İscehisar Andezitinin Donma Çözülme Sürecinde Bazı Fiziksel Parametrelerdeki Değişiminin İncelenmesi

Abstract

Doğal yapı taşlarını etkileyen atmosfer kaynaklı etkenlerin en önemlilerinden birisi sudur. Doğal taşlar içindeki çatlak ve boşluklarda hareket eden su, soğuk iklimlerde donma-çözülme yoluyla fiziksel ayrışmaya neden olmaktadır. Bu çalışmada, İscehisar (Afyonkarahisar) yöresinde üretilen ve yapı taşı olarak kullanılan andezitlerde, donma-çözülme çevrimlerine bağlı olarak gelişen fiziksel değişiklikler incelenmiştir. Çalışma kapsamında birinci aşamada, andezitlerin kimyasal, mineralojik-petrografik, gözenek boyut dağılımı ve fiziko-mekanik özellikleri belirlenmiştir. İkinci aşamada laboratuvar ortamında donma çözülme çevrimleri sırasında görünür yoğunluk, gözeneklilik, su emme ve ultrases hızında meydana gelen değişiklikler yoluyla andezitlerde meydana gelen değişimler incelenmiştir. Donma-çözülme çevrimleri sonucunda andezitlerin görünür yoğunluk ve ultrases hızlarında azalma meydana gelirken, gözeneklilik ve su emme oranlarında ise artışlar meydana gelmiştir. Ultrases hızı %1,89 ve görünür yoğunluk %0,44 oranında azalırken, ağırlıkça su emme miktarı %5,38 ve açık gözeneklilik %5,05 oranında artış göstermiştir.

Keywords

• Andezit,Donma-çözülme,Fiziksel özellikler,Ultrases geçiş hızı

Investigation of the Variation in Some Physical Parameters of Iscehisar Andesites During Freze-Thaw Process

Abstract

Water is one of the most important atmospheric factors affecting natural building stones. Water moving in cracks and voids in natural stones causes physical deterioration by freezing-thawing in cold climates. In this study, the physical changes in andesites in Iscehisar (Afyonkarahisar) region which are used as building stones were investigated. In the first stage, chemical, mineralogical-petrographical, pore size distribution and physico-mechanical properties of andesites were determined. In the second stage, the changes of andesites during the freeze thaw cycles were investigated by apparent density, porosity, water absorption and ultrasound velocity. Because of the freeze-thaw cycles, the andesites have decreased apparent density and ultrasonic velocities, while the porosity and water absorption rates have increased. While the ultrasound velocity was 1,89% and the apparent density decreased by 0,44%, the water absorption amount increased by 5,38% and the open porosity increased by 5,05%.

Keywords

• Andesite,Freeze-thaw cycles,Physical properties,Ultrasound wave velocity

References

1. [1] Metin, S., Genç, Ş., Bulut, V. 1987. Afyon ve Dolayının Jeolojisi, MTA Rapor No: 8103 (Yayınlanmamış), Ankara.
2. [2] Ercan, T., Dinçer, A., Metin, S., Türkecan, A., Günay, E. 1978. Uşak Yöresindeki Neojen Havzalarının Jeolojisi. Türkiye Jeoloji Kurumu Bülteni, Cilt. 21, s. 97-106.
3. [3] Çevikbaş, A., Ercan, T., Metin, S. 1988. Geology and Regional Distribution of Neogene Volcanics Between Afyon–Şuhut. METU Journal of Pure and Applied Sciences, Cilt. 21(1-3), s. 479-499.
4. [4] Gökaltun, E. 1999. Atmosferik Kirleticilerin Kuru ve Islak Çökelme Mekanizmalarının Kireçtaşlarındaki Parlaklık Kaybına Etkisi. BAÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, Cilt. 1(1), s. 134-156.
5. [5] Cueto, N., Benavente, D., Martínez-Martínez, J., García-del-Cura, M.A. 2009. Rock Fabric, Pore Geometry .and Mineralogy Effects on Water Transport in Fractured Dolostones. Engineering Geology, Cilt. 107, s. 1-15. DOI: 10.1016/j.enggeo.2009.03.009
6. [6] Vazquez, P, Alonso, F.J., Esbert, R.M., Ordaz, J. 2010. Ornamental Granites: Relationship Between P-Waves Velocity, Water Capillary Absorption and Crack Network. Construction Building Materials, Cilt. 24, s. 2536-2541. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2010.06.002
7. [7] Torraca, G. 2009. Lectures on Materials Science for Architectural Conservation. Getty Conservation Institute, Los Angeles, 193s.
8. [8] Kuşcu, M., Yıldız, A., Bağcı, M. 2003. Investigation of Ağın Andesite as a Building Stone (İscehisar- Afyon, W-Turkey). International Symposium on Industrial Minerals and Building Stones, İstanbul, Turkey, 243-253.

