzeye yakın kesimlerde çok sayıda ıslanma-kuruma süreçlerine maruz kalmaları ve bu durumda yapı malzemesi olarak kullanılmaları halinde çıkabilecek yangınlardan kaynaklanacak ısıl etkinin bu malzemeleri olumsuz yönde etkilemesi söz konusu olabilecektir. X-ışınları CT yöntemi ve ISRM'nin önerdiği yöntem kullanılarak belirlenen gözeneklilik değerleri belirli bir sıcaklığa kadar örtüşmektedir. Bu çalışmada elde edilen sonuçlar granit ve mermerler üzerinde yapılmış benzer amaçlı önceki çalışmalarla karşılaştırıldığında, ısıl etkiye maruz kalmış örneklerin fiziksel ve mekanik özelliklerinin genel olarak önceki çalışmalardakilerle oldukça benzer bir eğilim sergiledikleri anlaşılmaktadır. Karşılaştırılan özelliklerin ortalama eğilim çizgilerinden farklı özelikler esas alınarak belirlenen eşik sıcaklık değerlerine göre, granitin sıcaklık artışından genel olarak belirgin şekilde etkilenmeye başladığı eşik sıcaklık 400oC iken, bu sıcaklığın mermer için 100oC olduğu belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Isıl etki, sıcaklık, granit, mermer, fiziksel ve mekanik özellikler.