Kocaeli Yarımadasında Kutluca Kireçtaşı Ve hereke Pudingi Olanaklarının Araştırılması

Abstract

İnceleme alanı Kocaeli ilinin Körfez ilçesine bağlı Kutluca köyü ve Hereke kasabasında yer almaktadır. Bu bölgelerde yer alan Kutluca kireçtaşları ve Hereke pudinglerinin özelliklerinin belirlenmesi ve yapı-kaplama taşı olarak kullanılabilirliği araştırılmıştır. Bu kapsamda bölgede bulunan antik ocaklar araştırılmış ve tekrar işletilebilme durumları irdelenmiştir. Araziden elde edilen örnekler laboratuar ortamında deneye tabi tutulmuş ve böylece ocaklardan alınabilecek taşların nitelikleri belirlenmiş ve yapı ve kaplama taşı olarak kullanım olanakları incelenmiştir. İnceleme alanında bölgenin jeolojisini belirlemek için Kutluca köyü, Çerkeşli köyü ve Hereke bölgelerinde arazi çalışmaları yapılmış ve böylece MTA nın 1/50000 ölçekli jeoloji haritasından yararlanılarak harita ve kesitler hazırlanmıştır. Yapılan incelemeler sonucunda bölgede Kutluca Formasyonu ve Hereke Formasyonu bulunmaktadır. Paleozoyik ve Triyas yaşlı birimler üzerinde transgresif aşmalı olarak açısal uyumsuzlukla yer alan Kutluca Formasyonu, genelde açık gri, bej ve pembe renkli, ince-kalın tabakalı, biyoklastik kireçtaşlarından oluşmaktadır. Hereke Formasyonu da genelde kireçtaşı çakıllarından ve kireç çimentosundan oluşan konglomeratik kireçtaşı-karbonat çimentolu çakıltaşı özelliğinde olup Paleozoyik ve Triyas yaşlı birimler üzerinde transgresif aşmalı olarak açısal uyumsuzlukla yer almaktadır. Bölgedeki antik ocaklardan alınan numuneler üzerinde laboratuar deneyleri yapılmıştır. Laboratuar çalışmaları kapsamında örneklerin fiziksel ve mekanik özellikleri belirlenmiştir. Fiziksel deneyler kapsamında kuru birim hacim ağırlık, suya doygun birim hacim ağırlık, ağırlıkça su emme, porozite, boşluk oranı, don kaybı değerleri TS 699'a uygun olarak yapılmış ve hesaplanmıştır. Çıkan sonuçlar TS 11137 (Kireçtaşı Yapı ve kaplama taşı olarak kullanılan) ve TS 11145 (Konglomera Yapı ve kaplama taşı olarak kullanılan) standarlarında yer alan veriler ile karşılaştırılmıştır. ISRM 1981'e göre de P-dalga hızı belirlenmiştir. Mekanik deneyler kapsamında tek eksenli basınç dayanımı, sürtünmeden dolayı aşınma kaybı ISRM (1981)'ye göre yapılmış ve standartlarda istenen değerler ile karşılaştırılmıştır. Darbe dayanımı, suda dağılmaya karşı dayanıklılık deneyleri TS 11137 ve TS 11145'e göre yapılmıştır ve değerlendirilmiştir. Yapılan fiziksel deney sonuçlarına göre Kutluca kireçtaşların; kuru birim hacim ağırlığı 2,66 gr/cm3, suya doygun birim hacim ağırlığı 2,67 gr/cm3 , ağırlıkça su emme oranı %0,49, porozitesi %1,30 , boşluk oranı %1,32 ve don öncesi P dalga hızı 6127,88 m/s don sonrası P dalga hızı 6107,28 m/s olarak bulunmuştur. Hereke pudinglerinin ise kuru birim hacim ağırlığı 2,71 gr/cm3, suya doygun birim hacim ağırlığı 2,71 gr/cm3, ağırlıkça su emme oranı %0,23, porozitesi %0,63, boşluk oranı %0,64 ve P dalga hızı 6392,8 m/s, don sonrası P dalga hızı 6434,7 m/s olarak belirlenmiştir. Yapılan mekanik deney sonuçlarına göre Kutluca kireçtaşlarının; tek eksenli basınç dayanımı 356,92 kgf/cm2, sürtünmeden dolayı aşınma kaybı 12,57 cm3/50cm2, darbe dayanımı 1,3 N.mm/mm3, suda dağılmaya karşı dayanımı % 99,15 olarak bulunmuştur. Hereke pudinglerinin ise tek eksenli basınç dayanımı 465,8 kgf/cm2, sürtünmeden dolayı aşınma kaybı 9,8 cm3/50cm2, darbe dayanımı 0,76 N.mm/mm3 , suda dağılmaya karşı dayanımı % 98,69 olarak bulunmuştur. İncelenen antik ocaklara ulaşım olanakları değerlendirilmiş, restorasyon için kullanılacak miktaları karşılabilme durumu irdelenmiştir. Bu değerlendirmeler sonucunda bütün ocaklara ulaşımın sağlanabilmesi, etrafında yerleşim olmayışı ve ocaklardan alınabilecek miktarların restorasyonda kullanılmaya yetebilecek olması nedeniyle tekrar işletilmeye uygun görülmüştür. Deneylerden elde edilen veriler ile fosilli kireçtaşlarının ve Hereke pudinglerinin, yapı yaşı, restorasyon malzemesi ve tahkimat taşı olarak kullanılabilirliği irdelenmiştir. Sonuçlara göre Kutluca kireçtaşı ve Hereke pudinglerinin düşük su emme, aşınma ve don kaybı değerlerinden ötürü iç ve dış mekanlarda kaplama taşı olarak kullanılması uygun görülmüş olup, tek eksenli basınç dayanımı değerlerine bakıldığında kaplama olarak kullanılmasına uygun bulunmuş, ancak yük uygulanacak zeminlerde kullanımına uygun değerlere ulaşamadığı görülmüştür.