9. [9] Kuşcu, M., Bağcı, M., Yıldız, A. 2006. Konarı (İscehisar-Afyon) Traki-andezitlerinin Yapıtaşı Olarak Kullanılabilirliğinin Araştırılması. MERSEM 2006' Türkiye V. Mermer ve Doğaltaş Sempozyumu Bildiriler Kitabı, Afyon, 281-290.
10. [10] Akbulut, H., Gürer, C., Yıldız, A. 2006. İscehisar Andezitlerinin Yol Üst Yapı Kırmataşı Olarak Fiziksel Özelliklerinin Araştırılması, Türkiye IV. Mermer ve Doğaltaş Sempozyumu, 2-3 Mart 2006, Afyonkarahisar, 183-191.
11. [11] Çelik, M.Y., Arsoy, Z., Sert, M., Şahbaz, A. 2018. İscehisar (Afyonkarahisar) Andezitinin Beton Agregası Olarak Kullanılabilirliğinin İncelenmesi, The 1st International Engineering and Technology Symposium (IETS’18), 03–05 May, Batman, 948-955.
12. [12] Çelik, M.Y., Kaçmaz, A.U. 2016. The Investigation of Static and Dynamic Capillary by Water Absorption in Porous Building Stones Under Normal and Salty Water Conditions, Environmental Earth Sciences, Cilt. (2016) 75:307. DOI: 10.1007/s12665-015-5132-x
13. [13] Çelik, M.Y., Ersoy, M., Yeşilkaya, L., Yılmaz, S., Köken, İ. 2017. Andezitlerde Farklı Sulu Ortamların Kapiler Su Emme Özelliğine Etkisinin Incelenmesi, Türkiye 9. Uluslararası Mermer ve Doğaltaş Kongresi ve Sergisi, 13-15 Aralık, Antalya, 295-304.
14. [14] Çelik, M.Y., Aygün, A. 2018. The Effect of Salt Crystallization In Porous Building Stones by Sodium Sulfates and Sodium Chlorides on Degradation, Bulletin of Engineering Geology and the Environment, DOI: 10.1007/s10064-018-1354-y
15. [15] Çelik, M.Y., Ersoy, M., Arsoy, Z., Sert, M., Yeşilkaya, L. 2018. İscehisar Andezitlerinin Tuz Kristalleşmesine Bağlı Ayrışmasında Su İtici Kimyasal Madde Etkisinin Araştırılması, Bilimsel Madencilik Dergisi, Cilt. 57(2), s. 81-94, DOI: 10.30797/madencilik.433911
16. [16] Chen, T.C., Yeung, M.R., Mori, N. 2004. Effect of Water Saturation on Deterioration of Welded Tuff Due to Freeze-Thaw Action, Cold Regions Science and Technology, Cilt. 38, s. 127-136, DOI: 10.1016/j.coldregions.2003.10.001
17. [17] Altindag, R., Alyildiz, S. I., Onargan, T. 2004. Mechanical Property Degradation of Ignimbrite Subjected to Recurrent Freeze-Thaw Cycles, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, Cilt. 41, s. 1023-1028. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2004.03.005
18. [18] Ruedrich, J., Kircher, D., Siegesmund. S. 2011. Physical Weathering of Building Stones Induced by Freeze-Thaw Action: a Laboratory Long-Term Study, Environmental Earth Sciences, Cilt. 63, s. 1573–1586. DOI: 10.1007/s12665-010-0826-6
19. [19] Çelik, M.Y., Akbulut, H., Ergül, A. 2014. Water Absorption Process Effect on Strength of Ayazini Tuff, such as the Uniaxial Compressive Strength (UCS), Flexural Strength and Freeze and Thaw Effect, Environmental Earth Sciences, Cilt. 71, s. 4247–4259, DOI: 10.1007/s12665-013-2819-8
