DOĞAL YAPI TAŞLARININ FİZİKO MEKANİK ÖZELLİKLERİYLE BÖHME AŞINMA DİRENCİNİN TAHMİNİ

Abstract

Dünya nüfusunun artmasına bağlı olarak yapı sektöründe doğal yapı taşlarına olan talep her geçen gün artmakta olup doğal taşların kullanım alanlarının doğru tespit edilebilmesi için fiziko-mekanik özelliklerin belirlenmesi gerekmektedir. Ayrıca fiziko-mekanik özelliklerinin belirlenmesi doğal taşların kullanım alanlarındaki davranışlarının da anlaşılması açısından önem arz etmektedir. Doğal taşların kullanım alanlarına göre belirlenmesi gereken mekanik özelliklerden birini oluşturan aşınma direncinin tespiti için yaygın olarak kullanılan yöntem Böhme aşınma testidir. Bu çalışma da farklı kökenli kayaçların (magmatik, metamorfik, sedimanter) fiziko-mekanik özelliklerinin belirlenmesiyle aşınmaya karşı dayanım dirençlerinin tahmini istatistiksel yöntemlerle incelendi. Bu amaçla Anadolu’nun farklı bölgelerinden farklı kökenli doğal taş örnekleri toplanmış ve bu örneklerde Böhme aşınma deneyi ve fiziko-mekanik deneyler yapılmıştır. Doğal taşların Böhme aşınma direnci ile kuru yoğunluk, porozite, ağırlıkça su emme, P dalga hızı, Schmidt çekiç değeri, tek eksenli basma değerleri arasındaki ilişkiler basit regresyon ve çoklu regresyon analizleriyle incelenmiştir. Çoklu regresyon analiziyle geliştirilen denklem yardımıyla belirlenen Böhme aşınma direnç değerleri ile deneysel yöntemlerle belirlenen Böhme aşınma direnç değerleri arasında R2=0,92 olarak belirlenmiştir. Yapılan bu çalışma ile farklı doğal taşların aşınma direncinin tahmininde Böhme aşınma testinden farklı olarak diğer fiziko-mekanik özelliklerden elde edilebilecek denklemler geliştirilmiştir.

Keywords

• Böhme aşınma direnci
• Doğal yapı taşı
• Fiziko-mekanik özellikler
• Basit regresyon
• Çoklu regresyon

ESTIMATION OF BOHME ABRASION RESISTANCE THROUGH THE PHYSICO-MECHANICAL PROPERTIES OF NATURAL BUILDING STONES

Abstract

Due to the increase in the world population, the demand for natural building stones in the building sector is increasing day by day, and it is necessary to determine the physico-mechanical properties of natural stones in order to accurately determine the usage areas. In addition, determining the physico-mechanical properties is important in terms of understanding the behavior of natural stones in their usage areas. The commonly used method for determining the abrasion resistance, which constitutes one of the mechanical properties that should be determined according to usage areas, is the Böhme abrasion resistance test. In this study, by determining the physico-mechanical properties of rocks having the different origin (igneous, metamorphic, sedimentary), the strength resistance to the abrasion resistance of the rocks was investigated by statistical methods. For this purpose, natural stone samples with different origin were collected from different regions of Anatolia, and physico-mechanical experiments and the Böhme abrasion resistance tests were carried out. Relationships between Böhme abrasion resistance and dry density, porosity, water absorption by weight, P-wave velocity, Schmidt hammer value, uniaxial compressive strength values of natural stones were investigated with simple regression and multiple regression analysis. A high positive correlation (R2=0.92) was determined between the Böhme abrasion resistance values determined by the equation obtained from multiple regression analysis and the Böhme abrasion resistance values determined by experimental methods. With this study, equations that can be obtained from other physico-mechanical properties, different from the Böhme abrasion resistance test, were developed for the estimation of the abrasion resistance of different natural stones.

Keywords

• Böhme Abrasion Resistance
• Natural Building Stone
• Physico-Mechanical Properties
• Simple Regression
• Multiple Regression

References

1. Aksoy, H.S., 2018. Kireçtaşlarının Aşınma Dirençlerinin Endeks Özellikleri Yardımıyla Belirlenmesi. Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 7(1), 237-244.
2. ASTM E494, 2010. Standard Practice for Measuring Ultrasonic Velocity in Materials. Annual book of ASTM standards, American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, PA, 14 p.
3. ASTM D5873, 2014. Standard test method for determination of rock hardness by rebound Hammer method. Annual book of ASTM standards. American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, PA, 6 p.
4. Bozdağ, A., 2013. Tuz (NaCl) Kristallenmesinin Kayaçların Mühendislik Parametreleri Üzerine Etkisi. Doktora Tezi. Selçuk Üniversitesi, Konya.
5. Çelik, S.B., Çobanoğlu, İ., Atatanır, L., 2014. General material properties of Denizli (SW Turkey) travertines as a building stone. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 73, 825-838.
6. Çelik., S.B., 2018. Karbonat Kayalarının Aşınma Dirençlerinin Geniş Disk Aşınma Deneyi ile Araştırılması. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 30 (1), 303-310.
7. Çobanoğlu, İ., Çelik S.B., 2010. Correlation between wide wheel abrasion (capon) and Bohme abrasion test results for some carbonate rocks, Scientific Research and Essays, 5 (22), 3398-3404.
8. Çobanoğlu, İ., Çelik, S.B., 2017. Assessments on the usability of Wide Wheel (Capon) test as reference abrasion test method for building stones. Construction and Building Materials, 151, 319-330.

