İnşaat Mühendisleri için Genel Jeoloji
advertisement
İnşaat Mühendisleri için Genel Jeoloji Dr. Ayfer ÖZDEMİR ayferozdemir@ormansu.gov.tr ozdemir.ayfer@gmail.com.tr Ders Hakkında Genel Bilgi Ben Kimim? Temel Kurallar Neden Buradayız? Ders İçeriği Sınavlar ve notlandırma Giriş: Jeoloji Nedir? TEMEL KURALLAR Ders kitaplarını okumak Kaynaklar Ketin İ., Genel Jeoloji Yerbilimlerine Giriş, İTÜ Vakfı Yayınları, 2016. Önalp A., Sert S., Geoteknik Bilgisi, Birsen Yayınevi, 2016. Tarbuck, EJ and Lutgens, FK, Earth Science, Prentice Hall, 2011. Cazeau C.J. and Hatchar R.D., Physical Geology: Principles, processes, and problems, New York: Harper & Row, 1976. Alan E. Kehew, Geology for Engineers and Environmental Scientists, Prentice Hall, 3rd ed., 2006 Derse katılım - Dersi dinleme ve soru sorma - Ödevleri yapmak - Sınavlar, ekstra ödevler TEMEL KURALLAR Tüm öğrenciler tarafından zorunluluklar: Ders sırasında, Lütfen : Cep telefonlarınız kapatmayı ya da sesini kapatmayı unutmayın Ders dokümanı dışında birşeyler okumayın Konuşmayın Uyumayın TEMEL KURALLAR Tüm öğrenciler tarafından zorunluluklar: Ders sırasında, Lütfen : Anlamadığınız herşeyi SORUN Tartışmalara katılın Derste yapılan çalışmalara katılın Jeoloji HARİKADIR! KEYİF ALIN! NEDEN BURADAYIZ? İnşaat Mühendislerinin temel jeoloji bilgisine sahip olması ihtiyacı Mezun olmak Sadece Merak Muhtemelen hiçbir fikriniz yok Ben Kimim? Jeoloji Mühendisi (2003) Araştırma Görevlisi Research assistant (2006-2011) Jeoloji Mühendisi(2011-2012) DSI Jeoloji Mühendisi (2012-…)Orman ve Su İşleri Bakanlığı Su Yönetimi Genel Müdürlüğü Modelleme Şube Müdürü Çalışma Alanları Jeoloji Petrol rezervuar jeolojisi CBS ve Uzaktan Algılama Yeraltısuyu Hidroloji Su Kaynakları Modellemesi SINAVLAR&NOTLANDIRMA Sınavlar: • 1 vize, 1 final • Vize sınavlarından önce konular belirtilecek • Final sınavı bütün konuları kapsayacak SINAVLAR&NOTLANDIRMA TELAFİ SINAVI Sağlık raporu haricinde YOK!!! DÖNEM SONU ÖDEVİ Opsiyonel Henüz karar vermedim!!! AMAÇLAR Ders kataloğu tanımı: Jeolojinin temel prensipleri, jeokimya ve jeofiziktir. Kayaçlar, mineraller, alterasyon, tektonik, volkanlar, su ve buzullar. AMAÇLAR Başka Amaçlar: Eleştirel düşünme becerilerini geliştirmek ve bilimin nasıl çalıştığına dair temel bir anlayış geliştirmek Dünyayı ve tarihsel gelişimini anlamak için jeologlar tarafından kullanılan gözlemsel yöntemler, mantık süreçleri ve analitik araçlardan bazılarını öğrenmek Temel jeolojik bilimsel kavramları ve prensipleri öğrenmek AMAÇLAR Yeni bir dil öğreniyor olacağız! Jeoloji, zengin bir kelime bilgisine sahip geniş, disiplinlerarası bir bilimdir. Bu ders boyunca kullanacağımız terminoloji yeni bir dil öğrenmenizi gerektirecektir. AMAÇLAR Dünyanın kökeni ve jeolojik süreçler Mineral çeşitleri, kayaçlar ve kaya oluşumu, dağılımı ve özellikleri Yeryüzü malzemelerinin özelliklerini etkileyen iç ve dış jeolojik süreçler Jeolojik yapılar Yüzey ve yeraltı suyu hareketleri ve ilgili özellikler Deformasyon tipleri ve yapısal özellikleri, jeolojide zaman kavramı Topografik-jeolojik haritaların kullanımı Mühendislik jeolojisinde temel kavramlar Jeoloji: Yer ve sistemlerinin çalışması Sen buradasın! Giriş: Jeoloji Nedir? Jeoloji; fizik, kimya, matematik, zooloji, botanik, inşaat, maden ve diğer mühendislik dallarından faydalanır. Jeoloji «Yer yuvarının geçmişini, onun kayaç, toprak ve sudan oluşan bileşimini ve evrimini inceleyen bilim dalıdır» Jeoloji Mühendisliği : Jeolojik verilerin uygulamaya yönelik mühendislik amaçlarıyla kullanımını sağlar. Jeoloji mühendislilerince üretilen verilen çeşitli mühendislik dallarını doğrudan ilgilendirmektedir. İnşaat mühendisliği (yapıların güvenli ve ekonomik şekilde inşası) Maden Mühendisliği (maden yatakları işletmesi ve geliştirilmesinde emniyet ve ekonomi faktörleri Petrol Mühendisliği (petrolün çıkarılması ve petrol ürünlerinin elde edilmesi için ekonomik tasarım) Jeofizik Mühendisliği (yerkürenin fiziksel özellikleri ve bunların mühendislik uygulamaları) Mimarlık (yapıların projelendirilmesi) Şehir ve Bölge Planlamacıları Jeoloji Anabilim Dalları Genel jeoloji Yapısal jeoloji Sedimantoloji-Sedimanter petrografi Stratigrafi Mineraloji-Petrografi Maden Yatakları-Jeokimya Maden yatakları Jeokimya Petrol Jeolojisi Uygulamalı Jeoloji Mühendislik Jeolojisi Mineraloji Hidrojeoloji Petrografi Matematiksel Jeoloji Dünya kaç yaşında ve nasıl oluştu? Dünyanın Katmanları Kıtalar Nasıl Oluştu? Dağlar nasıl oluştu ve aşındı Jeoloji ve İnşaat Mühendisliği İlişkisi İnşaat Mühendisliği işleri ya yerin üstünde ya da yerin içinde gerçekleştirilir. • Bu nedenle, kayaların ve zeminin dayanıklılığı ve bunların değişimlerine sebep olan erozyonsal ve jeolojik süreçler inşaat mühendisliği yapıları için önem taşımaktadır. Jeoloji ve İnşaat Mühendisliği İlişkisi Jeoloji ve İnşaat Mühendisliği İlişkisi Jeolojik açıdan güvenli ve ekonomik bir mühendislik yapısı nereye inşa edilir? Jeolojik koşulların elverişli olduğu iletişim ve ulaşım altyapısı güzergâhı nasıl seçilir? Yapı temelleri jeolojik ve jeoteknik açıdan güvenli ve ekonomik olarak nasıl inşaa edilir? Bir şev hem güvenli hem de ekonomik olarak nasıl oluşturulur? Güvenli bir tünel ve yeraltı tesisi kazısı nasıl yapılır? Barajlar seddeler ve yol inşaatı için gerekli jeolojik malzemelerin yeri nasıl tespit edilir? Yeraltı koşullarının iyileştirilmesi ve duraysızlık, sızma, oturma ve göçmelerin kontrolü için gerekli önlemler ve bunların uygulama yöntemleri nelerdir? Kentsel, zehirli ve radyoaktif atıkları depolamak için gerekli jeolojik ve jeoteknik koşullar nelerdir? Jeolojik tehlikeler nasıl tespit edilir, nasıl önlenir veya aza indirilir? Zaman… Jeoloji, zaman içinde gelişen ve değişen karmaşık tarihsel sistemlerle ilgilenir. Zaman jeoloji için temel bir değişkendir. Gözlenenen herşeyin zamanla birlikte oluşması Çeşitli Projeler Çeşitli Projeler 2. Hafta Bilimsel Araştırma Temel kavramlar: Bilimsel metodoloji Gözlem Hipotez Test Bilimsel “Kesinlik” Paradigmalar ve bilimsel devrimlerin doğası Teori Bilimsel Araştırma Bilimsel dayanak Doğal ortamın tutarlı ve tahmin edilebilir bir şekilde davrandığı varsayımı Bilimin Amacı: Tahminlere dayalı hipotezlerden doğadaki olayları anlamak (dikkatli gözlemler/ölçümler) Bilimsel Araştırma 1) Unsurları biriktirmek (gözlem/ölçümler) 2) Hipotez geliştirmek (bir veya daha fazla) 3) Hipotezi test etmek 4) Kabul etmek/değiştirmek/red etmek Bilimsel Araştırma Gözlemle birlikte başlayan süreçler! Hipotezin formülasyonu: Gözlenen şey için test edilmemiş bir açıklamayla kurgulanması Çoklu hipotez çalışmalarının değeri Hipotez test edilmesi Açıklayıcı gücü değerlendirme. Bilimdeki kesinlik ve bilimsel ispatın doğası Bilim reddedilen hipotezlerin düzgün birikimi olarak tanımlanmıştır. Teori Gözlemlenen gerçekleri "kabul edilebilir" olarak öngören iyi test edilmiş/yaygın şekilde kabul edilmiş hipotez Aynı zamanda; teori formu için kullanılmayan ek gözlemleri açıklar Tahmin gücü Test edilebilir ve çürütmeye mecbur etmek! Yerin Katmanları Atmosfer Hidrosfer kriyosfer Katı yerküre Biosfer Atmosfer Güneşin ısısından ve UV ışınlarından korunma Hava Durumu: enerji değişimi yüzünden Yeryüzü ve atmosfer arasındaki. Atmosfer ve dış uzay arasında Su/Yüzey güçlü bir şekilde etkileşir Hydrosphere Dünyanın su olan kısmı Okyanuslar (en baskın) 71% Nehirler, göller, buzullar ve yeraltısuları Atmosfer Kriyosfer Yeryüzündeki kar ve buz çökeltilerinin bütünü Buzullar Kutuplarda sürekli donmuş toprak and suyun dibindeki buz Kutup buzulları Donmuş kutup denizleri Biyosfer Yerküre ekosistemi Dünyanın yüzeyi ve yüzeyaltı derinliğinin birkaç kilometresi Değişen çevre koşullarındaki yaşam olayları Yaşam, atmosfere, su küreğine ve katı dünyaya güçlü bir şekilde etkileşimde bulunur (bu etkileşimlere ekoloji denir!) Dünyanın Katmanları Dünyanın iç yapısı 3 farklı bölümden oluşmaktadır: Kabuk manto çekirdek Okyanusal 0-6 km (“genç”, < 180 m.y.) Kıtasal 0-34 km (yaşlı, 3.8 b.y. fazla) Üst 34-670 km Alt 670-2900 km Dış (sıvı) 2900-5160 km İç (katı) 5160-6370 km Yerkabuğu ve yeriçi Levha Tektoniği • Dünya’nın temel yüzey özelliklerini oluşturan süreçleri kapsamlı bir şekilde açıklayan «Litosferin astenosfer üzerinde hareket eden rijid levhalara ayrıldığı tanımı (Alfred Wegener1915) » levha tektoniği kuramının temelini oluşturur. • Dağ kuşaklarının, volkanların ve depremlerin temel nedenleri ve dağılımları levha tektoniği kavramı ile açıklanmaktadır. Levha Tektoniği Levha Tektoniği Levha Tektoniği Levha Tektoniği Levha Tektoniği Levhaların birbirinden ayrıldığını ortaya koyan veriler • Kıtaların kıyı şekillerin birbirine uygunluk göstermesi, • Kayaç istiflerinin benzerliği; Gondwana’yı oluşturan Afrika, Hindistan, Avustralya, Madagaskar, Güney Amerika’daki bitki örtüleri ve jeolojik yapının aynen devam etmesi, • Sıradağların benzerliği; Kıtalar yan yana getirildiğinde dağ sıraları tümüyle aynı yaş ve deformasyon tarzında kesintisiz tek bir dağ sırası oluşturur. • Gondwana’da başlayan buzullaşmanın ayrılan parçalarda da aynı zamanda yaşanmış olması(karbonifer). • Okyanusu yüzerek geçmesi imkânsız olan bir sürüngen türünün kalıntıları, sadece Güney Afrika’nın batısında ve Brezilya’da bulunmuş olması • Paleomanyetizma • Deniz tabanı yayılması Levha Tektoniği Levha Tektoniği Birbirine yaklaşan levha sınırları Dalma–batma olayı oluşur Okyanusal okyanusal veya okyanusal ve bir kıtasal