DETERMINATION OF SUITABILITY FOR INDUSTRIAL USE OF BASALTS IN THE GEREDE-KAVACIK REGION

Abstract

In this study, based on Bolu-Gerede Kavacık site which forms a part of volcanics called Galatia Volcanic Complex between Ankara-Bolu, the suitability of basalts in the region to the industrial use areas was investigated. In the laboratory studies, a two-stage study was conducted on samples taken from locations considered appropriate in the scope of field studies. In the first stage, mineralogical and petrographic analyses of the samples were conducted. From the macroscopic properties of the samples, color, structure and texture, weathering, hardness, weathering property, polish acceptance and acid solubility were determined. Mineral contents, structure and texture, and granulations were determined from the microscopic characteristics. The results of this analysis were evaluated together with geochemical analysis results. In the second stage, density, dry unit weights, water absorption by weight-volume, porosity, frost resistance, methylene blue, and uniaxial compressive strength tests were conducted from the physico-mechanical characteristics of the samples. According to the results, Gerede-Kavacık basalts are suitable for use on a certain scale as block-stone in sea embankment with its natural stone state, as facing stone and natural building stones in riprap construction and so forth, or in base slab, in siding, and as rock wool.

Keywords

• Aggregate
• Ballast
• Basalt
• Geochemistry
• Physicomechanics
• Rock wool

GEREDE-KAVACIK BÖLGESİ BAZALTLARININ ENDÜSTRİYEL KULLANIMI AÇISINDAN UYGUNLUĞUNUN BELİRLENMESİ

Abstract

Bu çalışmada, Ankara-Bolu arasında, Galatya Volkanik Bölgesi olarak adlandırılan volkanik kayaçların bir parçasını oluşturan Bolu-Gerede Kavacık sahası baz alınarak bölge bazaltlarının endüstriyel kullanım alanlarına uygunluğu araştırılmıştır. Laboratuvar çalışmalarında, arazi çalışmaları kapsamında uygun görülen lokasyonlardan alınan numuneler üzerinde iki aşamalı çalışma yapılmıştır. İlk aşamada örneklerin mineralojik ve petrografik analizleri yapılmıştır. Numunelerin makroskopik özelliklerinden, renk, yapı ve doku, ayrışma, sertlik, ayrışma özelliği, cila kabulü ve asitte çözünürlülük özellikleri belirlenmiştir. Mikroskopik özelliklerinden mineral içerikleri, yapı, doku, granüler dağılımları belirlenmiştir. Bu analiz sonuçları jeokimyasal analiz sonuçlarıyla birlikte değerlendirilmiştir. İkinci aşamadaysa numunelerin fizikomekanik özelliklerinden yoğunluk, kuru birim ağırlıkları, ağırlıkça-hacimce su emme, gözeneklilik, dona dayanıklılık, metilen mavisi, tek eksenli basınç dayanımı testleri yapılmıştır. Çıkan sonuçlara göre Gerede-Kavacık bazaltları belli şartlarda, doğal taş haliyle deniz dolgusunda (blok-taş olarak), anroşman inşaatında ve benzeri işlerde, kaplama taşı ve doğal yapıtaşı olarak, ya da taban döşemesinde, dış cephe kaplamasında, ve kaya yünü olarak kullanıma uygundur.