20. [20] Özbek, A. 2014. Investigation of the Effects of Wetting–Drying And Freezing–Thawing Cycles on Some Physical and Mechanical Properties Of Selected Ignimbrites, Bulletin of Engineering Geology and the Environment, Cilt. 73, s. 595–609, DOI:10.1007/s10064-013-0519-y
21. [21] Ghobadi, M.H., Taleb Beydokhti, A.R., Nikudel, M.R., Asiabanha, A., Karakus, M. 2016. The effect of freeze–thaw process on the physical and mechanical properties of tuff. Environmental Earth Sciences, Cilt. 75, s. 846. DOI:10.1007/s12665-016-5664-8
22. [22] Yavuz, A.B. 2012. Durability assessment of the Alaçatı tuff (Izmir) in western Turkey, Environmental Earth Sciences, Cilt. 67, s. 1909-1925, DOI:10.1007/s12665-012-1632-0
23. [23] Liu, Q., Huang, S., Kang, Y., Liu, X. 2015. A prediction model for uniaxial compressive strength of deteriorated rocks due to freeze–thaw. Cold Regions Science and Technology, Cilt. 120, s. 96-107, DOI: 10.1016/j.coldregions.2015.09.013
24. [24] Nicholson, D.T., Nicholson, F.H. 2000. Physical deterioration of sedimentary rocks subjected to experimental freeze–thaw weathering. Earth Surface Processes and Landforms, Cilt. 25, s. 1295–1307, DOI:10.1002/1096-9837
25. [25] Yavuz, H., Altindag, R., Sarac, S., Ugur, I., Sengun, N. 2006. Estimating the index properties of deteriorated carbonate rocks due to freeze–thaw and thermal shock weathering. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, Cilt. 43, s. 767–775, DOI: 10.1016/j.ijrmms.2005.12.004
26. [26] Altindag, R., Şengün, N., Güney, A., Mutlutürk, M., Karagüzel, R., Onargan, T. 2006. The Integrity Loss of Physicomechanical Properties of Building Stones When Subjected to Recurrent Cycles of Freeze-Thaw (F-T) Process. Chapter 6.2: Freeze-Thaw, Fracture and Failure of Natural Building Stones, (Ed. Kourkoulis, S.K.), 363-372.
27. [27] Şengün, N., Altındağ, R., Mutlutürk, M., Karagüzel, R., Kıstır, R. 2008. Kireçtaşlarında Donma-Çözülme (F-T) Çevrimlerinin Fiziksel ve Mekanik Özelliklere Etkisi. SDÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, Cilt. 12, s. 128-134.
28. [28] Tan, X., Chen, W., Tian, H., Cao, J. 2011. Laboratory Investigations on the Mechanical Properties Degradation of Granite Under Freeze–Thaw Cycles, Cold Regions Science and Technology, Cilt. 68, s. 130–138, DOI: 10.1016/j.coldregions.2011.05.007
29. [29] Ozcelik, Y., Careddu, N., Yilmazkaya, E. 2012. The Effects of Freeze–Thaw Cycles on the Gloss Values of Polished Stone Surfaces, Cold Regions Science and Technology, Cilt. 82, s. 49–55, DOI: 10.1016/j.coldregions.2012.05.007
30. [30] Bayram, F. 2012. Predicting Mechanical Strength Loss of Natural Stones After Freeze–Thaw in Cold Regions, Cold Regions Science and Technology, Cilt. 83-84, s. 98-102, DOI: 10.1016/j.coldregions.2012.07.003