levhanın çarpışmasıyla derin okyanus çukurları meydana gelir Kabuk ergimesi ve magma oluşumu gerçekleşir Volkanizma ile, volkanik ada yayları ortaya çıkar, bir bariyer gibi dizilen volkanik ada yayları kıtalar ile okyanuslar arasında iç denizleri oluşturabilir Metamorfizma olayları meydana gelmektedir İki kıtasal ya da bir kıtasal ve bir okyanusal levhanın çarpışmasıyla kıvrımlı dağ sıraları oluşur Levha Tektoniği Levha Tektoniği Levhaların birbirinden uzaklaştığı yerlerde yaşanan olaylar: Okyanus ortası sırtları, (Atlas Okyanusundaki sırt 2500 m yüksekliktedir) Volkanik adalar Yeni kabuk oluşumu Bazaltik lavlar katılaşarak kıta kenarlarına eklenir, okyanus tabanı genişleyerek kıtalar birbirinden uzaklaşır Uzaklaşmayla oluşan kırıklardan magma yeryüzüne çıkar ve volkanizma olayları oluşur Ayrılan levhalara en iyi örnek Atlas Okyanusudur. Levha Tektoniği Levha Tektoniği • Bir levhanın diğerine göre kaydığı kenarlarda görülür. • Bir transform plaka sınırındaki kırılma zonu transform fay olarak bilinir. • Çoğu paralel faylar okyanusal basen içerisinde bulunur ve okyanus ortası sırtlarda kollarla ilişkilidir. • Paralel faylanmalar okyanus sırtı sırtlarını ve yitim bölgelerini birbirine bağlar. • Bunun en ünlü örneği, Kuzeybatı Amerika'nın San Andreas Fay Zonu'dur. • Transform levha sınırına bir diğer örnek Yeni Zelandanın Alpin Fayıdır. Levha Tektoniği Yeryüzünde tektonik depremlerin en çok görüldüğü alanlar: Büyük Okyanus kıyıları (Pasifikkuşağı): Asya’nın doğusunda Kamçatka, Japonya, Filipinler, Endonezya, Amerika’nın batısında Aleut Adaları, Kaliforniya, Meksika, Şili, Peru’dur. Akdeniz Himalaya Kuşağı: İspanya, İtalya, Kuzey Afrika, Yugoslavya, Yunanistan, Türkiye, İran, Hindistan, Pakistan, Afganistan, Doğu Hint Adaları. Atlas Okyanusunun orta kesimi: Asor Adalar ve İzlanda Adası. Levha Tektoniği Yeryüzünde deprem riskinin en az olduğu yerler: Okyanusya’nın (Avustralya) batısı, A.B.D ve Kanada'nın Doğusu, K.Batı Avrupa-Grönland adası, İskandinav yarımadası, Doğu Avrupa Asya'nın kuzeyi (Sibirya) Güney ve Orta Afrika Jeolojik Zaman… Milyonlarca yıl Birkaç sn. Jeolojik Zaman… Washington Mayıs 17, 1980 Eylül 10, 1980 3. Hafta YER KABUĞUNU OLUŞTURAN MİNERALLER VE KAYAÇ GRUPLARI YER KABUĞU VE YER İÇİ Yer kabuğunun ortalama derinliği 8-10 km’dir. Kimyasal ve biyolojik içeriği farklı iki çeşit kayaçtan oluşmuştur. Sial; ortalama yoğunluk: 2.7 gr/cm2 (granit, kumtaşı ve kireçtaşı) Sima; 2,8-3 gr/cm3 (bazalt türü kayaçlar) Okyanus tabanlarında sial tabakası hemen hemen yok gibidir. Sima 8-10 km kalınlığa ulaşmaktadır. YER KABUĞUNU OLUŞTURAN MADDELER • Yerkabuğunda bulunan 108 elementten 8 tanesi çok sık görülür. • En çok görülen 8 element yer kabuğunda ağırlıkça %98.59’unu oluşturur. Geriye kalan 98 element yerkabuğunun ağırlıkça %1.4’ünü oluşturur. Oksijen %46.6 Silisyum %27.72 Alüminyum %8.13 Demir %5 Kalsiyum %3.63 Sodyum %2.83 Potasyum %2.59 Magnezyum %2.09 MİNERALLER Yerküredeki 2000’den fazla mineral, kayaçları, kayaçlarda yer kabuğunu meydana getirir. Doğal olarak bulunur Kimyasal bileşime sahiptirler (element veya bileşik halde). Belirli bir kristal sistemiyle ifade edilebilmektedir. Çoğunlukla katı, sıvı (civa ve su) bileşimli, Genellikle inorganik, az olarak da organik bileşimlidir. Minerallerin Önemi • Mineraller ve madenler jeolojik geçmişten bize kalan mirasın bir parçasıdır. Bunlar yeryüzünün katı kısmının temel yapıtaşıdır ve inşaat jeolojisi için oldukça önemlidir; • Mineraller ve kayaçlar inşa ettiğimiz binalar, kullandığımız otomobillerle bilgisayar ve diğer birçok şeyin üretiminde temel kaynakları oluşturur, • Mineral ve kayaçlar heyelanlar, kıyı erozyunu ve volkanik faaliyetler gibi bir çok yeryüzü sürecinde önemli rol oynar, • Mineral ve kayaçlar üzerinde yapılan çalışmalar Yerkürenin’in geçmişi ile ilgili önemli bilgiler sağlar, • Mineral ve kayaçların geçirdikleri süreçleri ve özelliklerini bilmek Yerkürede ki mekanizmaların nasıl çalıştığını ve Yer kaynaklarımızı nasıl en iyi şekilde yönetebileceğimizi anlamamızı sağlamaktadır. MİNERALLERİN KRİSTAL ŞEKİLLERİ MİNERALLERİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ Minerallerin Başlıca Fiziksel Özellikleri; Elastikiyet, Sertlik, Kırılma, Dilinim, Çizgi, Parlaklık, Görünüş, Biçim, İkizlilik, Özgül Ağırlık Elastikiyet • Etki yapan kuvvetin kalkmasından sonra bir cismin eski halini alması olayına elastikiyet denir. Elastikiyet sınırı açılırsa mineral devamlı plastik hal alır veya kırılma ve dilinim gibi özellikler ortaya çıkar. Mika (büküldüğü zaman eski haline döner), Klorit (büküldüğü şekilde kalır) • Bazı mineraller çekiçle vurulduğunda uzayabilir veya levha haline gelebilir. • Altın, gümüş, bakır. Elastikiyet • Aniden elastikiyet sınırı geçen minerallere de kolay kırılan mineraller denir. Bunlar çizildiklerinde toz çıkarır • Antimun ve kuvars vb. Sertlik • Sertlik minerallerin çizilmeye karşı gösterdikleri dirençtir. • Bu moleküller arasındaki kohezyonun sonucudur. • Mineral sertliği Mohs tarafından meydana getirilen sertlik cetveli yardımı ile saptanır. Kırılma ve Dilinim • Dilinim minerallerin belirli yönlerde bir düzlem boyunca yarılma özelliğidir. • Ayrılma doğrultuları ve açıları mineral atomlarının dizilişine, atomlar arasındaki uzaklığa bağlıdır ve kristal yüzlerine paraleldir. • Bazı mineralde oldukça belirgin olmasına rağmen bazı minerallerde belirsizdir. • Bazı minerallerin 1, bazılarının 2,3 hatta 4,6 doğrultuda dilinimi vardır. • Bir mineralde dilinim yüzeyleri arasındaki açı değişmez, buna Dilinim açısı denir. • Minerallerin kırılış şekli ve kırılma yüzü minerallerin tanınmasına yardım eder. Örn; konkoidal kırılış, çakmaktaşı, kuvars kalsedon gibi minerallerde karakteristiktir. Renk • Renk iyi bir tanıtıcı olmamakla birlikte bazı minerallerin değişmeyen rengi vardır. • Kükürd sarı, klorid yeşil • Kuvars renksizdir. Ancak, bazı mineralleri yabancı maddeler karışırsa renklenir: sarı, esmer, yeşil vb. olurlar (Sitrin, Dumanlı Kuvars, Kloridli Kuvars vb.) Çizgi • Mineralllerin çizgilerinin, tozlarının rengi ayırt edici özelliği sahiptir. • Sırsız porsalen üzerine bıraktıkları renk farklıdır. • Hematit: kırmızı; Limonit: kahverengi; Manyetit: koyu gri; Kromit: kahverengi; Manyetit: koyu gri; Kromit: kahverengi Parlaklık • Mineral yüzünün şekline, kırılma indisine, ışığı emmesine bağlıdır. • Kaloen, tebeşir mattır. • Mineral parlaklığı; camsı, madensi, yağlı, sedefsi, elmassı, ipeksi vb. olarak adlandırılır. • Kuvars: camsı; Galen ve pirit: madensi; Opal ve kükürt: yağsı; Mika ve Jips: sedefsi; Aspest ve Telsel Jips: ipeksi Yapı Böbreksi, telsel, telsel ışınsa, konkresiyon, yumru ve konsantrik. • • • • • • Böbreksi: Kasedon, hematit Telsel: aspest, telsel jips, kalsit, Işınsal: Antimuan, Telsel ışınsal: pirit, barit, Yumru: Çakmaktaşı Konsantrik: Agat, Kalseduvan Özgül Ağırlık Belli hacimdeki bir cismin ağırlığının aynı hacimde +4 0C deki saf suyu Özgül Ağırlık = Mineralin havadaki ağırlığı / (Mineralin havadaki ağırlığı – Mineralin sudaki ağırlığı) ağırlığına oranıdır. Radyoaktivite Minerallerdeki radyoaktivite içlerinde bulunan uranyum (U) ve toryum (Th) dan ileri gelir. Potasyum (K) ve rubidyum (Rb) gibi bir kısım elementlerde de az miktarda radyoaktivite bulunur. Minerallerdeki radyoaktivite özelliğinden yararlanılarak jeolojik yaşın belirlenmesi amaçlanır İkizlilik • Aynı cins iki veya daha fazla kristalin, belirli bazı kurallarla , çeşitli yönlerde yan yana gelmesine veya birbiri içine girmesine İkizlilik denir. Böyle kristallere de İkiz Kristaller adı verilir. • İkiz meydana getiren iki kristalin simetrisi olan düzlemlere İkiz Düzlemi bu düzleme dik doğruya da İkiz Ekseni denir. • Kristaller ikiz düzlemine göre aynadaki yansıması gibidir ya da 90-180 dönüktür. Minerallerin Kimyasal Özellikleri • Minerallerin özel bir bileşimi vardır. • Kalitatif ve kantitatif analizler ile belirlenip ilgili formülleri ile gösterilir. • Aynı kimyasal bileşim, farklı bir kristal sistemi polimorfizma (çok çeşitlilik) terimi kullanılır. Kalsit ile aragonit ve elmas ile de grafit polimorf minerallerdir. • Kristallerin şekilleri aynı fakat kimyasal bileşimleri farklı izomorfizma (eş şekillilik) terimi kullanılır. Kalsit (CaCO3) dolomit (CaCO3.MgCO3) ve siderit (FeCO3) izomorf mineral lerdir. Minerallerin Optik Özellikleri • Mineralleri oluşturan atomların ışıkla ilgili özellikleri minerallerin optik özelliklerini oluşturur. Minerallerin optik özellikleri ile minerallerin renkleri, kırılma özellikleri, tek ve çift kırma özellikleri ve polarizan mikroskop altında gösterdikleri şekilleri anlaşılır. • Minerallerin bu özellikleri dışında bazı minerallerin yalnız kendilerine özgü özellikleri vardır. Bazı mineraller magnetik, bazı mineraller radyoaktif, bazı mineraller iyi iletken, bazı mineraller ise kötü iletken dir. Bazı minerallerin ise piezoelektrik özelliği vardır. Minerallerin bu özelliklerinden endüstri dalları yararlanmaktadır. İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ İÇİN MİNERALLERİN ÖNEMİ • Bir çok mineral yapı malzemesi olarak inşaat sektöründe kullanılmaktadır. • Beton genel olarak çakıl, kum, çimento ve su karışımı ile elde edilir • Agrega,(aggregate):Kum, çakıl, kırmataş (blastedrock), cüruf(slag) gibi beton (concrete) yapımında kullanılan tabiî veya yapay yada her iki cinsin genellikle 10 cm’ye kadar çeşitli büyüklüklerdeki kırılmamış veya kırılmış taneli malzeme