Keywords

• Agrega
• Balast
• Bazalt
• Fizikomekanik
• Jeokimya
• Kaya yünü

References

1. Acar, A., Taga, H., Dinçer, İ., 2004. Liman dolgusunda kullanılacak pliyokuvaterner bazaltların (Yumurtalık-Adana) fiziko-mekanik özelliklerinin incelenmesi. KAYAMEK 2004-VII. Bölgesel Kaya Mekaniği Sempozyumu, s.77-84, Sivas.
2. Akbulut, A., Demir, B.G., Güngör, N., 2016. Değeri yükselen bir maden: Bazalt. Madencilik Türkiye Dergisi, 55, 80-82.
3. Aksoy, C.O., 1999. Kırmataş üretim yöntemlerinin ekonomik analizi. 3. Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu Bildiriler Kitabı, İzmir-Türkiye, 97-103, 14-15 Ekim 1999.
4. Anon, 1979. Classification of rocks and soils for engineering geological mapping. Part 1. Rock and soil materials. Bull Int Assoc Eng Geol. 19, 364-371. (Deniz vd., 2017)’den alıntılanmıştır.
5. Aral, F., 2004. Karatepe Bazaltlarının (Çorlu-Tekirdağ) Yapı Malzemesi Olarak Kullanılabilirliği. İstanbul Üniv. Müh. Fak. Yerbilimleri Dergisi, 17 (2), 69-74.
6. ASTM C 295. Petrographic Examination of Aggregates for Concrete. 1990.
7. Atasoy, K., 2003. Kula (Manisa) Yöresi Bazaltlı Cüruflarının Çatı İzolasyon Malzemesi Olarak Değerlendirilmesi. Hacettepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi. 180 s.
8. Büyüksağış, İ.S., Gürcan, S., 2005. ASTM ve TSE doğal taş standartlarının karşılaştırılması. Madencilik, 44 (1), 33-41.

