Afyon yöresi volkanik küllerinin mineralojik ve kimyasal özellikleri ve küllerin yapı sektöründe kullanılabilirliği

İnceleme alanı, Afyon zonu içerisinde KB-GD uzanımlı, Afyonkarahisar il merkezi ve yakın çevresinde yer almaktadır. Erken Miyosen yaşlı volkanitler ortaç ve açık renkli kayaç olarak, K-G uzanımlı olarak Afyon zonu içerisinde yüzeylenir. Bu volkanik kayaçlar, piroklastik kayaç ve lav akıntısı şeklinde olup, Afyon lavları ve volkanik tüf/külleri şeklinde isimlendirilir. Diğer bir değişle, Afyon volkanitleri; trakit, porfiroidal trakit, trakiandezit, andezit, porfiroidal andezit ve bazaltlar lav akışları şeklindedir. Bunlar yaklaşık 2-100 metre kalınlıklarda seviyeler oluşturmakta olup, taze örneklerinde gri renkte, altere örneklerde ise açık kahverengimsi gri renklerdedir. Afyon ili ve yakın çevresinde, özellikle de Ömer-Gecek kaplıcalarının bulunduğu alanlardaki kalın seviyeler halinde yüzeylenen volkanik kayaçlardan alınan örneklerden yapılan mineralojik-petrografik incelemeler ve kimyasal analiz sonuçlarına göre bu bölgedeki volkanik kayaçların ada yayı volkanizmasının bir ürünü olduğu belirlenmiştir. Elde edilen bulgularla, volkanik kayaçları oluşturan volkanizma malzemelerinin, volkanik küllerden tamamen farklı mineralojik bileşime sahip olduğu ve farklı jenez koşullarında oluştuğu ortaya konmuştur. Güneyden kuzeye doğru, akan lavların ve piroklastik malzemelerin mineralojik ve petrografik özellikleri tanımlanmıştır. Afyon volkanitleri petrografik olarak başlıca; trakit, trakiandezit, porfiroidal trakit, trakitik tüf ve çok az oranlarda da bazalt bileşimli olup, asidik-nötr kayaçların mineralojik bileşimlerinde başlıca; alkalen feldspat (sanidin), plajiyoklas (oligoklas, andezin), amfibol (kahverengi hornblend), klinopiroksen ve biyotit içerir. Hızlı soğuma ve katılaşma nedeniyle trakitik bileşimdeki lavın hamuru çok ince taneli oluşmuştur. Hamur maddesi, sanidin, çok az plajiyoklas, klinopiroksen ve volkanik camdan oluşmaktadır. Epidot, kalsit çok nadir olarak da kuvars ikincil mineral olarak görülmektedir. Afyon'un güneyinde yer alan volkanik kayaçlar başlıca; trakit-trakiandezit ve az oranda andezit bileşiminde iken, Afyon'un kuzeyinde yüzeylenen volkanik kayaçlar ise, ağırlıklı olarak trakiandezit, andezit ve bazalt akıntılarından oluşmakta, nötr ve asidik karakterdeki kayaç bileşimindedir. Volkanik kayaçların kimyasal analizleri, malzemenin SiO2+Al2O3+Fe2O3 toplam içeriği %80,99 olan volkanik orijinli trakiandezit; volkanik küllerin ise SiO2+Al2O3+Fe2O3 toplam içeriği %75,61 olan trakit-trakiandezit bileşimli olduğunu göstermektedir. Taramalı elektron mikroskop (SEM) çalışmalarında inceleme alanındaki volkanik tüf/külerin alterasyona uğramış sanidin, plajiyoklas, ignembirit ve biyotit minerallerinden oluştuğu belirlenmiştir. Matriks ince taneli bir yapıdadır. X-ışınları difraktometresi (XRD) çalışmaları volkanik tüf/küllerin mineralojik bileşiminin alkalen feldspat (sanidin), biyotit ve simektit grubu kil minerallerinden meydana geldiğini göstermiştir. Bu çalışmada, özellikle volkanik küllerin çimentoda kullanılabilirliğini saptamak için majör oksit değerlerinin yanı sıra fiziksel ve puzzolanik aktivite testleri yapılarak, Portland çimentosuna değişik oranlarda (%5, %10, %15) katılmış ve elde edilen örneklere mineralojik, kimyasal, fiziksel ve mekanik testler uygulanmıştır. Üretilen tüm katkılı çimento örnekleri üzerinde yapılan basınç dayanımı deneylerinde 1.85-2.82 MPa arasında değerler elde edilirken, çekme dayanımı testlerinde ise 0.82-0.92 N/mm² arasında sonuçlar elde edilmiştir. Kireç ile yapılan puzzolanik aktivite testleri, volkanik kül örneklerinin TS EN 197-1 standardında istenen tras özelliklerine sahip olmadığını ortaya koymaktadır. Çalışma sonucunda Afyon yöresi Ömer-Gecek bölgesinden alınan volkanik küllerin Portland çimentosuna %5, %10 ve %15 oranında katılarak puzzolan katkılı çimento üretiminde kullanılamayacağı belirlenmiştir. Sonuç olarak, volkanik küllerin %20 radyolarit katkısı da kullanılarak yapılan puzzolan katkılı çimento karışımlarının basınç ve eğilme dayanımı gibi fizikomekanik testlerinde TS EN 196 standartlarında istenen kriterlere sahip olmadığı saptanmıştır. Anahtar Kelimeler: Alkali, Çimento, Lav, Mineraloji, Puzzolan, Volkanik Kül, Volkanit, Trakiandezit, Trakit.