31. [31] Martínez-Martínez, J., Benavente, D., García-del-Cura, M. A. 2011. Spatial Attenuation: The Most Sensitive Ultrasonic Parameter for Detecting Petrographic Features and Decay Processes in Carbonate Rocks. Engineering Geology, Cilt. 119 (3–4), s. 84–95, DOI: 10.1016/j.enggeo.2011.02.002
32. [32] Barbera, G., Barone, G., Mazzoleni, P., Scandurra, A. 2012. Laboratory Measurement of Ultrasound Velocity During Accelerated Aging Tests: Implication for the Determination of Limestone Durability, Construction and Building Materials, Cilt. 36, s. 977-983, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2012.06.029
33. [33] Draebing, D., Krautblatter, M. 2012. P-wave Velocity Changes in Freezing Hard Low-Porosity Rocks: a Laboratory-Based Time-Average Model, The Cryosphere, Cilt. 6, s. 1163–1174, DOI: 10.5194/tc-6-1163-2012
34. [34] Molina, E., Cultrone, G., Sebastian, E., Alonso, F.J. 2013. Evaluation of Stone Durability Using a Combination of Ultrasound, Mechanical and Accelerated Aging Tests, Journal of Geophysics and Engineering, Cilt. 10,3, s. 035003, DOI: 10.1088/1742-2132/10/3/035003
35. [35] Gökçe, M.V., İnce, İ., Fener, M., Taşkıran, T., Kayabali, K. 2016. The Effects of Freeze–Thaw (F–T) Cycles on the Gödene Travertine Used in Historical Structures in Konya (Turkey), Cold Regions Science and Technology, Cilt. 127 s. 65–75, DOI: 10.1016/j.coldregions.2016.04.005
36. [36] Çelik, M.Y, 2017. Afyonkarahisar Yöresi Tüflerinin Fiziko-Mekanik Özelliklerinin Ultrases Dalga Hızı ile İlişkisinin İncelenmesi, Politeknik Dergisi, Cilt. 20(4): s. 961-970, DOI: 10.2339/politeknik.369111
37. [37] Timur, A. 1968. Velocity of Compressional Waves in Porous Media at Permafrost Temperatures, Geophysics, Cilt. 33, s. 584–595, DOI: 10.1190/1.1439954
38. [38] King, M.S. 1977. Acoustic Velocities and Electrical Properties of Frozen Sandstones and Shales, Canadian Journal of Earth Sciences, Cilt. 14, s. 1004–1013, DOI:10.1139/e77-092
39. [39] Pandit, B.I., King, M.S. 1979. A Study of the Effects of Pore-Water Salinity on Some Physical Properties of Sedimentary Rocks at Permafrost Temperatures, Canadian Journal of Earth Sciences, Cilt. 16, s. 1566–1580, DOI:10.1139/e79-143
40. [40] Pearson, C., Murphy, J., Hermes, R. 1986. Acoustic and Resistivity Measurements on Rock Samples Containing Tetrahydrofuran Hydrates - Laboratory Analogs to Natural-Gas Hydrate Deposits, Journal of Geophysical Research-Solid Earth, Cilt. 91, s. 14132–14138, DOI: 10.1029/JB091iB14p14132
41. [41] Remy, J.M., Bellanger, M., Homandetienne, F. 1994. Laboratory Velocities and Attenuation of P-Waves in Limestones During Freeze-Thaw Cycles, Geophysics, Cilt. 59, s. 245–251, DOI: 10.1190/1.1443586
42. [42] Sondergeld, C.H., Rai, C.S. 2007. Velocity and Resistivity Changes During Freeze-Thaw Cycles in Berea Sandstone, Geophysics, Cilt. 72, s. 99–105, DOI:10.1190/1.2435198