9. CIRIA & CUR., 1991. Manual of the use of rock in coastal and shoreline engineering: CIRIA Special Publication v.83/CUR Report 154, CIRIA (Construction Industry Research and Information Association)/CUR, London.
10. Çağlayan, M., Haberveren, S., İpekoğlu, B., Kurşun, İ., 1999. Beton Yapımında Kullanılan Agregaların Özellikleri ve Örnek Bir Kuruluş. "İSTON". 2. Ulusal Kırmataş Sempozyumu, s.69-79.
11. Çeliktaş, B.G., Kadıoğlu, Y.K., Fener, M., Deniz, K., 2017. Volkanik Kökenli Kayaların Yapı Taşı Olarak Kullanılabilirliği: Ankara Civarı Volkanik Kaya Örnekleri. MERSEM (13-15 Aralık 2017), Antalya, s.515-524.
12. Çokça, E., 2002. Relationship Between Methylene Blue Value, Initial Soil Suction and Swell Percent of Expansive Soils. Department of Civil Engineering, Middle East Technical University, Turkish J. Eng. Env. Sci., 26, 521-529.
13. Çıyrak, N., 2010. Bergama Kozak Granit Alanın Doğal Radyasyon Seviyesinin Belirlenmesi ve Karasal Doz Hızının Tayin Edilmesi. Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, 63s. (Koralay vd., 2017)’den alıntılanmıştır.
14. Deniz, K., Kadıoğlu, Y.K., 2012. Lösit ve Pseudolösit İçeren Bazaltların Kökeni ve İç Anadolu’daki Önemi: Çiçekdağ, Kırşehir, Türkiye, Uluslararası Katılımlı V. Ulusal Jeokimya Sempozyumu Bildiri Özleri Kitabı, 128-129, 2012.
15. Deniz, K., Kadıoğlu, Y.K., Koralay, T., 2017. Bazaltların Yapıtaşı Olarak Kullanılabilirliğinin Konfokal Raman Spektroskopisi (KRS) ile İncelenmesi: Çiçekhane Tepe Bazaltı, Kırşehir, İç Anadolu. MERSEM (13-15 Aralık 2017), Antalya, s.503-514.
16. Dere, B., Miller, N., 1966. Tek Eksenli Basınç Direncine Göre Kayaların Sınıflandırılması. Ankara MTA Rapor No: 2352, 32.
17. DPT, 2001. (Devlet Planlama Teşkilatı), Sekizinci Beş Yıllık Kalkınma Planı, Madencilik Özel İhtisas Komisyon Raporu (Mermer-Granit-Yapıtaşları-Arduaz), Endüstriyel Hammaddeler Alt Komisyonu Yapı Malzemeleri II Çalışma Grubu Raporu, DPT:2616 ÖİK:627, Ankara, 2001, 191 s.
18. Erkan, Y., 2013. Magmatik Petrografi, 2013. Jeoloji Mühendisleri Odası Yayınları, yayın no. 93, yeniden düzenlenen 7. baskı, 175 s., Ankara.
19. Google Map, 2018. Çalışma alanı ve çevresinin görüntüsü (Erişim Tarihi: 03.07.2018)
20. Gökalp, İ., Uz, V.E., Saltan, M., 2016. Testing the abrasion resistance of aggregates including by-products by using Micro Deval apparatus with different standard test methods. Construction and Building Materials, 123, 1-7.
21. Gökalp, İ., Uz, V.E., Saltan, M., Tutumluer, E., 2018. Technical and environmental evaluation of metallurgical slags as aggregate for sustainable pavement layer applications. Transportation Geotechnics, 14, 61-69.
22. Gökalp, İ., Uz, V.E., 2020. The effect of aggregate type and gradation on fragmentation resistance performance: Testing and evaluation based on different standard test methods. Transportation Geotechnics, 22, 100300.
23. Halifeoğlu, M., Dalkılıç, N., 2002. Tarihten Günümüze Diyarbakır Bazaltının Gelişim Süreci ve Bugünkü Kullanım Alanları. I. Ulusal Yapı Malzemesi Kongresi, 9-13 Ekim, 570-579.
24. Karadağ, A., 2008. Farklı Kökenli Agregalar İçeren Yüksek Mukavemetli Betonların Elastik Özelliklerinin İncelenmesi. İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, (Yıldırım, H.- Tez Danışmanı).
25. Kuşoğlu, R., Kabakcı, B., Kadıoğlu, Y.K., 2012. Kaya yünü özelliği taşıyan bazaltların jeokimyasal özelliği ve Türkiye’den örnekler. Uluslararası Katılımlı 5. Jeokimya Sempozyumu, 23-25 Mayıs 2012, s.209-210, Denizli.