yığını,(kum+ çakıl+ kırma taştan oluşan doğal kaya materyali). • Jips(gypsum); (CaSO4.2H2O-Mohssertlik2); renksiz yada beyaz renkli olup 120°C’de suyunun bir kısmını kaybederek alçıya dönüşür. Alçı bina içi ve dışı uygulamalarda kullanılır. • Çeşitli kil mineralleri kerpiç, tuğla, kiremit ve fayans yapımında kullanılmaktadır. İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ İÇİN MİNERALLERİN ÖNEMİ • Saf ve beyaz olan jipsten alçı yapılır. Kalıp çıkarmada, süsleme işlerinde ve iç dekorasyonda kullanılır. Hafif yapı malzemesinin önemli bir hammaddesidir. Fakat jipsin en önemli özelliği bünyesindeki suyu kaybederek anhidrite dönüşmesi veya bunun tam tersi durumun gerçekleşmesidir. Dolayısıyla bu tür araziler su kanalı, baraj, tünel ve temel inşaatlarında yapıda oluşturacakları hacimsel deformasyonlar nedeniyle çok önemlidirler. Bu yüzden bu tür arazilerden kaçınmak gerekir. Bu tür araziler üzerinde jeoloji dikkate alınmadan yapılmış pek çok yapıdan yararlanılamadığı ve maliyetin proje bedelinin çok üzerine çıktığına dair pek çok örnek vardır. • Beyaz yada siyah renkli silissiz ve kilsiz saf kalker kireç yapımında kullanılır. Kireç, harç içinde bağlayıcı olarak kullanıldığı gibi yolların stabilizasyonunda da kullanılır. Değişik renk ve desenlerde bulunan ve iyi cilalanabilen kalkerler binalarda kaplama malzemesi olarak kullanılırlar. • Çeşitli kil mineralleri kerpiç, tuğla, kiremit ve fayans yapımında çok eskiden beri kullanılmaktadır. Bunun dışında killerin mekanik davranışları yapılar üzerinde direk olarak yansımakta ve yapıları deforme edecek kuvvetlerin oluşmasına neden olmaktadır. • Bir çok kütlenin bileşiminde bulunan feldispat ve feldispatoidler çevre etmenleri ile ayrıştıklarından mühendislik yapıları için çok tehlikeli olabilirler. Feldispatlar ayrışınca kile dönüşerek kolayca dağılabilirler ve bünyelerine yüksek oranda su emerek taşıma güçleri iyice azalır. Artan su emme oranıyla birlikte ilerleyen ayrışma sonucu zaman içinde tam anlamıyla olgunlaşan kil minerallerinin davranışları ise farklılıklar gösterir. Bu yüzden temelde feldispatlarla karşılaşılması durumunda proje değişikliğine veya alınacak yeni tedbirlerle inşaat zamanının uzamasına kadar giden uygulamalar gerçekleştirilir. Bu gibi durumlarda ayrışmış kısmın kaldırılması, temelin sağlam-ayrışmamış kısıma oturtulması, uygun temel sistemi ile beton kalitesinin seçilmesi ve iyi bir drenaj ağının yapılması gibi bir dizi önlemler gerçekleştirilir. İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ İÇİN MİNERALLERİN ÖNEMİ Beton genel olarak çakıl, kum, çimento ve su karışımı ile elde edilir. Yapılacak olan mühendislik yapısının önem ve boyutuna göre betonu oluşturan bu bileşenlerin her birinin kimyası birinci derece önemli olabilir. Özellikle betona katılan ve ağırlık olarak betonun %75-85 ini oluşturan agrega (kum-çakıl) ya doğal olarak yerkabuğundan çıkarılır ya da yapay olarak kaya kütleleri kırılarak elde edilir. Eğer kuvars kumu ve çakılları bir baraj gövdesi betonunda agrega olarak kullanılacak ise çok iyi incelenmeleri gerekir. Beton içerisindeki yüksek alkali çimento betonun sertleşmesi ile oluşan hidratasyondan etkilenir ve çimento içindeki sodyum-potasyum gibi alkaliler serbest kalır. Silisli mineraller ve silikatlerden oluşan kuvars, opal, kalseduan, agat, tridimit kum ve çakılları beton içinde serbest kalan alkalilerle etkileşerek betonda genişleme, çatlama ve parçalanmalara neden olurlar. Bunun sonucu beton dış etkilere karşı mukavemetsiz kalarak kolayca zarar görebilir. Beton içindeki agrega bileşenini oluşturan silisli minerallerin hacimce yüzde dağılımları şöyledir; Opal % 0,20; Kalseduan % 5; Asit volkanik kütle % 3 Kayaçların bünyesinde bulunan başlıca mineraller Kayaçlar mineral topluluklarıdır; ya çeşitli minerallerin veya taş parçalarının bir araya gelmesinden ya da tek bir mineralin çok sayıda birikmesinden oluşurlar. Esas mineraller: Kütleleri oluşturan ve bunların isimlendirilmesinde rol oynayan minerallere denir. Bunların sayısı 20- 30 kadardır. Kuvars, feldispat, nefelin, olivin vb. olan bu mineraller kayaca isim verilmesinde rol oynarlar. İkincil veya tali mineraller: Turmalin, manyetit, zirkon vb. gibi kütlelerin içine seyrek giren ve onların isimlendirilmesinde etkisi olmayan mineraller de vardır. Sekonder mineraller : Daha önce var olan esas minerallerin çeşitli çevre etmenleri sonucu çoğun ayrışma, metamorfizma ve eriyiklerin etkisi ile, bileşimlerinin değiştirilmesi şeklinde oluşmuş yeni mineraller. Kaolen, serpantin, klorit, zeolit vb. gibi mineraller Kayaçların bünyesinde bulunan başlıca mineraller Mağmatik kütlelerdeki esas mineraller; • Kuvars • Feldispat : Ortoklas, Plajioklaz • Feldispatoid : Lösit, Nefelin; Sodalit • Piroksen : Bronzit, Enstatit, Hipersten, Ojit, Diyalaj, Deiyopsit • Anfibol : Hornblend • Mika : Biyotit, Muskovit • Perido : Olivin Tortul kütlelerdeki esas mineraller; • Mağmatik kütle parçaları (özellikle kuvars ve feldispat) • Kil mineralleri • Kalsit, Dolomit • Siderit • Limonit Metamorfik kütlelerdeki esas mineraller; • • • • • • • • • • • • Kuvars Feldispat Biyotit, Muskovit Hornblend Epidot Grena Silimanit Andalusit Kalsit Serpantin Talk Klorit İkincil mineraller • Turmaline, Magnetit, Ilmenit, Rutil, Apatit, Zircon and Topaz. Kuvars Grubu • • • • • • • • • • • Mağmatik,metamorfik ve tortul kütleler içinde rastlanır. Kristal sistemi Heksagonal, yoğunluğu 2,65 ve sertliği 7 dir. Genellikle renksiz ve saydamdır. Kristal yapısına giren diğer elementlerce farklı renkler sunabilir. Bu durumda farklı isimler alır. Bazılarının içinde sıvı veya gaz halinde enklüzyonlar bulunur. Kuvarsın dilinimi yoktur. Kendine özgü girik ikizlenme sunar. Kırılma yüzü konkoidal, camsı ve yağlı gibidir. Florür asit dışındaki asitlerden etkilenmez. Saf temiz kuvarstan optik ve kimya sanayinde, cam ve seramik endüstrisinde yararlanılır. Parlak ve renkli türleri (Neceftaşı, Ametist, Sitrin, Agat vs.) süs eşyası yapımında kullanılır. Kuvars Grubu • Kuvarsın bir çok türü vardır. En önemlileri şunlardır; Kalseduvan; Krizopras; Helyotrop; Agat; Çakmaktaşı; Jasp; Silisleşmiş Ağaç; Opal; • Kuvars kumları ve çakılları inşaat malzemesi olarak kullanılacaksa analizlerinin iyice yapılması gereklidir. • Çimentoda agrega olarak kullanılan kuvars ve türleri yüksek alkali çimento ile sertleşmeye başlayınca hidrotasyon oluşur ve Na, K vb. gibi alkaliler serbest kalır. • Özellikle Opal, Kalseduvan ve Agat başta olmak üzere bütün silikatler ile silisli mineraller alkalilerle etki yaparak beton malzemenin genişleyip çatlamasına, parçalanıp dökülmesine ve en sonunda mukavemetinin azalmasına neden olur. • Dolayısıyla yapılacak yapının boyut ve önemine göre çimento-agrega reaksiyonları önem kazanır. Kuvars Grubu Feldispatlar • Yerkabuğunun % 40-50 sini oluşturur, Bileşimleri potasyum-sodyumkalsiyum alüminyum silikatdir. • Kristal sistemi Monoklinal veya Triklinaldir. • İki yönde dilinimleri vardır ve dilinim düzlemleri arasındaki açıya göre; 1. Ortoklas 2. Plajioklas şeklinde iki gruba ayrılır. Ortoklas Grubu; Dilinim açıları 900 olan feldispatlardır. Monoklinal sistemde kristallenmişlerdir. Bu gruba giren önemli mineral ortozdur. Plajioklas Grubu; Dilinim açıları 86,80 olan feldispatlardır. Bu gruba giren mineraller • Albit ve Anortitin değişik oranlarda karışımından oluşur. • Triklinal sistemde kristallenmişlerdir. Renkleri değişkendir. kırılma yüzleri camsıdır. • Sertlikleri 6-6,5 Özgül ağırlıkları ise 2,60-2,76 dır. Mağmatik taşların bileşimlerinde değişik oranlarda bulunurlar ve bu kayaçların isimlendirilmesinde önemli rol alırlar. • Bazen metamorfik ve tortul kayaçlar içinde de bulunur. • İsimlendirilmeleri bileşimlerindeki Na ve Ca miktarı yüzdesine göre yapılır. Bu grubun başlıca mineralleri şunlardır; 1. Albit (NaOAl2O3), (% 90-100 Albit+% 0-10 Anortit) 2. Oligoklas 3. Andezin (% 50 Albit+% 50 Anortit) 4. Labrador 5. Bitovnit 6. Anortit (CaOAl2O32SiO2), (90-100 Anortit+% 0-10 Albit) Feldispatların Ayrışması; Ayrışma olayları sonucunda suda erimeyen kil mineralleri ile kuvars oluşur. Ayrışmada etken etmenler; iklim, sıcaklık, rutubet, yüzeysel asit suların etkisi ve derinden mağmadan gelen fumeroller veya hidrotermal işlemlerdir. Ayrışmanın şekli ve derinliği değişken olup ayrışma sonucu % 5-30 arasında bir hacim artışı gözlenir. Ayrışma sonucu kütlenin taşıma gücü ve basınç dirençleri azalır. Bu tür kütleler üzerinde inşaat yaparken ayrışma olaylarına dikkat etmek gerekir. Kaolenleşme-arı killeşme 4.HAFTA Kayaç Oluşturan Mineraller Kayaçlar mineral topluluklarıdır; ya çeşitli minerallerin veya taş parçalarının bir araya gelmesinden ya da tek bir mineralin çok sayıda birikmesinden oluşurlar. Kayaç yapıcı olarak 8 element minerallerin çoğunda bulunmakta olup, kıtasal kabuğun ağırlığının %98’den fazlasını temsil eder. Oksijen %46.6 Silisyum %27.72 Alüminyum %8.13 Demir %5 Kalsiyum %3.63 Sodyum %2.83 Potasyum %2.59 Magnezyum %2.09 Kayaç Oluşturan Mineraller Yer kabuğunu oluşturan kayaçlar, çeşitli minerallerin veya tek bir mineralin,kayaç parçacıklarının ya da hem mineral hem de kayaç parçalarının birlikte oluşturdukları katı maddelerdir. Örneğin granit, gabro, siyenit gibi magmatik kayaçlar minerallerden; mermer, kuvarsit tek bir mineralden; değişik tip ve çeşitteki kumtaşları ve konglomeralar, kayaç ve minerallerden meydana gelmişlerdir. Kayaçlar oluşum şartlarına ve kökenlerine