İSCEHİSAR ANDEZİTLERİNİN TUZ KRİSTALLENMESİNE BAĞLI AYRIŞMASINDA SU İTİCİ KİMYASAL MADDE ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI

Madencilik, 2018, 57(2), 81-94 Mining, 2018, 57(2), 81-94 Orijinal Araştırma / Original Research İSCEHİSAR ANDEZİTLERİNİN TUZ KRİSTALLENMESİNE BAĞLI AYRIŞMASINDA SU İTİCİ KİMYASAL MADDE ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI INVESTIGATION OF THE EFFECT OF WATER REPELLENT CHEMICALS ON THE WEATHERING OF ISCEHİSAR ANDESITES DUE TO SALT CRYSTALLIZATION Mustafa Yavuz Çelika,*, Metin Ersoya,**, Zeyni Arsoya,***, Murat Sertb,****, Liyaddin Yeşilkayaa,***** a b Afyon Kocatepe Üniversitesi, Afyon Meslek Yüksek Okulu, Doğal Yapı Taşları Programı, Afyonkarahisar, TÜRKİYE Afyon Kocatepe Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Maden Mühendisliği Bölümü, Afyonkarahisar, TÜRKİYE Geliş Tarihi / Received : 4 Aralık / December 2017 Kabul Tarihi / Accepted : 30 Mart / March 2018 ÖZ Anahtar Sözcükler: Andezit, Tuz kristalizasyonu, Su itici kimyasal madde, Gözeneklilik, Ağırlık kaybı. Keywords: Andesite, Salt crystallization, Water repellent chemical, Porosity, Weight loss. Bu çalışmada Afyonkarahisar yöresinde üretilen İscehisar andezitlerinde tuzların yıkıcı etkileri sonucu oluşan bazı fiziksel ve mekanik değişiklikler incelenmiştir. Bu amaçla çalışma kapsamında andezitlerin petrografik-mineralojik (polarizan mikroskop, XRD), kimyasal analiz, gözenek çapı dağılımı ve fiziko-mekanik özellikleri belirlenmiştir. İkinci aşamada da su emmeyi ve dolayısıyla da tuz kristallendirmeyi önlemek amacıyla da su itici ve koruyucu kimyasal maddeler kullanılan andezit numunelerinde aynı deneyler tekrarlanmıştır. Andezit numunelerinin tuz kristallendirme olaylarına bağlı ayrışma miktarları, ağırlık kaybı, ultrases hızı ve tek eksenli basınç dayanımı gibi bazı fiziksel ve mekanik parametrelerde meydana gelen değişimler yardımıyla belirlenmiştir. Normal numunelerde ortalama %0,3695 kuru kütle kaybı, su itici kimyasal madde uygulanmış numunelerde ise ortalama %0,186 kütle artışı ölçülmüştür. Basınç dayanımı değerleri normal numunelerde %32, su itici kimyasal uygulanmış numunelerde %37 azalmıştır. ABSTRACT n this research, some physical and mechanical changes in İscehisar andesites produced in Afyonkarahisar region were investigated because of destructive effects of salts. For this purpose, petrographic-mineralogical (polarizing microscope, XRD), chemical analysis, pore diameter distribution and physico-mechanical properties of andesites were determined. In the second step, the same experiments were repeated in the case of andesite samples using water repellent and protective chemical substances to prevent water absorption and consequently salt crystallization. The amounts of decomposition due to salt crystallization events of the andesite samples were determined by the changes in mechanical and physical properties like weight loss, ultrasonic velocity and uniaxial compressive. Mean dry weight loss was 0.3695% in normal samples and 0,186% mass increase in water-repellent samples. Compressive strength values were found to be 32% for normal samples and 37% for water repellent chemically treated samples. * Sorumlu yazar: • https://orcid.org/0000-0002-9695-7370 ** • https://orcid.org/0000-0001-7997-6847 *** • https://orcid.org/0000-0001-5694-6338 **** • https://orcid.org/0000-0001-5376-9874 ***** • https://orcid.org/0000-0001-8911-48531 81 M.Y. Çelik, et al / Scientific Mining Journal, 2018, 57(2), 81-94 GİRİŞ Tarihin değişik dönemlerinde farklı yapı malzemeleri kullanılmıştır. Günümüze kadar gelmiş