The area of examination spreads around a small country named Kutluca and the village of Hereke which is located within the city of Korfez. Identifying the characteristics of Kutluca limestones and Hereke pudding stones and also evaluating to determine whether they are suitable for using as construction-coating purposes have been the main focus. In this context, ancient quarries in this vicinity were studied to determine their their suitability for getting back to be operational. For this purpose, the specimens were put under experiment in the laboratory to designate the characteristics of the products collected from such quarries to have a better understanding of whether they are suitable for industrial utilisation as mentioned above. At the area of examination, some field work has been conducted in the villages of Kutluca, Çerkeşli and Hereke, therefore related charts and cross-sections were prepared by the help of MTA's 1:50000 scaled map. As a result of conducted inspections, it was discovered that Kutluca and Hereke formations reside in this vicinity. Kutluca formation, which resides above old units with an angular incompatibility of transgressive exceeding, is usually composed of light grey - beige coloured, thin-to-thick layered bioclastic limestones. Besides that, Hereke formation, which is in a character of conglomeratic limestone formed of lime cement and limestone pebbles - carbonate cemented limestone pebbles, resides above old Palaeozoic and Triassic units with an angular incompatibility of transgressive exceeding. Laboratory experiments have been conducted on specimens collected from ancient quarries from the study area, and as the result of these experiments, physical and mechanical characteristics of these specimens. Regarding these physical experiments; dry volume weight per unit, water-soaked volume weight per unit, water absorption of weight, porosity, hollowness ratio, frost loss measurements were performed with respect to TS 699 standard. Obtained results were compared against the data in TS 11137 (limestone for construction and coating material) and TS 11145 (conglomeratic construction and coating material) standards. Also the P-wave velocity is designated with respect to ISRM 1981. Also in the context of conducted mechanical experiments; single axis pressure resistance and abrasion due to friction experiments were conducted with respect to the ISRM 1981, and compared to the required values in related standard. Impact resistance and resistance against disintegration in water experiments were conducted and evaluated with respect to TS 11137 and TS 11145. According to conducted physical experiments, Kutluca limestones showed 2,66 gr/cm3 of dry volume per unit, 2,67 gr/cm3 of water-soaked volume weight per unit, 0,49% of water absorption of weight, 1,30% of porosity, 1,32% of hollowness ratio and 6127,88 m/s and 6107,28 m/s of P-wave velocity before / after frost respectively; in addition to these, Hereke pudding stones showed 2,71 gr/cm3 of dry volume per unit, 2,71 gr/cm3 of water-soaked volume weight per unit, 0,23% of water absorption of weight, 0,63% of porosity, 0,64% of hollowness ratio and 6392,8 m/s and 6434,7 m/s of P-wave velocity before / after frost respectively. According to the above mechanical experiment results, Kutluca limestones showed to have the characteristics as follows: 356,92 kgf/cm2 of single axis pressure resistance, 12,57 cm3/50cm2 of abrasion due to friction, 1,3 N.mm/mm3 of impact resistance and 99,15% of resistance against disintegration in water. According to the same results above, Hereke pudding stones showed to have the characteristics as follows: 465,8 kgf/cm2 of pressure resistance, 9,8 cm3/50cm2 of abrasion due to friction, 0,76 N.mm/mm3 of impact resistance and 98,69% of resistance against disintegration in water. As a summary, the results of physical and sonic tests on limestone and pudding stone specimens indicated that average values are as follows. Dry unit weight : 2,66 gr/cm3 – 2,71 gr/cm3 Weight loss after freezing : 0,06 (%) – 0,17 (%) Apparent porosity : 1,30 (%) – 0,63 (%) Water absorbtion by weight : 0,49 (%) – 0,23 (%) P – wave velocity : Before freeze and thaw 6127,88 m/s – 6392 m/s P – wave velocity : After freeze and thaw 6107,28 m/s – 6434,7 m/s Similarly, the average values obtained from mechanical and durability tests on limestone and pudding stone specimens are listed beolow. Uniaxial comprehensive strength : Before freeze and thaw 48,9 MPa – 46,6 MPa Uniaxial comprehensive strength : After freeze and thaw 34,6 MPa – 28,9 MPa Abrasion resistance : 12,57 cm3/50 cm2 – 9,8 cm3/50 cm2 Impact strength : 13,4 kg/cm2 – 7,6 kg/cm2 Slake durability index : 99,15 (%) – 98,69 (%) Logistic opportunities to these ancient quarries were evaluated and the feasibility regarding their capability to compensate the required amount for a possible restoration was analysed. In the light of these analyses; since all mentioned quarries are logistically connected, away from residential areas and promising amount of product appears to compensate the restoration; they were deemed suitable to be in operation again. With the data obtained from the experiments; the utilisation of fossiliferous limestones and Hereke pudding stones as building / support stone and restoration material was studied. According to results; Kutluca limestone and Hereke pudding stones were found fit to be utilised as coating material in both indoor / outdoor environments due to their low water absorbent, abrasion and frost loss characteristics; whereas on account of their single axis pressure resistance values they appeared to be failing to reach required levels to be used in places which are projected to operate under high pressure, except coating purposes.