9. EN 14157, 2004. Natural stones – Determination of abrasion resistance, European Committee for Standardization, Brussels, 19 p.
10. EN 1926, 2006. Natural stone test methods – Determination of uniaxial compressive strength. European Committee for Standardization, Brussels, 20 p.
11. EN 1936, 2006. Natural stone test methods- Determination of real density and apparent density, and of total and open porosity. European Committee for Standardization, Brussels, 11 p.
12. EN 13755, 2008. Natural stone test methods. Determination of water absorption at atmospheric pressure European Committee for Standardization, Brussels, 12 p.
13. Gökçe, M.V., 2014. The effects of bedding directions on abrasion resistance in travertine rocks. Turkish Journal of Earth Sciences, 24, 196-207.
14. Göktan, R.M., Emir, E., 1996. Rockwell sertlik deneyinin mermerlerde sürtünme ile aşınma dayanımı kestirimi amacıyla kullanılabilirliği. Türkiye'de Mermer Yapı Dekorasyon, 46, 16-20.
15. ISRM, 1979. Suggested methods for determining the uniaxial compressive strength and deformability of rock materials. In International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, 16,135-140.
16. ISRM, 1978. Suggested methods for determining hardness and abrasiveness of rocks. In International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, 15, 89-97.
17. İnce, İ., 2013. Donma Çözülme Döngüsünün Kayaçların Mühendislik Parametreleri Üzerine Etkisi, Doktora Tezi. Selçuk Üniversitesi, Konya.
18. Kahraman, E., Kılıç A.M., 2017. Investigation of the Relationship between Böhme Abrasion Resistance and Strength Properties of Some Natural Stone. International Journal of Natural and Engineering Sciences, 11(2), 31-35.
19. Kahraman, S., Günaydın O., 2007. Empirical methods to predict the abrasion resistance of rock aggregates. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 66, 449-455.
20. Kahraman, S., Fener, M., 2008. Electrical resistivity measurements to predict abrasion resistance of rock aggregates. Bulletin of Materials Science, 31(2), 179-184.
21. Karaca Z., Deliormanli A.H., Elci H., Pamukcu Ç., 2010. Effect of freeze–thaw process on the abrasion loss value of Stones. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 47, 1207-1211.
22. Karaca, Z., Günes Yılmaz N., Goktan R.M., 2012. Considerations on the European Standard EN 14157 Test Methods: Abrasion Resistance of Natural Stones used for Flooring in Buildings. Rock Mechanics and Rock Engineering, 45(1), 103-111.
23. MacGregor I.D., Chiu K.Y., 2000. Porosity and wear resistance in stone flooring tiles. Journal of Testing and Evaluation, 28, 149-154.
24. Mohammed, A.A.A., 2018. Yapıtaşlarının Temel İndeks özellikleri ve Elastik Parametreleri ile Böhme Aşınma Kaybı indeksleri Arasındaki İlişkilerin İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi. Ankara Üniversitesi, Ankara.
25. NBG, 1985. Engineering Geology and Rock Engineering. Norwegian Group of Rock Mechanics, Fornebu, Norway, 249 p.
26. Strzałkowski, P., Kaźmierczak, U., Wolny, M., 2020. Assessment of the method for abrasion resistance determination of sandstones on Böhme abrasion test apparatus. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, https://doi.org/10.1007/s10064-020-01868-x.
27. TS EN 12407, 2002. Doğal taşlar- deney metotları- petrografik inceleme. Türk Standartları Enstitüsü yayınları, Ankara, 4 s.
28. Ureel, S., Momayez, M., 2017. Simple Correlations between Rock Abrasion and Other significant Rock Properties for Rock Mass and Intact Quartzite. Open Journal of Civil Engineering, 7, 194-207.
29. Yavuz, A.B., Turk, N., Koca, M.Y., 2005. Material properties of the Menderes massif marbles from SW Turkey. Engineering Geology, 82, 91-106.
30. Yavuz, H., Uğur, İ., Demirdağ, S., 2008. Abrasion resistance of carbonate rocks used in dimension stone industry and correlations between abrasion and rock properties. Int Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 45, 260-267.