43. [43] Takeuchi, S., Simmons, G. 1973. Elasticity of Water-Saturated Rocks as a Function of Temperature and Pressure, Journal of Geophysical Research-Solid Earth, Cilt. 78, s. 3310–3320, DOI:10.1029/JB078i017p03310
44. [44] Toksoz, M.N., Cheng, C.H., Timur, A. 1976. Velocities of Seismic- Waves in Porous Rocks, Geophysics, Cilt. 41, s. 621–645, DOI: 10.1190/1.1440639
45. [45] Bonner, J.L., Leidig, M.R., Sammis, C., Martin, R.J. 2009. Explosion Coupling in Frozen and Unfrozen Rock: Experimental Data Collection and Analysis, Bulletin of the Seismological Society of America, Cilt. 99, s. 830–851, DOI:10.1785/0120080259
46. [46] Binal, A., Kasapoğlu, K.E., Gökçeoğlu, C. 1997. The Surfical Physical Deterioration Behaviour of Neogene Volcano-Sedimantery Rocks of Eskişehir Yazılıkaya, NW Turkey. Proc. Int. Symp. on Engineering Geology and the Environment, Athens, Greece, A.A. Balkema, Rotherdam, Cilt. 3, s. 3065-3069,
47. [47] TS EN 1936. 2010. Türk Standartları, Doğal Taşlar Deney Metotları, Gerçek Yoğunluk, Görünür Yoğunluk, Toplam ve Açık Gözeneklilik. TSE, Ankara.
48. [48] TS EN 14579. 2006. Türk Standartları, Doğal Taşlar- Deney Metotları- Ses İlerleme Hızı Tayini, TSE, Ankara.
49. [49] TS EN 13755. 2006. Türk Standartları, Doğal Taşlar-Deney Metotları-Atmosfer Basıncında Su Emme Tayini, TSE, Ankara.
50. [50] TS EN 1926. 2013. Doğal Taşlar-Deney Yöntemleri-Tek Eksenli Basınç Dayanımı Tayini, TSE, Ankara.
51. [51] TS EN 12371. 2003. Türk Standartları, Doğal Taşlar-Deney Metotları-Dona Dayanım Tayini, TSE, Ankara.
52. [52] Le Bas, M. J., Le Maitre, R. W., Woolley, A.R. 1992. The Construction of the Total Alkali-Silica Chemical Classification of Volcanic Rocks, Mineralogy and Petrology, Cilt. 46, s. 1-22. DOI:10.1007/BF01160698
53. [53] Irvine, T.N., Baragar, W.R.A. 1971. A Guide to the Chemical Classification of the Common Volcanic Rocks, Canadian Journal of Earth Sciences, Cilt. 8, s. 523-548. DOI: 10.1139/e71-055
54. [54] Guruprasad, B., Ragupathy, A., Badrinarayanan, T.S., Rajkumar, K.B. 2012. The Stress Impact on Mechanical Properties of Rocks in Hydro Fracturing Technique, International Journal of Engineering Science and Technology, Cilt. 4(2), s. 571-580,
55. [55] Erdoğan, Y., Yaşar, E., Güneyli, H. 2008. Doğal Yapı Taşlarının Isi-Ses Yalıtımı ile Mekanik Özelliklerinin Belirlenmesi. IX. Bölgesel Kaya Mekaniği Sempozyumu, 340-350, İzmir.
56. [56] Siegesmund, S., Dürrast, H. 2011. Physical and Mechanical Properties of Rocks. In: Stone in Architecture, 4th edition, Siegesmund S., Snethlage R. eds., Berlin: Springer, s. 97–225.
57. [57] Siegesmund, S., Snethlage, R. 2011. Stone in Architecture; Properties, Durability. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag.