İstanbul Çatalca bölgesi kireçtaşlarının beton agregası olarak uygunluğunun incelenmesi

Öz

Bu çalışma, İstanbul’un Çatalca bölgesindeki Soğucak Formasyonundan elde edilen kireçtaşlarının, TS EN 12620 standartları uyarınca beton agregası olarak kullanılabilirliğini araştırmaktadır. Çalışma alanında bulunan hammadde ocaklarındaki üretimin fiziksel ve kimyasal karakteristiklerinin detaylı belirlenmesi amaçlanmıştır. Kimyasal analiz sonuçlarına göre, %0.00027–%0.00071 aralığındaki klorür ve %0,0367 düzeyindeki düşük sülfat içeriği ile malzemenin donatı korozyonu ve sülfat atağı risklerine karşı güvenli olduğunu ortaya koymuştur. Alkali-Silika Reaktivitesi (ASR) testlerinde elde edilen %0.01’lik genleşme değeri, agreganın "reaktif olmayan" sınıfta yer aldığını göstermiştir. Mekanik performans değerlendirmelerinde ise malzemenin parçalanma ve dinamik etkilere karşı direncini simüle eden Los Angeles deneyi sonucunda 21 değeri elde edilmiştir. Bu sonuç, agreganın LA25 kategorisinde sınıflandırılarak, yüksek aşınma direnci ve yapısal tokluk gerektiren beton tasarımları için uygun bir bileşen olduğunu göstermiştir. Elde edilen sonuçların bölgede üretimi yapılan kireçtaşlarının Marmara bölgesi inşaat endüstrisi için uluslararası standartlarla uyumlu, yüksek performanslı ve sürdürülebilir bir agrega kaynağı sunduğunu ortaya koymaktadır.

Anahtar Kelimeler

• Soğucak Formasyonu
• Kireçtaşı agregası
• Beton durabilitesi
• Alkali-silika reaksiyonu
• Los Angeles aşınması
• Çatalca.

The investigation of the suitability of limestones from the Çatalca region of İstanbul as concrete aggregate

Abstract

This study investigates the suitability of limestones obtained from the Soğucak Formation in the Çatalca region of Istanbul as concrete aggregates in accordance with TS EN 12620. This study aims to determine in detail the physical and chemical characteristics of the materials produced from the quarries in the study area. According to the results of the chemical analyses, the low chloride content (ranging from 0.00027% to 0.00071%) and low sulfate content (0.0367%) indicate that the material is resistant to reinforcement corrosion and sulfate attack. The 0.01% expansion value obtained from Alkali–Silica Reactivity (ASR) tests demonstrates that the aggregate falls within the “non-reactive” class. In terms of mechanical performance, a Los Angeles abrasion value of 21 was obtained, indicating a high resistance of the material to fragmentation and dynamic effects. This result classifies the aggregate within the LA25 category, confirming its suitability for concrete applications requiring high abrasion resistance and structural toughness. Overall, the results suggest that the limestones from the study area provide a sustainable and high-performance aggregate resource compliant with international standards.

Keywords

• Soğucak Formation
• Limestone aggregate
• Concrete durability
• Alkali-silica reactivity
• Los Angeles abrasion
• Çatalca.

References

1. G. Dursun, İstanbul Anadolu yakasındaki kireçtaşlarının agrega kalitesi yönünden değerlendirilmesi. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2004.
2.    F. Yılmaz, S. Koltka ve E. Sabah, Emirdağ–Adaçal (Afyonkarahisar) kireçtaşlarının beton agregaları standardına uygunluğunun araştırılması. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 11(1), 1-12, 2011.
3.    F. Altınsoy, N. Ş. Karahan, R. Çankaya ve A. Karabayır, Çanakkale Elmacık yöresi kalker taşlarının beton agregası olarak uygunluğunun araştırılması. Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 3(1), 48-58, 2017https://doi.org/10.28979/comufbed.304088.
4.    M. Korkanç ve A. Tuğrul, Niğde bölgesi agrega kaynakları ve sorunları. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 6(1), 122-131, 2017.https://doi.org/10.28948/ngumuh.297979.
5.    P. Poitevin, Limestone aggregate concrete: usefulness and durability. Cement and Concrete Composites, 21(2), 89–97, 1999. https://doi.org/10.1016/S0958-9465(98)00047-X.
6.    İ. H. Zarif, A. Tuğrul ve G. Dursun, İstanbul’daki kireçtaşlarının agrega kalitesi yönünden değerlendirilmesi. İstanbul Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Yerbilimleri Dergisi, 16(2), 61-70, 2003.
7.    B. Güler, İstanbul'un Avrupa yakasındaki kumtaşları ve kireçtaşlarının beton agregası olarak kullanılabilirliğinin karşılaştırılması. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2006.
8.    M. K. Apaydın, Farklı kökenli agregaların beton özelliklerine etkileri. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2007.

9.    Z. Gurocak ve S. Alemdag, Elazığ çevresindeki farklı jeolojik kökenli kayaçların beton agregası olarak kullanılabilirliğinin incelenmesi. Yerbilimleri, 53, 323-344, 2008. https://doi.org/10.17714/ gumusfenbil.747682.
10. C. Aquino, M. Inoue, H. Miura, M. Mizuta ve T. Okamoto, The effects of limestone aggregate on concrete properties. Construction and Building Materials, 24(12), 2363-2368, 2010. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2010.05.008.
11. A. O. Kaya ve H. Yıldırım, Kireçtaşı kökenli agrega ile üretilmiş betonlarda agrega konsantrasyonunun mekanik özelliklere etkisi. Beykent Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 10(2), 169-184, 2017. https://doi.org/10.20854/bujse.304454.
12. İ. Çobanoğlu, S. B. Çelik, O. Çam, H. Etiz ve M. Kurşun, Denizli bölgesi traverten artıklarının beton agregası olarak kullanılabilirliğinin incelenmesi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 20(3), 92-99, 2014. https://doi.org/10.5505/pajes.2014.52824.
13. Ö. Özsu, Kırkağaç (Manisa), Kızılören (Soma-Manisa) ve Bakacak (Karesi-Balıkesir) civarında yüzeyleyen kireçtaşlarının beton agregası olarak kullanılabilirliği. Yüksek Lisans Tezi, Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Balıkesir, 219
14. H. Akyıldırım ve A. Karakaş, Kocaeli-Gebze Tavşanlı bölgesi kireçtaşlarının beton agregası olarak kullanılabilirliğinin araştırılması. Konya Mühendislik Bilimleri Dergisi, 9(4), 1088–1108, 2021. https://doi.org/10.36306/konjes.925801.
15. A. Kaplan, Doğu Mahallesi (Korgun, Çankırı) dolayındaki kireçtaşlarının beton agregası olarak uygunluğunun araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Çankırı Karatekin Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Çankırı, 2022.
16. P. C. Aïtcin, Cements of yesterday and today: concrete of tomorrow. Cement and Concrete Research, 41, 7, 643-659, 2011. https://doi.org/10.1016/ j.cemconres.2011.03.007.
17. P. K. Mehta ve P. J. M. Monteiro, Concrete: microstructure, properties, and materials. McGraw-Hill, 2006 (3rd Edition).
18. A. M. Neville ve J. J. Brooks, Concrete technology. Pearson Education Limited, London, 2011 (2nd Edition).
19. M. A. Taşdemir, Ö. Şengül, E. Şamhal ve M. Yerlikaya, Endüstriyel zemin betonları. İnşaat Mühendisleri Odası İstanbul Şubesi, İstanbul, 2006.
20. M. Akın, Farklı tip agregaların beton agregası olarak kullanılabilirliğinin değerlendirilmesi. Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Adana, 2025.
21. TS 706 EN 12620+A1, Beton agregaları. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2009.
22. B. Varol, M. Baykal ve T. Ayyıldız, Trakya Havzası (Bozcaada–Kıyıköy) tersiyer karbonatlarının (Soğucak Formasyonu) sedimantolojik-stratigrafik değerlendirilmesi. MTA Dergisi, 139, 1-15, 2009.
23. A. İ. Okay ve A. Yurtsever, Trakya bölgesi litostratigrafi birimleri: Stratigrafi Komitesi Litostratigrafi Birimleri Serisi-2, 1-41, MTA Yayınları, Ankara, 2006.
24. A. Okay ve M. Siyako, The revised location of the İzmir-Ankara suture between Balıkesir and İzmir. In: S. Turgut (Ed.), Ozan Sungurlu Symposium Proceedings, Ankara, 333-355, 1993.
25. M. Siyako, Trakya Havzası tersiyer birimleri. MTA, Ankara, 2006.
26. S. Turgut, M. Siyako ve A. Dilki, Trakya Havzası’nın jeolojisi ve hidrokarbon olanakları. TJK Tebliğler, 504, 35-46, Ankara, 1983.
27. N. Görür ve R. A. I. Okay, Fore-arc origin of the Thrace Basin, northwest Turkey. Geologische Rundschau, 85, 662-668, 1996. https://doi.org/10.1007/BF02440103.
28. H. Şen, M. Koral ve M. Önal, Küçükçekmece-Çatalca dolayında Trakya Havzası doğusunun jeolojisi ve gelişimi. İstanbul Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Yerbilimleri Dergisi, 11, 41-51, 1998.
