THE CHARACTERISATION AND INVESTIGATION OF THE SALT CRYSTALLIZATION RESISTANCE OF TUFFS USED AS BUILDING STONES IN AFYONKARAHISAR REGION

Year 2019, Volume: 58 Issue: 3, 197 - 209, 01.09.2019

Mustafa Yavuz Çelik Ramazan Tığlı

https://doi.org/10.30797/madencilik.620706

Cited By: 1

Abstract

In this research, a series of characterization studies were carried out on Ayazini and Seydiler

tuffs which are used as building stones around Afyonkarahisar. Petrographic-mineralogical

(polarizing microscope, XRD), chemical analysis, porosity distribution and physico-mechanical

properties of the mentioned rocks have been determined. Water is an important factor in the

weathering of natural building stones. The salt solutions carried with the water move through the

building blocks through capillary cracks and due to evaporation salt crystals form in the cracks

and spaces. These formations cause the rocks to degrade. Experimental studies were conducted

with sodium sulphate decahydrate solution in order to determine the resistance of the rocks to the

salt crystallization. Disintegration properties of tuffs due to salt crystallization were determined

by weight loss calculation, uniaxial compressive strength and ultrasonic velocity measurements.

Seydiler tuffs have been determined to be more resistant to salt crystallization while Ayazini tuffs

which have higher porosity amount are observed to be decomposed.

Keywords

Building stone, Tuff, Characterisation, Salt crystallization, Porosity, Weight loss

AFYONKARAHİSAR YÖRESİNDE YAPI TAŞI OLARAK KULLANILAN TÜFLERİN KARAKTERİZASYONU VE TUZ KRİSTALLENMESİNE DİRENÇLERİNİN İNCELENMESİ

Abstract

Bu çalışmada, Afyonkarahisar civarında yapı taşı olarak kullanılan Ayazini ve Seydiler tüflerine

bir dizi karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Söz konusu kayaçların petrografik-mineralojik

(polarizan mikroskop, XRD), kimyasal analiz, gözenek çapı dağılımı ve fiziko-mekanik özellikleri

belirlenmiştir. Doğal yapı taşlarının ayrışmasında su önemli bir faktördür. Suyla beraber

taşınan tuz çözeltileri, kılcal çatlaklar yoluyla yapıtaşları içinde hareket ederler ve buharlaşma

sonucunda çatlak ve boşluklarda tuz kristalleri oluşur. Bu oluşumlar, kayaçların bozunmasına

neden olmaktadır. Deneye tabi tutulan kayaçların tuz kristallenmesine dirençlerini belirlemek

amacıyla sodyum sülfat dekahidrat çözeltisiyle deneysel çalışmalar yapılmıştır. Tüflerin tuz

kristalleşmesine bağlı bozunma özellikleri ağırlık kaybı hesaplaması, tek eksenli basınç dayanımı

ve ultrasonik hız ölçümleri ile belirlenmiştir. Gözenek miktarı daha fazla olan Ayazini tüflerinin

ayrıştığı gözlemlenirken Seydiler tüflerinin tuz kristalleşmesine karşı daha dayanıklı olduğu

belirlenmiştir.

Keywords

Yapı taşları, Tüf, Karakterizasyon, Tuz kristalizasyonu, Gözeneklilik, Ağırlık kaybı