göre ayrılarak incelenmektedir; •Magmatik kayaçlar; •Sedimanter kayaçlar; •Metamorfik kayaçlar; Kayaç Çevrimi Magmatik Kayaçlar • Yerin derinliklerinde bulunan, sıcak ve akışkan eriyiğe “magma”, derinliklerinden veya yeryüzüne çıkan magmanın soğuması veya kristallenmesi ile oluşan kayaçlarada “magmatik kayaçlar” adı verilir. • Magma bileşiminde O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K elementleri ile birlikte su, diğer tali elementler ve ayrıca buhar halinde CO2, SO2 bulundurur. Magmatik Kayaç Yapıcı Mineraller • Esas mineraller; kuvars, feldispat (ortoklas, plajioklaz), nefelin, sodalit, lösit, mika, (muskovit, biotit), piroksen, amfiboli olivin. • Tali mineraller; zirkon, sifen, magnetit, ilmenit, hematit, apatit, pirit, rutil, korundon, granat. %65 silis ve bol miktarda alüminyum, sodyum, potasyum ve az miktarda kalsiyum, demir ve magnezyum içeriyorsa asidik (felsik); %52-65 oranında silis içeriyorsa nötr (ortaç); %45-52 oranında silis ile daha fazla miktarda kalsiyum, demir ve magnezyum içeriyorsa bazik (mafik) bileşenli magma olarak adlandırmak mümkündür. Bazik magma, çoğunlukla manto kaynak alanının bileşimini yansıtır. Okyanusal kabuk bazik bileşimlidir ve Fe ve Mg elementleri bakımından daha zengindir. Bu nedenle okyanusal kabuk, kıtasal kabuğa oranla daha yoğundur ve astenosfere ait özellikleri doğrudan bünyesinde barındırır. Buna karşın kıtasal kabuk silisyum ve alüminyum elementlerince zengin minerallerden oluşur. Bu malzemenin içerisinden geçen magma, geçtiği bölgede kıtasal kabuğu eritip bünyesinde kabuktan malzeme alarak, bileşimini bazikten, nötr ve asidik bileşimine döndürür. Bu nedenle, kıtasal kabukta yer alan magmatik kayaçlar SiO2 minerali bakımından daha zengin ve daha az yoğundur. Magmatik kayaçlar Magmatik kayaçların bünyelerindeki SiO2 miktarındaki değişim, kayaçların renginde de önemli değişimlerin olmasına neden olur. Bazik karakterli demir ve nikel elementlerince zengin mineral ve kayaçlar daha koyu renkli, bunun tersine asidik karakterli SiO2 ce zengin mineral ve kayaçlar ise daha açık renklidir. Magmatik kayaçlar • Magmatik kayacın bileşimi, kayacın kristallendiği son eriyiğin bileşimine bağlı olarak gelişir. • Eriyik silisçe fakirse, oluşacak kayaçlar silisçe fakir ve koyu renkli ferromagnezyen minerallerce zengin olarak ergiyiklerde koyu renkli kayaçları oluştururlar. Örn; gabro • Silis oranı yüksekse, kayaçlar silisçe zengin olduklarından kuvars kristalleri meydana gelir. Koyu renkli minerallerce fakir olduklarından açık renklidir. • Peridotit gibi magmatik kayaçların tamamı ferromagnezyen (koyu renkli) minerallerden oluşabilirler. Bu kayaçların bileşimleri kendilerini oluşturan eriyiğin bileşimi ile aynı değildirler. Magmatik kayaçlar • Sıcak ve akışkan olan magma, değişik bileşimde ve basınç altında yerin derinliklerinde hareketli olur. Hareketli oluşu nedeniyle yukarıya doğru çıkmak isterken derinliklerde yavaş yavaş soğuyup veya krsitalenirse tam kristalli “plütonik” (derinlik) kayaçlar, soğuma veya katılaşma yeryüzünde veya yeryüzüne yakın yerlerde hızlı olursa “volkanik” veya “damar” kayaçları oluşur. Magmatik kayaçlar Magmatik kayaçlar • Plütonik (derinlik) kayaçları; • Sağlam ve dayanıklıdır (yalnızca kristalden oluştukları için) Granit, siyenit • Yüzey kayaçları; • Yarı kristalli olup, kristaller bir hamur içinde yüzer durumdadır Andezit, riyolit, bazalt gibi • Damar kayaçları; • Derinlik kayaçları ile yüzey kayaçları arasında bir geçiş oluştururlar. • Hamur maddesi camsı olmayıp, küçük kristalli oluşu ve başka kayaçların yarık ve çatlakları içinde yer almaktadırlar. Granitporfir, kuvarsporfir, siyenitporfir gibi Magmatik kayaçlar • Derinlik Kayaçları; Mantodan litosfer içerisine doğru yükselen magmanın, litosferin farklı derinliklerinde soğuması sonucu oluşan yerin derinliklerinde katılaşmış türüne derinlik (plutonik) kayaçları adı verilir. Magmanın yavaş soğuması nedeniyle derinlik kayaçlarındaki kristaller yavaş yavaş oluşur ve büyür. Bu nedenle, bu tür kayaçlar tam kristalli, taneli ve yalnız kristallerden oluşmuşlardır. Granit, granodiyorit, diyorit, siyenit, gabro, peridoti vb. kayaçlar magmatik kayaçların derinlik kayaçlarını oluştururlar. • Oluşup katılaşmalarından sonra onlarca hatta yüzlerce milyonlara varan seneler boyunca kıta yükselimi sonucu üzerlerindeki kilometrelerce kalınlığa ulaşabilen çökellerin erozyonu sonucu aşınmaları ile bu tür kayaçlar güncel topografyada zemin yüzeyinde günümüzde de görülmektedirler. • İstanbul Anadolu yakasındaki Çavuşbaşı granodiyorit plutonu ve Gebze-Sancaktepe garnit plutonu vb. Magmatik Kayaçlar • Damar Kayaçları; Magmanın, litosferin üst bölümü olan kabuk içerisindeki yarık ve çatlak gibi süreksizlikleri izleyerek yukarı doğru ilerlemesi sırasında yeryüzüne daha yakın yerlerde katılaşması sonucu oluşan magmatik kayaçlara yarı derinlik kayaçları denir. Damar kayaçları yeryüzüne yakın derinliklerde boşluk ve çatlaklarda yavaş soğuma ve daha az basınç nedeniyle gelişen iri, çok iri taneli kristallerden oluşurlar. Kayacın bileşimine göre granit pegmatiti, gabro pegmatiti vb. adlandırılır. Magmatik kayaçlar Plütonik oluşumlar yerin derinliklerinde 80 km2 veya daha dar alanlar kapsıyorsa “batolit”, bu kayaçların şapka, mantar veya mercekler halinde olanlarına “lakolit”, kıvrımlı oluşumların aralarına girmiş halde bulunanlarına “fakolit”, tekne bardak şeklinde bulunanlarına “lapolit”, daha önceki oluşumları keserek duvar şeklinde görünenlerine “dayk”, tabaka düzlemleri ve şistozite yüzeyleri arasına giren düzlemler boyunca yayılanlarına da “sil” adı verilmektedir. Magmatik kayaçlar Magmatik Kayaçlar • Yüzey kayaçları (ekstrürizif), magma lavlarının bir baca ile yeryüzüne yakın yerlerine veya yüzeye taşınarak soğumaları ile oluşan kayaçlardır. Çabuk soğudukları için kristalleri ufaktır. Genellikle büyük kristalleri çevreleyen küçük kristalli bir matriksten (porfirik doku) oluşurlar. Özel şartlar dışında genel olarak kristalleri iri taneli kayaçları ile farkları ince taneli ya da camsı dokulu oluşlarıdır. Örnek olarak derinlik kayaçlarından granit, yüzeye çatlaklar boyunca ulaştığında riyolit, diyorit: andezit-dasit; siyenit: trakit; gabro: bazalt; peridotit pikrit adını alır. Lavlar, yüzeyde çok hızla soğuduklarında, kristalleşme olmaz ve oluşan doku camsıdır. Magmatik kayaçlar • Ergiyik haldeki magma, yer kabuğunun yarık ve çatlaklarından yeryüzüne çıkabilir. Yeryüzüne çıkan magmadan volkanik kayaçlar oluşur. Yeryüzüne çıktığı zaman akışkan olan magma bir müddet sonra katılaşır. Katılaşan magmaya “lav “ adı verilir. Lavlar aniden soğuduğu için camsı doku gösterirler. Volkanik malzeme bazen katı olarak yeryüzüne çıkabilir. Katı malzemenin tane boyu değişir. Tane boyuna göre sınıflandırma; • • • • 32 mm’den büyükse blok veya volkan bombası, 4-32 mm arasında olanlara lapilli, 0.25-4 mm arasında olanlara volkan külü 0,25 mm’den küçük olanlara da toz adı verilir. Magmatik kayaçlar Magmatik Kayaçların yapı ve dokuları • Yapı: Bir kaya kütlesinin arazide büyük ölçekte görülen doğal mimari özellikleridir. Burada kaya kütlesinin fiziksel görünümünü, kayayı oluşturan mineral topluluklarının birlikte oluşturdukları fiziksel görünüm ve karakterleri belirler ve kaya kütlesi yapısının şekillenmesinde önemli rol oynarlar. Fay, eklem, kıvrım, akma veya tortul kayaçlarda tabakalanma yapı kavramı içinde alınmaktadır. Magmatik Kayaçların yapı ve dokuları • Doku; kayaların minerallerinin, bir el numunesi veya mikroskop altında, boy, şekil ve dizilimleri olmak üzere, kayacı oluşturan tanelerin görünüm, boyut, biçim ve düzenlerini içeren geometrik diziliş ve görünüşüdür. • Magmatik kayaçların dokusu, magmanın veya lavın soğuma hızına, basınç ve sıcaklık gibi bulunduğu ortamdaki şartlara bağlıdır ve genellikle yerin derinliklerinde yavaş soğuma, iri kristallerin oluşmasına neden olur ve bu dokuya fanaretik doku adı verilir. Minerallerin gözle görülebildiği bu doku tüm plütonik kayaçlarda görülür. Yüzey kayaçlarında ise yüzey ve yüzeye yakın lavlarda hızlı soğuma ile oluşan ve ancak büyütme ile görülebilen çok ince taneli doku afanatik doku, büyük boyutlu kristaller ile onları çevreleyen küçük tanelerin oluşturduğu doku da porfirik doku adını alır. Magmatik Kayaçların yapı ve dokuları • Magmatik kayaçlarda tanelerin kristallenme derecelerine (tüm veya yarı kristalli, tüm camsal), kristal büyüklüklerine (faneretik, afanatik), tane boyutlarının birbirine nispetlerine (taneli, porfirik doku), şekillerine ve birbirleri ile olan ilişkilerine göre de (panidiomorfik, hidiomorfik) sınıflandırılırlar. • Magmatik kayaçların dokuları, mineral cinsleri, mineral büyüklükleri, kenetlenme dereceleri, ayrışma durumları, magmatik kayaçların fiziksel ve mekanik özelliklerini belirlemede başlıca rolü oynarlar. Bu nitelikleri magmatik kayaçların inşaat veya yapı malzemesi olarak kullanımlarında önemli rol oynarlar. • Kristallenme Derecelerine Göre Dokular • Holokristalen (tümü kristalli) doku • Hipokristalen doku (yarı kristalli) • Holohyalin (kristalsiz/camsı) doku • Kristal büyüklüklerine göre dokular • • • • Afanitik (taneleri gözle görülmez<1 mm) Faneritik (taneleri gözle ayırt edilir 5mm-1 mm) Pegmatitik (çok iri taneli>5 mm) Porifirik (iki fazlı) • Kristale şekillerine göre dokular • İdiamorf (öz şekilli) • Hipidiyomorf (kısmen öz şekilli) • Ksnomorf (öz şekilsiz) Kristallenme Derecelerine