26. Kahraman, E., Kılıç, A.M., 2016. Agrega Madenciliğinin Hazır Beton Üretimindeki Yeri. 8. Uluslararası Kırmataş Sempozyumu, 13-14 Ekim 2016, s. 324-329.
27. Karaca, A., 2004. Post-Miocene deformation of an area between Alibey (Kızılcahamam) and Karalar (Kazan) villages, NW Ankara (Turkey), Msc. Thesis, METU.
28. Keller, J., Jung, D., Eckhardt, F.J., Kreuzer, H., 1992. Radyometric Ages And Chemical Characterization Of The Galatean Andesite Massif, Pontus, Turkey, Acta Vulcanologica, Marinelli, 2, 267-276.
29. Kaygısız, H., 2010. Kayseri Yöresindeki Yapıtaşlarının Fiziko-Mekanik Özelliklerinin Belirlenmesi. Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi.
30. Keskin, Ö., Kılıç, A., 2003. Doğu Akdeniz Yöresi Bazaltlarının Kırmataş Olarak Değerlendirilme Olanakları. III. Ulusal Kırmataş Sempozyumu, s.152-157, Adana.
31. KGM, 2013. Karayolu Teknik Şartnamesi 2013 (Yol Altyapısı, Sanat Yapıları, Köprü ve Tüneller, Üstyapı ve Çeşitli İşler). T.C. Ulaştırma Bakanlığı, Demiryollar, Limanlar, Havameydanları İnşaatı Genel Müdürlüğü, Kıyı Yapıları ve Limanlar Malzeme, Yapım, Kontrol ve Bakım Onarım Teknik Esasları (DLH), Karayolları Genel Müdürlüğü (KGM) 2013. Erişim:
32. Kılıç, A.M., Sakatoğlu S., Kahraman, E., Yılmaz, M., 2015. Adana İli Taş (Kalker) İşletmelerinde Üretilen Agreganın İl Açısından Önemi. TMMOB, Adana Kent Sorunları Sempozyumu-III, Adana, Türkiye, 22-23 Mayıs 2015, ss.561-574.
33. Kibici, Y., Dinç, D., Uçar, A., 2012. Afyonkarahisar Yöresi volkanik kayaçlarının minerolojik ve petrografik özellikleri. Dumlupınar Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 29, 53-70.
34. Koçak, E., 2011. Kayseri bazaltının yapı taşı olarak kullanım olanaklarının araştırılması. Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, s.76.
35. Koralay, T., Çobanoğlu, İ., Demir, M., 2014. Ofiyolitler içerisindeki gabro dayklarının balast malzemesi olarak kullanılabilirliği: (Bozkurt-Denizli) örneği. KSU Mühendislik Bilimleri Dergisi, 17 (2), 32-48.
36. Koralay, T., Maden, N., Deniz, K., Kadıoğlu, Y.A., 2017. Dekoratif Amaçlı Kullanılan Bazı Magmatik-Metamorfik Kökenli Doğal Taşların Mineralojik, Petrografik Özellikleri ve Doğal Radyasyon Seviyelerinin Belirlenmesi MERSEM (13-15 Aralık 2017), Antalya, s.239-247.
37. Korkanç, M., Tuğrul, A., 2003. Niğde yöresi bazaltlarının beton agregası olarak kullanılabilirliği. 3. Ulusal Kırmataş Sempozyumu (3-4 Aralık 2003), İstanbul, s.99-106.
38. Korkanç, M., Tuğrul, A., 2006. Niğde yöresi bazaltlarının agrega kaynağı olarak değerlendirilmesi. 4. Ulusal Kırmataş Sempozyumu (1-2 Aralık 2006), İstanbul, s.93-100.
39. Korkanç, M., Tuğrul, A., 2017. Niğde bölgesi agrega kaynakları ve sorunları. Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 6 (1), 122-131.
40. Kulaksız, S., 2007. Doğaltaş (Mermer) Maden İşletmeciliği ve İşleme Teknolojileri, TMMOB Maden Mühendisleri Odası, 1. Baskı, Ankara.
41. Kulaksız, S., 2007. Aksaray-Nevşehir-Karaman Bölgesi Bazaltik Cürufların Doğal Yalıtım Malzemesi Olarak Değerlendirilmesi, 6. Uluslararası Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu TMMOB Maden Müh. Odası Bildiriler Kitabı.
42. Kulaksız, S., 2017. Türkiye Bazaltlarının Endüstriyel Kayaç Olarak Kullanımı ve Değerlendirmesi. MERSEM (13-15 Aralık 2017), Antalya, s.609-616.
43. Kulaksız, S., Bayhan. H., Ayder, E., 2006. Aksaray-Nevşehir Karaman Bölgesi Bazaltik Cürufların İncelenmesi. Hacettepe Üniversitesi Araştırma ve Geliştirme Fonu, Yayımlanmamış Rapor, 50 s.
44. Mercan Madencilik, 2018. Erişim tarihi: 01.03.2018,
