Afyonkarahisar (Türkiye) yöresindeki farklı yapı taşlarının tuz hasarında gözenek boyut dağılımının etkisinin araştırılması

Bu tez çalışması, Afyonkarahisar'da üretilen doğal yapı taşlarının tuz kristalleşmesi ve ayrışma özellikleri üzerinde gözenek boyut dağılımının etkisini incelemek amacıyla yapılmıştır. Farklı kökenlere sahip doğal yapı taşları olan İscehisar andezit (İA), Döğer tüfü (DT), Emirdağ gümüş traverten (EGT), Şuhut kireçtaşı (ŞK) ve Afyon gri mermer (AGM) örnekleri seçilmiştir. Bu taşların tuz kristalleşmesine karşı dirençlerini belirlemek için tuz kristalleşme deneyleri yapılmış ve farklı tuzlu çözeltilerle dayanım özellikleri değerlendirilmiştir. Ayrıca, incelenen yapı taşlarının tuz kristalleşmesine karşı gözenek boyut dağılımının etkisi de araştırılmıştır. Tez üç aşamada gerçekleştirilmiştir. İlk aşamada, test örneklerinin karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Mineralojik petrografik, kimyasal, cıvalı porozimetre ve mekanik-fiziksel testler ve analizler uygulanmıştır. İkinci aşamada, laboratuvarda ayrışma deneyleri yapılmıştır. Tuz kristalleşme deneylerinde saf su, sodyum klorür, sodyum sülfat dekahidrat ve magnezyum sülfat çözeltileri kullanılmıştır. Üçüncü aşamada, ayrışma deneyleri sonrasında örneklerin fiziksel ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Beş farklı doğal yapı taşının dört farklı sıvı ortamında tuz kristalleşme deneyleri sonrasında gözenek boyut dağılımı tekrar belirlenmiştir. Elde edilen veriler taze örneklerle karşılaştırılmıştır. Ayrıca, örneklerin ayrışma süreci ve tuz kristallerinin etkisi SEM-EDX analizleriyle incelenmiştir. Cıvalı porozimetri analizi sonuçları, incelenen doğal yapı taşlarının gözenek özelliklerinde önemli değişiklikler olduğunu göstermiştir. Döğer tüfü %47,5 gözenekliliğe sahiptir ve saf suda %0,29, NaCl çözeltisinde %3,74, sodyum sülfat çözeltisinde tamamen dağılırken, magnezyum sülfat çözeltisinde %83,30 ayrışma göstermektedir. Andezit örneklerinde 0,01-1 µm aralığındaki gözeneklerin çoğu tuz kristalleriyle dolmuştur. Döğer tüfünde, tuz kristalleşmesi deneyleri öncesinde 0,1 µm'den küçük boyutlu gözenek oranı %15,56 iken, sodyum klorür, sodyum sülfat ve magnezyum sülfat çözeltilerinde sırasıyla %15,05, %8,75 ve %6,90 olarak belirlenmiştir. Emirdağ gümüş travertenin 1 µm'den büyük boyutlu gözenek oranı taze örneklerde %69,89 iken, magnezyum sülfat çözeltisinde %51,77'ye düşmüştür. Şuhut kireçtaşında ise ayrışma deneyleri öncesi mikro gözenek oranı sıfır iken, magnezyum sülfat çözeltisiyle yapılan deney sonrasında %1,63 olarak belirlenmiştir. Afyon gri mermerinin 0,1 µm'den büyük boyutlu gözenek oranı taze örneklerde %88,39 iken, sırasıyla NaCl, Na2SO4 ve MgSO4 çözeltilerinde %75,49, %85,39 ve %70,29 olarak belirlenmiştir. Deneysel sonuçlar, tuz kristalleşmemesinin gözenek boyutu dağılımının değişmesinde çok önemli bir rol oynadığını göstermiştir. Çapı 1 µm'den küçük olan mikro gözeneklerin tuz kristalleşme hasarı üzerinde kritik bir etkiye sahip olduğu şeklindeki teorik varsayımı doğruladı. Bununla birlikte, doğal yapı taşlarının deney öncesi ve sonrası numunelerinin gözenek boyutu dağılımlarının da teyit ettiği gibi, tuz kristalleştirme deneyi hasarında 1 μm ile 4 μm arasındaki gözenek çaplarının önemli olduğunu göstermiştir.