Göre Dokular Holokristalen (tümü kristalli) doku Hipokristalen doku (yarı kristalli) Holohyalin (kristalsiz/camsı) doku Kristal büyüklüklerine göre dokular Afanitik (taneleri gözle görülmez<1 mm) Faneritik (taneleri gözle ayırt edilir 5mm-1 mm) Pegmatitik (çok iri taneli>5 mm) Porifirik (iki fazlı) Faneritik dokulu granodiyorit Kristale Şekillerine göre dokular İdiamorf (öz şekilli) Hipidiyomorf (kısmen öz şekilli) Ksnomorf (öz şekilsiz) Magmatik Kayaçların yapı ve dokuları Magmatik Kayaçların yapı ve dokuları Magmatik Kayaçların Mühendislikte Önemi • Derinlik kayaçları genellikle çatlaklı olmasına rağmen taze ve yarışmamış oldukları zaman kırılma ve basınca karşı dayanıklı olurlar. Bundan dolayı da yüksek direnç gösterirler. • Dirençleri 1500-2000 kg/cm2 arasında olduğu zaman malzeme mühendislik hizmetlerinde kullanılabilirler. Bu çeşit kütlelerin üzerinde inşaat yaparken ihtiva ettikleri minerallerin ayrışıp ayrışmadıkları, ayrışmışlarsa ayrışma derecelerine, çatlak ve faylara, özellikle çatlak ve faylar boyunca minerallerin ayrışıp ayrışmadıklarına dikkat etmek lazımdır. Magmatik Kayaçların Mühendislikte Önemi • Kayacın direnci, ayrışma ve dolayısıyla bozunma derecesine bağlı olup, ayrışma derecesiyle ters orantılı olarak değişir. • Volkanik kütlelerin ise fiziksel özellikleri farklı farklı olduğundan inşaat başlamadan önce iyice inceleme yapılması gereklidir. • Bazı lavların, aglomeraların ve bazalt gibi volkanitlerin tazeliklerini korudukları için dirençleri derinlik kayaçları gibi yüksek olabilirler. Ama volkanik tüfler ve breşler boşluklu ve bozunmuş olduklarından cürufumsu bir yapı gösterirler. Aynı zamanda kil mineralizasyonu gösterdiklerinden güvenilirliklerini yitirirler. Metamorfik Kayaçlar • Metamorfik kayaçlar, yeryüzü derinliklerinde daha önce var olan her tür kayacın sıcaklık, basınç ve kimyasal aktiviteye sahip sıvı ve gazların akışkan etkisi altında zamanla katı haldeki değişime (başkalaşım) uğramaları sonucu meydana gelen ve kristallerden oluşmuş, genellikle paralel yapılı kayaçlardır. • Kayaçların, yer kabuğu derinliklerinde sıcaklık, basınç ve kimyasal aktif akışkanlar etkisi altında uğradıkları katı haldeki mineralojik ve yapısal değişikliğe (metamorfizmaya) uğrayan kayaçlara da metamorfik kayaçlar denir. Metamorfik Kayaçlar • Metamorfik kayaçlar, yüksek sıcaklık (600 C’nin üstünde) ve yüksek basıncın (500 Mpa) (20 km derinlikte) neden olduğu değişiklikler dolayısıyla oluşur. Bu değişiklik katı fazda oluşur. Metamorfik kaya tipi, üzerine uygulanan sıcaklık ve basınç ortamında başkalaşan orijinal kaya malzemesine bağlıdır. • Metamorfik değişimlerin çoğu yeryüzünün birkaç kilometre derinliğinde başlar, yükselen sıcaklık ve basınç ile üst manto derinliklerine kadar devam eder. • Önem sırasına göre, metamorfizmayı kontrol eden başlıca fiziksel faktörler; • sıcaklık, basınç, ve kimyasal akışkanlar (öncelikle su ve karbondioksit bileşimle akışkanlar) Metamorfik Kayaçlar: kontrol eden faktörler • Ana kaya bileşimi • metamorfizma sırasında sıcaklık ve basınç • tektonik etkenler • akışkanlar Metamorfik Kayaçlar Metamorfizma çeşitleri • • • • • Dokanak (kontakt) Metamorfizması Hidrotermal Metamorfizma Dinamik Metamorfizma Bölgesel Metamorfizma Gömülme Metamorfizması Ana kaya bileşimi Metamorfizma sırasında kayaya hiçbir yeni malzeme eklenmedi Metamorfik kaya ana kaya benzer kompozisyona sahip olacak Ana kaya sadece tek mineral içeriyorsa Metamorfik kayaç sadece bir minerale sahip olacaktır. Mineral yeniden kristalleşecek (doku değişimi) Kireçtaşı Mermer Ana malzeme birçok mineralleri içeriyorsa ... ... eski mineraller yeni mineraller oluşturmak için yeniden birleşecekler Kil, kuvars, mika ve volkan parçaları, kumtaşı Yeni metamorfik mineralleri oluşturmak üzere birleşecek Örnek garnettir: metamorfizmada büyür QuickTime™ and a TIFF (Uncompressed) decompressor are needed to see this picture. garnet büyümesi garnet schist (metamorfik kayaç Metamorfizma sırasında sıcaklık • Dünyanın iç sıcaklığı • Tüm mineraller sonlu sıcaklık aralığında kararlı • Erime sıcaklığından daha yüksek sıcaklıklarda erime (Ve bu nedenle volkanik kaya oluşturur) Sıcaklık gereklidir Un, maya, su, tuz karıştırmayı düşünün ... ... bir ısı kaynağına gelinceye kadar hiçbir şey olmaz ve sonra ekmek yapıyorlar Metamorfizma sırasında basınç Dünya'daki basınç, her yönden aynı şekilde hareket eder Basınç, Dünya'daki derinlik ile orantılıdır. Derinlikle basınç artar increases at ~1 kilobar per 3.3 km Hacim derinlikle beraber düşer look at example with deep water Küp üzerindeki basınç küpün küçülmesiyle sonuçlanır --taneler daha sıkı paketlenirYüksek basınçlı mineraller: daha kompakt ve yoğun Tektonik hareketler: plaka harekteleriyle tetiklenir Her yöne eşit olmayan kuvvetlere (diferansiyel stres) yol açar Basınç dayanımı (el sıkmak) Strese karşı 90 °'de düzleşmeye neden olur Kesme (eller sürtünme birlikte) Strese paralel yassılaşmaya neden olur Metamorfik kayaçta düzleştirilmiş çakıllar Akışkanlar • Sıcak su (su buharı) en önemlisi • Isı suyu serbest bırakmak için kararsız mineralleri neden olur • Su çevresindeki kayaçlarla reaksiyona girer ve çözünmüş materyali ve iyonların yerdeğiştirmesini sağlar zaman • metamorfizma milyonlarca yıl alabilir • uzun zaman yeni minerallerin iri taneli olmasına sebep olur --Kaba taneli kayaçlar Metamorfizma türleri • Temas veya termal metamorfizma Ev sahibi kayaç içindeki sıcaklık artışıyla sürülür. Bölgesel metamorfizma Dağ oluşumu sırasında ortaya çıkar Çok fazla miktarda metamorfik kaya üretir. Gömülü metamorfizma Kalın sedimanter kaya yığınının altında meydana gelir Hidrotermal metamorfizma Sıcak, iyonu zengin sudan gelen kimyasal değişiklikler Diğerleri Kontakt metamorfizma Magma bir ana kaya istila ederken sıcaklık artışı nedeniyle oluşur Magma çevreleyen kayaçta bir metamorfizma zonu oluşur Yüzeyde oluştuğunda veya yüzeye yakın bir ortamda en kolay tanınandır. Metamorfizma türleri Kontak metamorfizması • Mağmatik kütleye bitişik Soğutucu kayaç - «kontakt" • yapraklanmamış metamorfik kayaçlar üretir • dar bir kontakt bölgesinde olur (~ 1 ila 100 m genişliğinde) bir boşluk olarak bilinir • ince taneli (örn., Hornfels) veya Kaba taneli (örneğin mermer) kayaçlar Gömülü Metamorfizma • Çok kalın sedimenter katmanlarla ilişkili • Gerekli derinlik bir yerden diğerine değişir • Jeotermal gradyana bağlı olarak gelişir Diğer metamorfizma türleri • Hidrotermal metamorfizma Kimyasal değişme, hidrotermal çözeltiler olarak adlandırılan sıcak, iyonca zengin sıvıların, kayaçta gelişen çatlaklar vasıtasıyla dolaşırken meydana gelir hydrothermal alteration along mid-ocean ridge Okyanus ortası sırt sisteminin ekseni boyunca en yaygın olanı cold sea water encounters hot basalt, forms steam, alters minerals Diğer metamorfizma türleri (daha az yaygındır) Metamorfizma sırasında kısmi erime • Hem magmatik hem de metamorfik dokuları olan migmatitleri üretir Şok metamorfizması • çarpışma olayları sırasında meydana gelir • çok yüksek basınçlar verir • Darbeli kraterlerin çevresinde "şok" yaratan kayalar oluşturur Levha tektoniği ve metamorfizma Yakınsak sınırlarla ilişkili bölgesel metamorfizm Derinlik ile basınç artar Sıcaklık yanal olarak değişir Farklı P, T koşulları değişik derecelerde metamorfizma verir Düşen (yoldan geçen) plakadaki sıcaklık dereceleri soğutucu (Kesikli mor çizgi izoterm - eşit T çizgisi) Seyl (Sedimentar Kayaç) Sıcaklık & Basınç Sleyt (Metamorfik Kayaç) Seyl (Sedimentar Kayaç) Sıcaklık & Basınç Fillit (Metamorfik Kayaç) Fillit (Metamorfik Kayaç) Sıcaklık & Basınç Şist (Metamorfik Kayaç) Daha fazla ısı ve basınç ile mi? (Yüksek Dereceli Metamorfizm) ... bir şey bulursun Bu gerçekten Gnays! Metamorfik Kayaçlar Metamorfik Kayaçlar Metamorfik Kayaçlar Metamorfik Kayaçların yapı ve dokuları Metamorfik kayaçların yapısındaki en belirgin özellik yönlü dokudur. Bu kayaçların çoğunun başlıca özelliği, bunların birbirine paralel düzlemler boyunca ve de kolaylıkla yaprak-yaprak ayrılmaları bölünmeleridir. Yüksek basınç ve sıcaklık altında, o zamana kadar kayaç içersinde gelişi güzel dağılmış olan mineraller rotasyona uğrayarak yönlenir ve birbirlerine paralel düzlemler oluşturur. Metamorfik Kayaçların yapı ve dokuları Foliasyon: Metamorfik kayacı oluşturan belirli minerallerin birbirine paralel düzlemler, mercekler veya bantlar şeklinde toplanmaları, sıralanmaları ile meydana getirdikleri düzlemsel yapılara foliasyon adı verilir. Yüksek basınç ve ısı altında gelişmektedir ve hem levhamsı hem de uzamış yassılaşmış mineral taneleri ile ortaya çıkan ve de bir kayayı boydan boya kat edip tekrarlanan düzlemsel yapılardır. Şistozite (yapraklanma): yüksek sıcaklık-basınç koşullarında değişik boyutta gelişen levhamsı minerallerin tam paralele veya yarı paralel biçimde dizilmeleri, sıralanmaları sonucu meydana gelen foliasyondur. Bu dokuda, yassı mika kristallerinin paralel dizilişleri ile “düzlemsel şistozite” amfibol gibi ince-uzun kristallerin paralel sıralanışları ile de “çizgisel şistozite” oluşur. Lineasyon: kökenine bakılmaksızın kayayı boydan boya geçen, tekrarlanan, gözle görülebilen her türlü çizgisel yapılardır. Metamorfik Kayaçların yapı ve dokuları • Klivaj: Yönlü basınca bağlı, katmanlanma düzlemleriyle belirli bir açı ile keşiserek gelişen birbirine çok yakın, paralel ve birden fazla yönde de gelişebilen deformasyona uğramış kırışmış düzlemlere