45. Önem, Y., 1997. Sanayi Madenleri. Kozan Ofset Matbaacılık San. Ve Tic. Ltd. Şti. ISBN 975-96255-0-4, Ankara, 308 s.
46. Özturan, T., Çeçen, C., 1997. "Effect of Coarse Aggregate Type on Mechanical Properties of Concretes With Different Strengths", Cement and Concrete Research, 27 (2), 165-170.
47. Öztürk, C.A., Nasuf, E., Fişne, A., Erkan, M., 2003. Türkiye ve dünyada agrega organizasyonları ve işlevleri. III. Ulusal Kırmataş Sempozyumu (3-4 Aralık 2003). İstanbul, s.317-325.
48. Parnas, R., Shaw, M., Liu, Q., 2007. Basalt Fiber Reinforced Polymer Composites. The New England Transportation Consortium, August, Project No. 03-7.
49. Patnaik, A., 2009. Applications of Basalt Fiber Reinforced Polymer (BFRP) Reinforcement for Transportation Infrastructure, Developing a Research Agenda for Transportation Infrastructure, p.1-5.
50. Sheldon, G.L., Forming Fibres from Basalt Rock-New Applicatıon For A Well-Established Process, Platinium Metal Rev., 1977; 21(1), 18-24.
51. Sür, A., Sür, Ö., Yiğitbaşıoğlu H., 2001. Mineraller ve kayaçlar, Bilim Yayıncılık, Ankara.
52. Tankut, A., Güleç, N., Wilson, M., Toprak, V., Savasçın, Y., Akıman, O., 1998. Alkali Basalts From the Galatia Volcanic Complex, NW Central Anatolia, Turkey., Tr. J. of Earth Sciences, 7, 269-274.
53. Tarhan, F., 1989. Mühendislik jeolojisi prensipleri. Genel Yayın No:145, KTÜ, Trabzon.
54. Tasong, W.S., Lynsdale, C.J., Cripps, J.C., 1998. Aggregate-Cement Paste Interface II: Influence of Aggregate Physical Properties. Cement and Concrete Research, 28 (10), 1453-1465.
55. Taşdemir, C., 2016. Agrega Tür ve Boyutunun Betonun Dayanımına ve Donma - Çözülme Direncine Etkileri. Agrega Bülteni, 3, 6-12.
56. Topçu, İ.B., Demir, A., 2006. Metilen mavisi deneyi ile ince tanelerdeki kil içeriğinin belirlenmesi. 4. Ulusal Kırmataş Sempozyumu (1-2 Aralık 2006), İstanbul, s. 299-304.
57. Toprak, V., Savaşçın, Y., Güleç, N., Tankut, A., 1996. Structure of the Galatean Volcanic Province, Turkey , International Geology Review, 38, 8, 747-758.
58. Toygar Sağın, Ö., Karaoğlu, Ö., 2018. Galatya Volkanik Provensi’nin Doğu Kesiminin Volkanolojik Evrimi: Ön Bulgular. 71. Türkiye Jeoloji Kurultayı (23-27 Nisan 2018), Ankara, 543-544.
59. Türkecan, A., Hepşen, N., Papak, İ., Dinçel, A., Akbaş, B., Bedi, Y., Karataş, S., Özgür, İ., B., Akay, E., Sevin, M., Mutlu, G., Sevin, D., Ünay, E., Saraç, G., 1991. Seben - Gerede (Bolu) – Güdül - Beypazarı (Ankara) ve Çerkeş - Orta-Kurşunlu (Çankırı) Yörelerinin (Köroğlu dağları) Jeolojisi ve Volkanik Kayaçların Petrolojisi. M.T.A. raporu no: 9193, 118 s., Ankara.
60. TS 2513, 1977. Doğal Yapı Taşları. (İptal standart), TSE, Ankara.
61. TS 7043, 2004. Demiryolu balastları için agregalar. TS 7043 EN 13450, TSE, Ankara.
62. TS EN 1367-2, 1999. Agregaların Termal ve Bozunma Özellikleri için Deneyler Bölüm 2: Magnezyum Sülfat Deneyi. (İptal standart), TSE, Ankara.
63. TS EN 933-9, 2001. İnce Tanelerin Tayini Metilen Mavisi Deneyi. TSE, Ankara.
64. TS 699 T1, 2009. Doğal Yapı Taşları - İnceleme ve Laboratuvar Deney Yöntemleri. TSE, Ankara, 2009.
65. TS EN 1097-6, 2013. Agregaların Mekanik Ve Fiziksel Özellikleri İçin Deneyler - Bölüm 6: Tane Yoğunluğunun Ve Su Emme Oranının Tayini. TSE, Ankara.
66. TS EN 13383- 1, 2013. Koruma Tabakası Taşları (Zırh Taşı) Bölüm 1: Özellikler. TSE, Ankara.
67. TS EN 13383-2, 2013. Koruma Tabakası Taşları (Zırh taşı) - Bölüm 2: Deney Metotları. TSE, Ankara.
68. TS EN 206, 2014. Beton - Özellik, Performans, İmalât ve Uygunluk. TSE, Ankara.