29. B. Coşkun, North Anatolian Fault–Saros Gulf relationships and their relevance to hydrocarbon exploration. Marine and Petroleum Geology, 17, 751–772, 2000. https://doi.org/10.1016/S0264-8172(00)00015-4.
30. A. Yurtsever ve M. A. Çağlayan, Türkiye jeoloji haritaları (1:100000), İstanbul F-21 ve G-21 paftaları. MTA, Ankara, 2002.
31. TS EN 932-2, Agregaların genel özellikleri için deneyler – Bölüm 2: Laboratuvar numunelerinin azaltılması metodu. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 1999.
32. TS EN 1744-1, Agregaların kimyasal özellikleri için deneyler – Bölüm 1: Kimyasal analiz. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2013.
33. ASTM C1260-14, Standard test method for potential alkali reactivity of aggregates (mortar-bar method). ASTM International, West Conshohocken, PA, 2014.
34. TS EN 933-1, Agregaların geometrik özellikleri için deneyler – Bölüm 1: Tane büyüklüğü dağılımı tayini. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2001.
35. TS EN 1097-6. Agregaların Mekanik ve Fiziksel Özellikleri İçin Deneyler, Bölüm 6: Tane Yoğunluğu ve Su Emme Oranının Tayini. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2013.
36. TS EN 1097-3, Agregaların mekanik ve fiziksel özellikleri için deneyler – Bölüm 3: Gevşek yığın yoğunluğu ve boşluk hacmi tayini. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 1999.
37. TS EN 933- 3, Agregaların Geometrik Özellikleri İçin Deneyler- Bölüm 3: Tane Şekli Tayini- Yassılık Endeksi. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2012.
38. TS EN 933-9, Agregaların Geometrik Özellikleri İçin Deneyler- Bölüm 9: İnce Malzeme Tayini- Metilen Mavisi Deneyi. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2013.
39. TS EN 1097-2, Agregaların Mekanik ve Fiziksel Özellikleri İçin Deneyler-Parçalanma Direncinin Tayini için Metotlar. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2000.
40. I. Uğur, S. Demirdağ ve H. Yavuz, Effect of rock properties on Los Angeles abrasion and impact test characteristics. Materials Characterization, 61(1), 90–96, 2010. https://doi.org/ 10.1016/j.matchar.2009.10.014.
41. TS EN 1367-1, Agregaların ısıl ve bozunma özellikleri için deneyler – Bölüm 1: Donma-çözülme direnci. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2008.
42. TS EN 1367-2, Agregaların ısıl bozunma özellikleri için deneyler – Bölüm 2: Magnezyum sülfat deneyi. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2010.
43. R. L. Folk, Spectral subdivision of limestone types. In: W. E. Ham (Ed.), Classification of Carbonate Rocks, AAPG Memoir 1, 62-84, 1962.
44. A. Solak, Manisa-Gürle köyü yöresinde bulunan kayaçların beton agregası olarak kullanılabilirliğinin araştırılması. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 11(4), 974-981, 2022. https://doi.org/10.28948/ngumuh.1123351
45. A. Kamran, L. Ali, W. Ahmed, S. Zoreen, S. Jehan, H. T. Janjuhah ve G. Kontakiotis, Aggregate evaluation and geochemical investigation of limestone for construction industries in Pakistan: An Approach for Sustainable Economic Development,Sustainability, 14(17), 10812, 2022. https://doi.org/ 10.3390/su141710812.
46. Ö. Kılıç, E. Tekeli, Tufanbeyli Fatmakuyu Yöresi (Adana) Kireçtaşlarının Beton Agregası Olarak Kullanılabilirliğinin İncelenmesi. Geosound Dergisi, 59(1), 57-68, 2024. https://doi.org/ 10.70054/geosound.1416963.
47. N. Özer, S.A. Özgünler, Ş. Özdamar, Investigation of the possibilities of using biomicritic limestone in Türkiye as a raw material in the production of natural hydraulic binders. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture ofGaziUniversity 39(1), 577-591, 2024. https://doi.org/ 10.17341/gazimmfd.1179147