olan tarihi yapıların, doğal taşlardan yapılmış olduğu görülmektedir. Tüm uygarlıkların doğal taşları tercih etmelerinin nedeni, taşıyıcı niteliği ve mimari özellikleri yanı sıra dayanıklı olmalarıdır. Antik dönemlerde kabaca şekillendirilerek, yapıların değişik yerlerinde taşıyıcı amaçlı kullanılan doğal taşlar, teknolojik gelişmelere paralel olarak değişik şekillerde işlenerek farklı amaçlar için kullanılmaya başlanmıştır. Bu doğal taşların en çok kullanılanlarından birisi de andezitlerdir (Yavuz vd., 2017). Ülkemizde İç Anadolu ve Ege Bölgeleri’nde yaygın olarak bulunan andezit oluşumları volkanik kayaçlar içerisinde önemli bir yer tutmaktadır. Çankırı, Niğde, Kayseri, Ankara, Afyon, Isparta, Çanakkale, İzmir, Balıkesir ve Uşak başlıca andezit üretimi yapılan iller arasındadır. Andezitler geçmişte olduğu gibi günümüzde de en çok inşaat sektöründe kullanılmaktadır. Başlıca kullanım alanları arasında duvarlarda kaplama, yerlerde döşeme, yaya yollarında, park ve bahçelerde kaldırım, bordür ve parke taşı sayılabilir. Bunun yanı sıra merdiven basamakları, istinat duvarları, çeşitli profiller (harpuşta, takoz), tarihi binaların restorasyonu ve kent mobilyaları (oturma grupları, çiçeklik) olarak kullanılmaktadır. Andezitler homojen ve solmayan renkleri ile cilasız, silinmiş, çekiçlenmiş veya kaba yontulmuş yüzey biçimleri ile son yıllarda yurtiçi ve yurtdışı doğal taş kullanıcılarının tercihi olmuştur (MTA, 2017). Anadolu medeniyetlerinde yaygın olarak kullanılan ve günümüzde de birçok alanda kullanıldığı görülen andezitler, kullanım yeri ve özelliklerine bağlı olarak çevresel faktörlerin etkisiyle zamanla ayrışmaya başlarlar. Ayrışmaya etki eden faktörler fiziksel, kimyasal veya biyolojik kökenli olabilmektedir. Ayrışmayı hızlandıran en önemli etkenlerden birisi su olup her üç ayrışma türünde de önemli rol oynamaktadır. Gözenek ve çatlaklara giren sular donma-çözülme yoluyla fiziksel ayrışmayı sağlarken çözünebilir tuzları da taşıyarak gözeneklerde buharlaşma yoluyla tuz kristallenmesine neden olurlar. Böylelikle donma-çözülme etkileri yanı sıra tuz kristallenmesi nedeni ile yapılarda kullanılan doğal taşlar zaman içinde çevresel etkiler nedeni ile erozyona uğrayarak ciddi oranda zarar görmektedir. Bu hasarların giderilmesi amacıyla doğal taşların bünyesine su giri82 şinin engellenmesi gerekmektedir. Özellikle tarihi yapılarda suların doğal taşlar içerisine girmesini engellemek için koruyucu ve su itici kimyasal maddeler kullanılmaktadır. Böylece su ve suda çözünmüş zararlı tuzların doğal taşların içerisine girmesi engellenerek olabilecek zararlı etkileri bertaraf edilmiş olur. Korunması gereken bir tarihi yapının bozulma durumunun incelenmesi, nedenlerin tespit edilmesi ve buna uygun müdahale yönteminin geliştirilmesi gerekmektedir. Kısmen ayrışmaya başlamış yapı malzemesinin değiştirilmesi yerine güçlendirilerek ömrünün uzatılması restorasyon çalışmasının bir gereğidir. Bu amaçla doğal yapı taşlarının yüzey koruyucu kimyasal maddeler kullanılarak su emme miktarının azaltılması yönünde çalışmalar yapılması gerekmektedir. Koruyucu malzeme kullanım metotları temelde aynı olmakla birlikte, farklı koruyucu malzeme farklı yapı taşları üzerinde denendiğinde değişik sonuçlar verebilmektedir. Bu nedenle öncelikle laboratuvar ortamında denenmesi büyük önem taşımaktadır Literatürde bu amaçla yapılmış çeşitli çalışmalar bulunmaktadır (Ioannou, 2008; Kılıç ve Gültekin, 2009; Thomachot-Schneider vd., 2011; Pinna vd., 2011; Licchelli, 2013; Pérez vd., 2014; Tulliani vd., 2014). Literatürde, İscehisar andeziti ile ilgili bazı çal (...truncated)