69. TS EN 1910, 2016. Ahşap ve Parke Yer Döşemeleri ve iç ve Dış Ahşap Kaplamalar-Boyutsal Kararlılığın Belirlenmesi. TSE, Ankara.
70. UNSCEAR, 2000. Report, United Nations Scientific Committee on The Effects of Atomic Radiation. Sources and Effects of Ionizing Radiations, United Nations, New York. (Koralay vd., 2017)’den alıntılanmıştır.
71. Uyanık, N.A., Akkurt, İ., 2009. Alkali Volkanitler Yönünden Zengin Olan Isparta-Çünür Tepesinde Doğal Radyoaktivite Tayini. AKÜ Fen Bilimleri Dergisi, 2, 35-42.
72. Uz, B., 1990. Ülkemizde Sert Mermer Grubu Serpantinit-Ultrabazikler, Mermer Dergisi, Nisan sayısı, 25-27.
73. Uz, B., 1999. Bazaltların Kırmataş Yönünden Değerlendirilmesi Trakya - Tekirdağ Bölgesi Bazaltları Örneği. 2. Ulusal Kırmataş Sempozyumu, İstanbul, s.1-12.
74. Uz, V.E., Gökalp, İ., 2017. The effect of aggregate type, size and polishing levels to skid resistance of chip seals. Materials and Structures, 50 (2), 1-14.
75. Uz, B., Esenli, V., Yavuz, O., Manav, H., Bacak, G., 2001. Sert Mermer Grubuna Bir Örnek; Karacadağ (Diyarbakır) Bazaltlarının ‘Mermer’ Açısından İncelenmesi. Türkiye III. Mermer Sempozyumu (MERSEM 2001) Bildiri Kitabı, Afyon, s.9–15.
76. Wilson, M., Tankut, A., Güleç, N., 1997. Tertiary volcanism of the Galatia province, north-west Central Anatolia, Turkey, Lithos, 42, 105-121.
77. Wincshester, J.A., Floyd, P.A., 1977. Geochemical discrimination of different magma series and their differentiation products using immobile elements. Chemical Geology, 20, 325-343.
78. Yaprak, G., 2009. Çevresel Radyoaktivite I ve II Ders Notları (yayınlanmamış), E.Ü. Nükleer Bilimler Enstitüsü. (Koralay vd., 2017)’den alıntılanmıştır.
79. Yaşar, E., Erdoğan Y., 2001.Toprakkale Bazaltının Doğal Taş Endüstrisindeki Yeri, 4. Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu, Ç.Ü., s. 87-96.
80. Yıldırım, H., 2017. Demiryolu Balast Agregaları Değerlendirme. Yayınlanmamış çalışma.
81. Yildirim, H., Karadag, A., Atahan, 2008. Effect of aggregate type on modulus of elasticity of high strength self consolidating concretes. Scc2008 Chicago, The Third North American Conference on the Design and Use of Self-Consolidating Concrete, H.N. pp.482-488.
82. Yıldız, T.D., 2019. The share of required costs in investment amounts for mining operating activities in pasture lands in Turkey. Journal of Engineering Science of Adıyaman University, 6 (10), 23-31.
83. Yıldız, T.D., Uz, B., Ülgen, S., Uz, V., Coşkun, N.H., Uçar, A., Kayıkçı, S., 2020. Bursa – Akçapınar – Kazanpınar civarında kireçtaşı kökenli mermer oluşumlarının etüt ve değerlendirilmesi. Adıyaman Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 7 (13), 56-74.
84. Yool, A.I.G., Lees, T.P., Fried, A., 1998. Improvements to the Methylene Blue Dye Test for Harmful Clay in Aggregates for Concrete and Mortar. Cement and Concrete Research, 28 (10), 1417-1428.
85. Yüksel Proje, 2007. T.C. Ulaştırma Bakanlığı Demiryollar, Limanlar, Havameydanları İnşaatı Genel Müdürlüğü Kıyı Yapıları Ve Limanlar Malzeme, Yapım, Kontrol Ve Bakım Onarım Teknik Esasları. Ankara. Erişim:
86. Yürür, M.T., Temel, A., Köse, O., 2002. Galatya Volkanik Bölgesinin (KB İç Anadolu, Türkiye) Güney Sınırında Kabuk Açılmasına Ait Veriler. Türkiye Jeoloji Bülteni, 45 (1), 85-98.
87. Yüzer, E., 2008. Doğal taş deyince. Granitaş, Taş Kültürü Yayını, ISBN: 978-9944-0619, 1.baskı, İstanbul.
88. Yüzer, E., Güngör, Y., Aydoğan, S., 2016. Doğal taşın öyküsü. Kare Tasarım Yayıncılık, ISBN: 978-605-63410-2-1, 1. baskı, İstanbul.