References

• Angeli, M., Benavente, D., Bigas, J. P., Menendez, B., Hebert, R., David, C., 2008. Modification of the Porous Network by Salt Crystallization İn Experimentally Weathered Sedimentary Stones. Materials and Structures, 41, 1091–1108.
• Angeli, M., Hébert, R., Menéndez, B., David, C., Bigas, J.P., 2010. Influence of Temperature and Salt Concentration on the Salt Weathering of A Sedimentary Stone With Sodium Sulphate. Engineering Geology, 115, 193–199.
• Beck, K., Al-Mukhtar, M., 2010. Evaluation of the Compatibility of Building Limestones From Salt Crystallization Experiments. Geological Society, London, Special Publications, 333, 111-118.
• Benavente, D., Garcìa del Cura, M. A., Fort, R., Ordonez, S., 1999. Thermodynamic Modelling of Changes Induced by Salt Pressure Crystallization in Porous Media of Stone. Journal of Crystal Growth, 204, 168-178.
• Cueto, N., Benavente, D., Martínez-Martínez, J., Garcíadel-Cura, M.A., 2009. Rock Fabric, Pore Geometry and Mineralogy Effects on Water Transport İn Fractured Dolostones, Engineering Geology, 107, 1-15.
• Çelik, M.Y., Sel, H., 2008. Afyondaki Tarihi Çeşmelerde Doğal Taş Kullanımı ve Restorasyonu. MERSEM 2008 Türkiye VI. Mermer Sempozyumu, (Editör: M. Ersoy vd) Afyon, 39-58.
• Çelik, M.Y., Ergül, A., 2015. The İnfluence of the Water Saturation on the Strength of Volcanic Tuffs Used As Building Stones. Environ Earth Sci, 74:3223–3239.
• 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. Environ Earth Sci, 71:4247–4259.
• Çelik, M.Y., Tan, G., 2016. Döğer (İhsaniye-Afyon) Tüflerinin Doğal Yapı Taşı Olarak Teknolojik Özellikleri ve Mevlevi (Türbe) Cami Restorasyonu. Gazi Üniversitesi Politeknik Dergisi, 19(4):399-408.
• Çelik, M.Y., 2017. Afyonkarahisar Yöresi Tüflerinin Fiziko- Mekanik Özelliklerinin Ultrases Dalga Hızı ile İlişkisinin İncelenmesi. Politeknik Dergisi, 20(4): 961-970.
• Dal, M., 2011. Pınarhisar kalkerleri ve Marmara Beyazı Mermerinde Tuzların Yıkıcı Etkileri. Trakya Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 12(1), 47-56.
• Demir, İ., Başpınar, M.S., Görhan, G., 2006. Afyonkarahisar – Ayazini Tüflerinin Mekanik Özellikleri ve Yapı Taşı Olarak Kullanılabilirliği. MERSEM 2006 Türkiye V. Mermer ve Doğaltaş Sempozyumu Bildiriler Kitabı, Afyon, 31-38.
• Doehne, E., 1994. In Situ Dynamics of Sodium Sulfate Hydration and Dehydration in Stone Pores: Observations At High Magnification Using the Environmental Scanning Electron Microscope. Fassina, O. A. Z., editor, the Conservation of Monuments in the Mediterranean Basin. (Venice, Italy): 143-150.
• Flatt, R.J., 2002. Salt Damage in Porous Materials: How High Supersaturations Are Generated. Journal of Crystal Growth, 242:435–454.
• Kadir, S., Karakaş, Z., 2000. Konya Miyosen Yaşlı Volkanik Birimlerin Mineralojik-Petrografik ve Jeokimyasal İncelemesi ile Neoform Kil Mineral Oluşumlarının İrdelenmesi. MTA Dergisi.122, 95-106. Karaman, M.E., Kibici, Y., 2008. Temel Jeoloji Prensipleri. Belen Yayıncılık ve Matbaacılık, Ankara, 335 sf.
• Kuşçu, M., Yıldız, A., 2001. Ayazini Tüflerinin Yapı Taşı Olarak Kullanılabilirliğinin Araştırılması., Türkiye III. Mermer Sempozyumu, Ed: Y. Kibici, İ.S. Büyüksağış, Afyon, 85-98.
• Kavas, T., Çelik, M.Y., 2001. Ayazini (Afyon) Tüflerinin Çimento Sanayinde Tras Olarak Kullanılabilirliğinin İncelenmesi. Madencilik Dergisi, 40(2), 39-46.
• Le Bas, M.J., Le Maitre, R.W., Woolley, A.R., 1992. The Construction of the Total Alkali-Silica Chemical Classification of Volcanic Rocks. Miner. Petrol, 46:1- 22.,
• Klopfer, H., Feuchte. In: Lutz P et al (eds) Lehrbuch der Bauphysik. Teubner, Stuttgart, pp 329–472. 1985.
• Öcal, D.A., Dal, M., 2012. Doğal Taşlardaki Bozunmalar,. Mimarlık Vakfı İktisadi İşletmesi, İstanbul. Ruiz-Agudo, E., Mees, F., Jacobs, P., Rodriguez
• Navarro, C., 2007. The Role of Saline Solution Properties on Porous Limestone Salt Weathering By Magnesium And Sodium Sulfates. Environ Geol, 52:269–281.
• Siegesmund S., Dürrast H., 2011. Physical and Mechanical Properties of Rocks. In: Stone in Architecture, 4th Edition, Siegesmund S., Snethlage R. Eds., Berlin: Springer, pp. 97–225.
• Schmid, R., 1981. Descriptive Nomenclature and Classification of Pyroclastic Deposits and Fragments: Recommendations of the Lugs Subcommision on the Systematics of Igneous Rocks. Geology, 9, 41-3. ISSN 1432-1149.
• Shahidzadeh-Bonn, N., Desarnaud, J., Bertrand, F., Chateau, X., Bonn, D., 2010. Damage in Porous Media Due to Salt Crystallization. Physical Review, E 81, 066110.
• Sperling, C.H.B., Cooke, R.U., 1985. Laboratory Simulation of Rock Weathering By Salt Crystallisation and Hydration Processes in Hot, Arid Environments. Earth Surface Processes and Landforms, 10, 541-555.
• Stark, D.C., 2002. Performance of Concrete in Sulfate Environments. RD129, Portland Cement Association, Skokie, Illinois, USA, 28 pp.
• TS EN 1936, 2010. Doğal Taşlar-Deney Yöntemleri- Gerçek Yoğunluk, Görünür Yoğunluk, Toplam ve Açık Porozite Tayini. TSE, Ankara, 10 s.
• TS EN 13755, 2014. Doğal Taşlar-Deney Yöntemleri- Atmosfer Basıncında Su Emme Tayini. TSE, Ankara, 10 s.
• TS EN 14579, 2006. Doğal Taşlar-Deney Yöntemleri- Ses Hızı İlerlemesinin Tayini. TSE, Ankara, 14 s.
• TS EN 1926, 2013. Doğal Taşlar-Deney Yöntemleri- Tek Eksenli Basınç Dayanımı Tayini. TSE, Ankara,19 s.
• TS EN 12370, 2001. Doğal Taşlar-Deney Metotları-Tuz Kristallenmesine Direncin Tayini. TSE, Ankara, 8 s.
• Ünal, M., Özkan, İ., Kekeç, B., 2006. “Yapıtaşlarında Tuz Kristalleşmesine Bağlı Bozunmanın Ultrasonik Hız Ölçümleri ile Kestirimi. Mersem 2006, Türkiye V. Mermer ve Doğaltaş Sempozyumu Bildiriler Kitabı, 431-437.
• Ünal, M., Gündoğdu, N., 2011. The Effect of Salt Crystallization On Tuff Used as Building Material. e-Journal of New World Sciences Academy Engineering Sciences, 6(1) 41-49.
• Vázquez, M. A., Galán, E., Ortiz, P., Ortiz, R., 2013. Digital İmage Analysis and Edx Sem as Combined Techniques to Evaluate Salt Damp on Walls. Construction and Building Materials, 45, 95–105.
• 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 and Building Materials, 24, 2536-2541.