klivaj adı verilir. Klivaj, bir kayacın düzlemlere ayrılmasını sağlayan ikincil bir dokudur. • Milonit: Büyük fay ve bindirme zonlarında, şiddetli deformasyon sonucu sadece mekanik etkiler ile gelişmiş makaslama zonları boyunca ince taneli, ezik ve çizgili görünümlü milonit kayacı oluşur (katalastik metamorfizma) • Kırılmalar ve mekanik ezilmeler nedeniyle milonitik kayaçların yapıları değişmiştir. Fay zonunda oluşan deformasyon sırasında kayanın ilksel taneleri kırılıp, ezilerek milonitik zon oluşur ve bu zon 0,5 mm’den daha küçük, daha ince taneler halinde tekrar taşlaşarak miloniti oluşturur. Metamorfik kayaçlar: temel sınıflandırma Kaya dokusuna dayanılarak foliasyonlu (tabakalı) Foliasyon türü - ör. arduvazlı foliasyonsuz (tabakasız) Kompozisyon - ör. mermer Foliasyonlu (tabakalı) metamorfik kayaçlar Diferansiyel stres sonucu (her yönden eşit değildir) foliation Mikroskop altında görünüş foliasyonsuz foliasyonlu Metamorfik Kayaçların Mühendislik Özellikleri • Yapraklanma gösteren kayaçlar, dayanım açısından inşaat işlerinde malzeme olarak tercih edilmemelidir. • Yapraklanmalı metamorfik kayaçların, dokuları ve metamorfizma sonucu gelişen yapraklanma ve yapraklanmalar arasında da ilave gelişen klorit, epidot gibi su ile temasında şişebilen kil mineralleri nedeniyle dayanımları, yapraklanma düzlemleri boyunca azalmaktadır. • Metamorfik kayaçlardan mermerler, iyi bir yapı malzemesi olarak tercih edilir. Bina kaplamalarında aranılan inşaat malzemesidir. • Metamorfik kütleler ayrışmamak kaydıyla bina temelleri için sağlam bir yapı oluştururlar. Bazı kayma düzlemleri olsa da, eğer kayma boşlukları kil dolmamışsa herhangi bir desteğe ihtiyaç duyulmadan kullanılabilirler. Metamorfik Kayaçların Mühendislik Özellikleri • Metamorfikler uygun iklim şartlarında hemen değişmeye maruz kalabilmektedirler. Değişen yapıdan dolayı hacim büyümesi ve basınç artması gösterirler. Böyle özelliklere tünel ve baraj inşaatlarında ve diğer inşaatlarda dikkat edilmelidir. • Şist ve benzeri kayaçlar şistozite düzlemi boyunca kazılarda kaymalara neden olur. Bu durum özellikle şistozite ve klivajın açılıp zayıfladığı ve kaya direncinin büyük ölçüde düştüğü ayrışmış bölgeler için geçerlidir. • Şist ve benzeri kayaçlar, yol inşaatlarında, rezervuar eğimlerinde heyelan tehlikesi ortaya çıkarır. • Masif gnayslar geniş yer altı açıklıkları için çok iyi şartlar oluşturur. Yüzme havuzları ,tiyatrolar, paten sahaları, endüstri depoları, üretim santralleri ve diğer birçok aktivite için tesisler ekonomik ve güvenli bir şekilde bu çeşit kayaçlara açılmış geniş boşluklarda oluşturulmuştur. • Şistoziteli ve yarışmış gnays yer altı açıklıklarında stabilite problemleri çıkarabilirler. Hatta ayrışmış şist ve fillit içinde açılan küçük tünellerde bile tavan çökmesi olabilir. Metamorfik kayaçlar yüzeylerde çatlaklı ve ayrışmalı olduklarından, kazılmaları kaya bloklarının hareketine sebep olur. Sedimanter Kayaçlar • Her çeşit kayacın (magmatik, metamorfik, sedimanter) her çeşit şartlar altında fizikseli kimyasal ve biyolojik bozunma ve dağılması, daha sonra da olduğu yerde kalması veya değişik yollarla taşınarak belirli bir yerde çökelmesinden meydana gelen malzemeye “sediman” denir • Meydana gelen sedimanların taneler arası boşlukları bağlayıcı çimento veya matriks malzemesi ile dolarak, değişen zaman süresi içinde sıkışarak ve pekişerek oluşabilen kayaçlara “sedimanter kayaçlar”denir. Sedimanter Kayaçlar Sedimanter kayacın oluşumda en az dört safha bulunmaktadır. Bu safhalar; 1. Mevcut kayaçların bozunması, 2. Kayaçların bozunması sonucunda meydana gelen malzemenin çeşitli yollarla taşınması 3. Taşınan malzemenin belli yerlerde depolanması veya çökeltilmesi, 4. Depolanan veya çökelen sedimanların diyajenez geçirerek, sıkışması ve pekişmesi Matris: Daha büyük parçacıkları çevreleyen daha ince taneler veya malzeme. Kil, çamur ve kumdan oluşur. Herhangi bir kaya parçası (Boyut => 4 mm = Çakıl taşıdır) Çimento: Çökeltileri sınırlayan çözünen madde. karbonatlı silisli İnce çakıl / Granül (Boyut <4mm) Sedimanter Kayaçlar • Diyajenez: çökelme-depolama ortamlarında biriken sedimanların birikimlerinden sonra kayaç haline gelinceye kadar geçirmiş oldukları safhaların (fiziksel, kimyasal, biyokimyasal) hepsinde (metamorfizma hariç) meydana gelen değişmelerin tümüne birden denir. Metamorfizma ve diyajenez arasında kesin bir sınır çizmek mümkün olmamıştır. Sedimanter Kayaçlar Sediman (ayrık sedimanter kayaç) (zemin) ile sedimanter kayaçları birbirinden ayırıcı bazı kriterler şunlardır: Sedimanların tanaleri birbirine bağlanmadıkları ve diyajenez geçirmedikleri için gevşektirler. Sedimanter kayaçlarda taneler birbirlerine bir ara madde yani çimento ile bağlanmışlardır. Ayrıca da diyajeneze uğramış ve taşlaşmışlardır. Sedimanların aksine pekişmiş ve serttirler. Sedimanter kayaçlar tabakalanma gösterirler ve tabakalanırken değişik şekiller sunarlar (dereceli tabakalanma, çapraz tabakalanma vb.) Sedimanlar ise genellikle kitle halinde bulunurlar. Tabakalanma göstermezler. Sedimanter kayaçlar organik kalıntılar içerirler. Organizmalar ölümlerinden sonra geriye organik ve inorganik malzemeler bırakırlar. İnorganik atıklar fosilleşir, organik maddeler ise yerlerini petrol ve kömür gibi organik kökenli yanıcı madenlere bırakırlar. Sedimanter kayaçlar oluşumlarından sonra birtakım değişimlere uğrayabilirler. Bu olaya deformasyon denir. Deformasyonlar sonucunda kıvrılır, bükülür, kırılır, hatta ötelenirler. Sedimanter Kayaçlar • Ayrışma, yerkabuğunu oluşturan kayaçlarda yüzey ya da yüzeye yakın kesimlerde yer değiştirmeye uğramadan, mekanik ve kimyasal süreçlerle meydana gelen nitelik değişimleri olarak tanımlanır. • Ayrışma, çeşitli fiziksel etkiler altında gelişebileceği gibi mineraller arasındaki bağlayıcının kimyasal süreçlerle bozularak ortadan kalkması sonucu da oluşabilir. • Bu nedenle, ayrışma, fiziksel-mekanik (parçalanma/ufalanma) ve kimyasal (bozuma/çözünme) süreçler olmak üzere iki kategoride gerçekleşir. Bu iki yarışma süreci birbirinin etkiler veya birbirine ortam hazırlar. • Hava bileşimler yer alan gazla, su, sıcaklık, canlı ve organik maddeler ayrışma sürecinin başlıca etkenleridir. Sedimanter Kayaçlar Mekanik ayrışma Sedimanter Kayaçlar Basınç rahatlaması Canlıların etkinlikleri Isıl Genleşme ve Büzülme Sıcaklığın bir günde 30 C’ye kadar varan değişimler gösterdiği bir çölde kayaçlar ısındıkları zaman genleşir ve soğurken büzülürler. Kristallerin Büyümesi Tuz kristalleri kimi koşullarda kayaçların parçalanmasına neden olabilirler. Büyüyen kristaller kumtaşları gibi gözenekli, taneli kayaçlardaki çatlak ve yarıkları genişletmeye ya da kayaçları taneleri yerinden oynatmaya yetecek kuvveti uygulayabilirler. Sedimanter Kayaçlar Kimyasal Ayrışma Kimyasal ayrışma kayaçların ve minerallerin, ana malzemenin bozunması ile kimyasal açıdan değiştiği süreçleri kapsar. Mekanik yarışmanın tersine kimyasal ayrışma, ayrışan malzemelerin bileşimini değiştirir. Çözünme; Çözünme sırasında bir maddenin iyonları bir sıvı içinde birbirinden ayrılır ve katı madde erir. Yükseltgenme; kimyasal ayrışmada oksijenle oksit ya da ortamda su varsa hidroksit oluşturan tepkimeler anlaşılır. Örneğin; demir oksijenle birleştiğinde paslanır ve demir oksit olan hematiti oluşturur. Hidroliz; suyun ve hidroksil iyonları ile mineral iyonları arasında olan kimyasal tepkimedir. Sedimanter Kayaçlar Sedimanter Kayaçlar, oluşlarına neden olan faktörlere göre: 1. Kırıntılı sedimanter kayaçlar, 2. Organik sedimanter kayaçlar, 3. Kimyasal sedimanter kayaçlar, Sedimanter Kayaçlar Sedimanter Kayaçlar Kırıntılı sedimanter kayaçlar; kara ve denizlerdeki çökelme ortamlarında, çeşitli büyüklükteki kayaç ve mineral parçalarının birikmesi sonucu oluşan taneli-parçacıklı kayaçlardır. Tabii çimento ile tutturulduklarında çakıltaşı, kumtaşı, silttaşı, kiltaşı gibi kayaları tutturulmadıklarında veya sonradan ayrıştıklarında ise çakıli kum, kil gibi zemin olarak adlandırılan kayaçları oluştururlar. Sedimanter Kayaçlar Boylanma: Bir sedimantasyon havzasında tanelerin hacim ve ağırlıklarına göre ve bir düzen içinde aşağıdan yukarıya doğru sıralanmalarına jeolojik anlamda boylanma, bu şekilde istiflenmiş olan ve tekrarlanabilen tabakalara da boylanmış tabakaları denir. Derecelenme: Bir sedimantasyon havzasında sular vasıtası ile akıntılarla gelişen tanelerin ağırlıklarına göre ve akıntı yönünde olmak üzere sıralanışlarına jeolojik anlamda “derecelenme” adı verilir. • İri taneli kırıntılar kaynağına yakın, ince taneli kırıntılılar ise daha uzak yerlere yerlere taşınarak çökelirler. • Derecelenmeyi en iyi rüzgarlar meydana getirir. • Sulu ortamlar bu konuda ikincidirler. Buzlar ise derecelenme yapamazlar. • Boylanma elenmenin, derecelenme ise sürüklenmenin neticesidir. Kum ve daha iri boyutta tanelerden oluşan kırıntılılar için yapılan tanımlamalardaki önemli bir parametreyi de, tanelerin yuvarlaklık ve küresellik gibi fiziksel özellikleri oluşturur. Yuvarlaklık: tanelerin köşelerinin ve keskinlik derecesinin azalması olarak tanımlanır. Küresellik: tane şeklinin küreye olan benzerlik miktarıdır. Sedimanter Kayaçlar Organik Sedimanter Kayaçlar Organik sedimanter kayaçlar, taş yapan organizmalardan veya bunların irili ufaklı parçalarından oluşan kayaçlardır. Kayaçlar da, bütünüyle veya ağırlıklı olarak organizmaların katı kısımları taşlaşarak fosilleşmişlerdir. Kimyasal sedimanter kayaçlar • Doygun eriyiklerin çökelmesi ve tuzlu suların buharlaşması sonucunda meydana gelen kayaçlardır. Eriyiklerin çökelme sırası: CO3, SO4, Cl şeklindedir. Suda eriyik halde bulunan ve bileşimlerinde esas maddesi CaCO3 olan yoğun anorganik kalker inorganik sudan direkt çökebilir. Karbonat kayaların en önemli ve en yaygını kalkerdir. Ortamlar sediment tipini etkiler Ortamlar jeolojik zaman boyunca değişir. Where do you think these rocks are from? GRAND CANYON!!! Farklı ortamlar farklı sedimanter kayaçlar üretir. Farklı ortamlar farklı sedimanter kayaçlar üretir. Farklı ortamlar farklı sedimanter kayaçlar üretir. Farklı ortamlar farklı sedimanter kayaçlar üretir. Sedimanter Kayaçların Mühendislik Özellikleri Mevcut kayaçların fiziksel ve özellikle mekaniksel nitelikleri labaratuvar deney ve testleriyle tespit edilmelidir. Sonuçlar rakamlandırılarak temel ve statik hesaplamalarda kullanılmalıdır. Kayaçların belirli bir taşıma gücü vardır. Güçlerinden fazla yüklenen kayaçlar yapı ve şekil değiştirirler, dolayısıyla üstteki yapılar zarar görebilirler. Normalin üzerinde yüklenen zemin farklı fiziksel ve kimyasal özellik gösterir. Kayaçların mühendislik özellikleri olarak bilinen ve yapılacak inşaatın maliyetine ve emniyetine tesir edecek etmenler özgül ağırlık, porozite, su emme, birim hacim ağırlığı, basınca karşılık gelen direnç, atmosfer etkisine gelen direnç, aşınma, parçalanma, taşıma gücü, şekil ve hacim değiştirmesi vb. Sedimanter Kayaçların Mühendislik Özellikleri Labaratuvar deneyleri ile; • Çeşitli kayaç ve zemin durumuna göre temel olup olmayacakları tespit edilmelidir. Sağlamlığı ve depreme karşı dayanıklılığı belirlenmelidir. • Çeşitli kayaç ve zeminlerin yer altı sularını depolama özelliği (S) ya da yer altı suyunu verme özelliği (permeabilite K) ve transmissibilite T özellikleri belirlenmelidir. • Kayaçların yapı malzemesine uygun olup olmayacakları ve endüstride kullanılma nitelikleri tespit edilmelidir. Sedimanter Kayaçların Mühendislik Özellikleri • Sedimanter kayaçların kırılma ve basınca gösterebildikleri dirençleri, sertlik derecelerine ve içlerinde bulunan minerallerin suya karşı hassasiyetlerine bağlı olarak değişir. Örneğin; kil, marn, jips ve kalker çimentolu kumtaşları ve konglomeralar sulu ortamlarda basınca karşı az direnç gösterirler. Silis çimentolu olanlar daha fazla direnç göstererek, granit ve bazalt gibi sağlamdırlar. İyi çimentolanmamış kayaçlar fazla gözneklilik ve geçirgenlik dereceleri göstereceklerinden su depolama kapasiteleri yüksektir, buna karşılık dirençleri düşük olur. • Kil ve şeyl gibi içlerinde kil mineraller ihtiva eden sedimanter kayaçlar ihtiva ettikleri minerallerin çeşitlerine göre bünyelerine az veya çok miktarda su alırlar. Emdikleri su oranına göre gevşer veya bozunurlar. Buna bağlı olarak dirençleri ve taşıma güçleri azalır. • Kireçtaşları yapı malzemesi olarak kireç, agrega, mıcır ve yapıtaşı üretmekte kullanılırlar. Bu alanda kullanılacak kireçtaşlarının gözenek ve geçirgenliğinin su emmelerinin, aşınmalarının az ve basınca karşı dirençlerinin 200 kg/cm2’den fazla olması gerekir. • Direncin alçak ve yüksek olmasına kireçtaşlarının tabakalanma şekilleri etkili olur. • Temel ve baraj inşaatında kireçtaşlarının çatlak sistemleri ve erime boşluklarının olmaması veya en az olma şartı aranmalıdır. • Yeraltısularının araştırılmasında ise, kireçtaşlarının çatlaklı ve erime boşluklu olmaları şarttır. Çatlaklı ve erime boşluklu kireçtaşları yüksek debili karstik kaynakların meydana gelmesini sağlar. Flatirons, Boulder, Colorado Garden of the Gods, Colorado Fig. 2.9 MAGMA Magmatik Katılaşma MAGMA Magmatik Plutonik katılaşma MAGMA Volkanik Magmatik Plutonik Katılaşma MAGMA Ayrışma ve Erozyon Yükseltme Volkanik MAGMATİK Plutonik Katılaşma MAGMA SEDIMENT Ayrışma ve Erozyon Volkanik MAGMATİK Plutonik Katılaşma MAGMA SEDIMENT Ayrışma ve Erozyon Erozyon Taşınma Depolanma Volkanik SEDIMENTARY MAGMATİK Plutonik Solidification MAGMA SEDIMENT Ayrışma ve Erozyon Depolanma Gömülme/Sıkılaşma Çimentolanma Volkanik SEDIMENTAR MAGMATİK Plutonik Katılaşma MAGMA SEDIMENT Ayrışma ve Erozyon Depolanma Gömülme/Sıkılaşma Çimentolanma Volkanik SEDIMENTAR MAGMATİK Plutonik Artan P&T METAMORFİK Katılaşma MAGMA SEDIMENT Ayrışma ve Erozyon Depolanma Gömülme/Sıkılaşma Volkanik Görebiliyor musun MAGMATİK Kısayollar? Çimentolanma SEDIMENTAR Plutonik Artan P&T METAMORFİK Katılaşma Erime MAGMA SEDIMENT Ayrışma ve Erozyon Depolanma Gömülme/Sıkılaşma Çimentolanma Volkanik SEDIMENTAR MAGMATİK Plutonik Artan P&T METAMORFİK Katılaşma Erime MAGMA SEDIMENT Ayrışma ve Erozyon Depolanma Gömülme/Sıkılaşma Çimentolanma Volkanik SEDIMENTAR MAGMATİK Plutonik Artan P&T METAMORFİK Katılaşma Erime MAGMA YAPILARDA KULLANILAN JEOLOJİK MALZEMELER • Taş binlerce yıldır yapı malzemesi olarak kullanılmaktadır. • Yapı malzemesi olarak kullanılacak taş ideal olarak masif olmalıdır ve bünyesinde gizlenmiş kırık, çatlak veya diğer bir süreksizlik bulundurmamalıdır. • Yapı malzemesi seçimi ve değerlendirilmesinde, bunların jeolojik özelliklerinin yanısıra bazı fiziksel ve mekanik özelliklerinin de saptanması gerekmektedir. • Taşın dokusu ve poroziteis onun rahat şekillendirilmesini, çözünme ve donma ile bozunmasını etkiler. • İnce taneli kayalar, kendi çeşitleri içinde iri taneli olanlardan daha kolay şekillendirilirler. • Küçük gözenekli kayaçlardaki su birikimi, daha iri gözenekli olanlara göre daha fazladır ve daha geri planda olmak üzere don etkisinde daha kolay deforme olur. • Donma bir yapı taşının kalitesinin düşmesinden önde gelen faktördür. Bu faktör kendini bazen küçük parçaların taş yüzeyinden kopmasıyla belli ederken, daha büyük ölçekteki zararı, taşın tamamını etkilemesiyle verir. • Birçok magmatik kayaç ile iyi kalite kireçtaşı ve kumtaşı dondan az etkilenir. YAPILARDA KULLANILAN JEOLOJİK MALZEMELER • Yapı taşları içerdiği zararlı tuzları, genel olarak toprak ve atmosferden alabildiği gibi, taşın gözeneklerinde de çözünebilen tuzlar bulunabilir. • Tuzun taştaki varlığı, taşta değişik etkilere yol açar; • Tuzlar, taş yüzeyinde kristalleşerek büyüme ve hemen taş yüzeyinin altında da kristalleşerek küçülme olayları sonucunda taşta yüzey kabuklaşması oluşturur. • Küçük gözeneklerdeki tuzun kristalleşmesi sonucunda oluşan basınç gözardı edilemez. Örneğin halit tuzu 200Mpa, jips 100MPa, anhidrit 120 Mpa, kieserit 100MPa’lık basınç oluşturabilir ve bazen bu bile parçalanma için yeterli olabilir. • NaCl, NaSO4 veya NaHSO4 gibi serbestçe çözünebilen tuzlar tarafından oluşturulan kristalizasyon taşın yüzeyinde parçalanmaya ya da taş yüzeyinin toz haline gelmesine sebep olur. Magnezyum sülfatın, magnezyumlu kiraçtaşıyla reaksiyona girmesiyle taş yüzeyinde derin oyuklar oluşur. Bazı kumtaşları ve gözenekli kireçtaşlarında tuz, taşın yüzeyini tıpkı balpeteğinin yüzeyi gibidelik deşik yapabilir. Aksine, yüzeyinde tuzun birikmesi taşta koruyucu sert bir tabaka oluşturarak taşın yüzey direncini artırır, buna dış sertleşme denir. Eğer taş adı geçe bu tuzların doğal kaynağı durumunda ise iç yapısı orantılı olarak zayıf olacaktır. YAPILARDA KULLANILAN JEOLOJİK MALZEMELER • Silikatlı kayaçlarda ayrışma yavaştır, fakat ilk ayrışma belirtileri taşta görüldüğü andan itibaren taşın ayrışması hızlanır. Belirli magmatik kayaçlar ayrıştıkları zaman renk değiştirirler, örneğin birkaç hafta içersinde açık granitlerin üzerinde pembe, kırmızı, kahverengi, veya sarı renkte benekler demir oksitlerin hidratasyonu sonucunda oluşur. YAPILARDA KULLANILAN JEOLOJİK MALZEMELER • Sedimanter kayalardan elde edilerek inşaat alanında kullanılan kayalar kentsel atmosfer etkisiyle karşılaşınca değişik oranlarda ayrışmaya uğrayabilirler. Bu ayrışma bir takım yabancı maddelerce hızlandırılır. Bu yabancı maddeler: SO, NO, Cl, ve CO’dir. Bunlar aşındırıcı asitler üretirler. Kireçtaşlarında bu durum çok görülür. Örneğin; kireçtaşlarının kalsiyum karbonatı ile zayıf sülfirik asidin tepkimesinden kalsiyum sülfat oluşur. Bu durum, genellikle kaya yüzeyinin altında oluşur, genişleme meydana gelir ve kristalizasyon hafif bir bozulmaya sebep olur. Eğer bu durum devam ederse kireçtaşının yüzeyi pul pul olur. YAPILARDA KULLANILAN JEOLOJİK MALZEMELER • Kumtaşının dayanıklılığı onun mineralojik bileşimine, yapısına, porozitesine, çimento veya matrisin cinsine ve miktarına bağlıdır. Bu nedenle dış yüzey inşaatı amacıyla kullanılan kumtaşlarına en iyi örnek kuvars arenittir. • Yüksek oramda kuvars ve alkali feldispat içeren kayaçlar yüksek ısıya maruz kalırsa genleşme meydana gelir ve yüzeyinde tahribat oluşur. • Granit, mühendsilik ve anıtsal kullanımlar için idealdir. Granitin burulma mukavemeti 160-240 Mpa arasında değişir. Granit normal iklim koşullarında bozunma göstermez. • Kireçtaşları asitli su etkisinde kaldıkları zaman bozunurlar, bunun sonucunda matlaşması, yüzey renginin solması ve yapısal zayıflaşma meydana gelir. • Kumtaşının rengi ve mukavemeti tane bileşenlerini bağlayan çimentonun cinsine ve miktarına bağlıdır. Çimento muhtevası poroziteyi ve suyun emilmesini etkiler. • Kayaçların kullanıldığı çeşitli alanlar için tane boyu talepleri farklıdır. Ebatlandırılmış taşlar için>1 m, yapı dekorasyon ve kaplama taşları için >30 cm, beton agregası, asfalt, demiryolu çakılları ve sıva için 1-20 cm olabilirler. YAPILARDA KULLANILAN JEOLOJİK MALZEMELER Mermerler Mermer kireçtaşı ve dolomitik kiraçtaşının ısı ve basınç altında metamorfizmaya uğrayarak kristalleşmesi ile oluşan bir metamorfik kayaçtır. Ticari anlamda; parlatıldığı zaman iyi cila kabul ederek göze hoş görünen her türlü kayaç mermer kabul edilmektedir. Sınıflandırılması; • Mineralojik : petrografik açıdan bir sınıflandırma olup, mermercilik alanında da zaman zaman kullanılmaktadır. Mermer olarak kayacın yapısal özellikleri sınıflandırmada esas olup, oluşumlarındaki ayrılıklar yapıya yansmaktadır. • Ekonomik : Renk, desen, sertlik gibi fiziksel özellikleri ekonomik sınıflandırmakta kullanılmaktaıdr. YAPILARDA KULLANILAN JEOLOJİK MALZEMELER Mermerler • Mineralojik sınıflandırma: • Sedimanter Kökenli mermerler: Konglomeralar, kalker çimentolu kumtaşları, breş, puding, sert (killi az veya kilsiz) kireçtaşları, travertenler ve oniks mermerleri • Magmatik kökenli mermerler: Granit, granodiyorit, kuvarsdioirt, siyenit, diyorit, gabro, monzonit, peridotit, dunit, verlit, harzburjit, lerzolit, liparit, riyolit, dasit, bazalt, andezit,tarkit, diyabaz, serpatinitler ve volkanik tüfler. • Metamorfik kökenli mermerler: Mermer (kristalin kireçtaşı) gnays, amfibolit, serpantinit, fillit, kristalin şist, eklojit. Mermerler • Ekonomik Sınıflandırma: • Normal mermerler(mermer, kiraçtaşı, dolomit, konglemera) • Sert mermerler (granit, siyenit, serpantin, diyabaz) • Traverten ve oniks mermerleri • Mermerin tüketim alanlarında kullanılması genç tektonik evrim ve kalsiyum karbonatlı su çıkışları ile ilgili olduğu için genellikle genç fay hatlarının bulunduğu jeolojik olarak bilinmektedir. • Mermer tozlarının kimyasal bileşimi kalsiyum karbonat olduğu için kimya, yem ve gübre alanlarında, karayolu, beton, asfalt ve son kat dolgu malzemesi olarak da kullanılır. Parça kırıntılarından mozaik ile suni mermer yapılmaktadır. Yontma Taşlar Bazı kaya kitleleri mermerlerde olduğu gibi büyük bloklar verebilseler bile geniş yüzeyde üretilmeye ve parlatılmaya elverişli değildir. Killi ve oolitik kireçtaşlar, travertenler, kumtaşları gibi sedimanter ve andezitler ve çeşitli tüfler ve tüfitler gibi volkanitlerdir. Bu taşlar; • Yumuşak ve homojen yapıdadır. Kolaylıkla kesilebilir ve işlenebilir. • Genellikle hafiftirler. • Ucuz ve çok bulunurlar. • Birçoğu tüfler ve killi kireçtaşları göz alıcı renklere sahiptirler. Bina balkonlarında, dış cephelerde ve bazı sanat yapılarında kullanılırlar. Çatı ve kaplama Malzemeleri Çatı örtme amacıyla kullanılan kayaçlar dayanıklı ve geçirimsiz olan ince levhalara ayrılabilecek kadar yarılabilme özelliğine sahip olmalıdırlar. Arduvaz hem kullanışlı hem de en çok kullanılan çatı malzemelerinden birisidir. Arduvazlar, killi kayaçların düşük seviyede metamzorfizmaya uğrayarak bağlı olarak tabakalı yapının bozularak etki eden kuvvete dik yönde dilinimler ve yapraklanmanın oluşması teşekkül eder. Ocaklardan arduvaz çıkarmak için patlayıcı kullanıldığında çok büyük zayiatlar verilmektedir. Bu nedenle arduvazlar tel testereler kullanılarak çıkarılmalıdır. Arduvaz, testerelerle bloklara ayrılır ve daha sonra 75 mm’lik kalınlığa sahip olan levhalara ayrılır. Kırmataş: Kırmataş olarak kullanılabilecek magmatik, metamorfik ve sedimanter kayaçların inşaat sektöründe kullanılabilirliği değişkenlik göstermektedir. Bir taşın yapı taşı malzemesi olarak işlenip işlenmyeceği konusunda kayanın dayanıklılığı önemli bir faktördür. Taşın dayanaklığının ölçütü; • Ayrışmaya olan dayanıklılık; • boyutu, şekli, mukavemeti, ve görünümünü uzun bir zaman boyunca koruyabilmesidir. Kayanın yeryüzüne çıktığı veya taş ocağında gözlemlenebilen kısımlarının bozunma miktarı taşın dayanım kalitesinin göstergesidir. • Kırmataşlar için kullanım alanları ve bölgelere göre kalite talepleri farklılık göstermektedir; • Aşınma, kırılma, ince taneli malzeme için % 10 sınırı, sıkıştırma, düzgünlük oranları, 10% ince taneli malzeme değeri, olasılık indeksi ve özgül ağırlık testlerini yapmak önemlidir. • Yol yapımında kullanılacak malzemenin aşınma direnci olabildiğince yüksek olmalıdırç • Yataklar kuvars, kuvarsit, taze granitik kayaçlar, kireçtaşı ve dolomit gibi kilsiz, sert kayaçlardan oluştuklarında ekonomik öneme sahip olmaktadır. • Çört, çimnetoda kimyasal reaksiyon oluşturma eğiliminden dolayı istenmez. • Donma, çözünme, ıslanma ve kurumaya karşı yüksek direnç istenir. • Parçalanmış ve poröz malzeme betonda çatlamaya neden olacağından kullanılmamalıdır. • Tane boyu dağılımı ve tanelerin şekli yol ve inşaat malzemelerinden aranılan özelliklerdir. • Eşit tane boyutlu ve yuvarlak taneler sert beton yapımına daha uygundur. Derinlik kayaçları; Bu kayaçlar genellikle çatlaklıdır. Ancak taze, ayrışmamış oldukları zaman kırılmaya ve basınca karşı yüksek direnç gösterirler. Bu nedenle her türlü mühendislik işlerinde kullanılabilirler. Beton ve yapı malzemeleri için iyi bir kaynaktır. • Granitlerin sağlamlığı içersindeki minerallerin ayrışma derecesi kuvars miktarına, tanelerin büyüklüğü ve kristallenme derecesine bağlıdır. Diğer kayaçlarla mukayese edildiğinde, doğada en dayanımlı olan kayaçlardır. Volkanik kayaçlar; oluşum ortamlarına bağlı olarak değişik fizikokimyasal şartlarda meydana gelmiştir. Bu nedenle, yapı ve temel inşaat malzemesi olarak kullanılmadan önce çok iyi bir petrografik inceleme yapılması gerekmektedir. • Obsidiyen yalıtkan yapı malzemesi yapımında kullanılmaktadır. • Ponza (sünger) taşı beton içerisine katıldığında ısı geçirgenlik indeksi bol gözenekli olduğu için normal betondan daha küçüktür. Isı yalıtımı ponzasız hazırlanan betondan 6 kat daha yüksektir. • Perlit ısı ve ses yalıtımında kullanılır. Sedimanter Kayaçlar: kırılmaya ve basınca karşı gösterdikleri direnç konsolidasyon derecesine ve içlerinde bulunan mineralleri suya karşı olan hassasiyetine bağlıdır. • Kil, marn, jips ve kalker çimentolu kumtaşı ve konglomeralar, özellikle sulu ortamlarda basınca karşı az direnç gösterirlerken, silis çimentolu kumtaşı ve konglomeralar, özellikle sulu ortamlarda basınca karşı az direnç gösterirken, silis çimentolu kuvarsitler daha dayanıklıdır. • Ayrık veya az çimentolu konglomera ve breş, kumtaşları ve kireçtaşlarının basınca dirençleri az, poroziteleri fazladır. • Yuvarlak taneler, değme alanları dar olduğundan temel ve duvar işlerinde kullanılmamalıdır. Yuvarlak taneli olan malzemenin kırılarak kullanılması dirençleri arttıracağından genellikle, kırmataş olarak tüm inşaat işlerinde kullanılırlar. • Silttaşı, kiltaşı ve şeyller içlerindeki kil minerallerinin cinsine göre, az veya çok miktarda su emdiklerinden kolaylıkla ayrışarak direnç ve taşıma güçlerini kaybederler. Bu nedenle, tuğla, kiremit, refrakter tuğla yapımında çimento sanayiinde kullanılmalıdır. • Kireçtaşları, içlerinde bulunan boşluklara ve kum tanelerine bağlı olarak %0-15 arasında poroziteye sahip, fazla sert olmayan, kolay işlenebilen ve hemen hemen her yerde bulunabilen kayaçlar olmaları nedeniyle, inşaat sektöründe önemli bir yer tutarlar. Metamorfik Kayaçlar: • Temel inşaatlarında kırık ve çatlaksız, yoğun karbonatlı, ayrışıma uğramamış şistli ve magmatik kayaçların bulunduğu bölgeler seçilir. • Yol ve demiryolu inşaatlarında killi ve marnlı araziler tercih edilmemelidir. Beton Agregası: Agregalar, beton yapımında çimento ve su ile birlikte kullanılan, kum, çakıl,kırmataş gibi taneli malzemelerdir. Beton hacminin yaklaşık %75’i agrega tarafından oluşturulmaktadır. Agrega olarak kullanılan kayacın kırılmaya dayanımı genel olarak 70 ve 3000MPa arasındadır. Fiziksel olarak ayrışmış agregalar betonda bozulmaya sebep olurlar. Kuruma sırasında çimento büzülür. Eğer agrega güçlü ise büzülme minimuma indirilir ve çimento agrega arasındaki bağ güçlenir. Agrega parçalarının şekli betonun mukavemetini etkiler. • Köşeli parçalar çalışılması güç karışımlar meydana getirir. • Açısal parçacıklar kalın beton yapımında kullanılır. • Düzlemsel parçacıklar, sadece betonu kullanılması zor bir malzeme haline getirmeyip aynı zamanda dayanma gücünü azaltır. Agrega parçacıklarının dokusu, çimento ve kendilerini arasında bağın mukavemetini belirler. Pürüzlü yüzey, pürüzsüz yüzeye göre güçlü bağ oluşturur. • Tane büyüklüğü dağılımlarının (granülometri) birbirlerinin boşluklarını dolduracak şekilde olması, • Yassı ve uzun taneler yerine kübik ve küresel olması, • Sert, dayanıklı ve boşluksuz olması, kavkı gibi zayıf maddeler içermemesi, • İçerisindeki ince malzemenin kalitesi(kil, silt, milvb.az olması) • İçerisinde organik maddeler bulundurmaması, • Tanelerin yoğunluklarının yüksek ve su emme oranının düşük olması, • Parçalanmaya ve aşınmaya karşı direncinin yüksek olması, • Donma ve çözülmeye karşı direncinin yüksek olması, • Çimento ile zararlı kimyasal reaksiyonlara girmemesi(Alkali-Silika Reaksiyonu) istenilen özelliklerdir. Yol Agregası: Yol malzemeleri olarak kullanılan agregalar sıkıştırmaya, aşınmaya, kaymaya ve don tesirine karşı dirençli olmalıdır. Kimyasal yönden geçirimsiz ve genleşme katsayısı da düşük olmalıdır.. Kullanılacak agregaların değerini tayin etmek için dört ana test uygulanır: • • • • Agreganın kırılma deneyi, Agrega sıkıştırma deneyi, Agrega aşınma deneyi, Agrega düzgünlük deneyi Yol Agregası: Agreganın özellikleri çıkarılmış olduğu kayanın yapı ve mineralojik kompozisyonuna bağlıdır. Çoğunlukla magmatik ve kontak metamorfik kayalar tercih edilmelidir. Bölgesel metamorfik kayalar klivaj veya şistozite içerdikleri için yol agregası yapımında kullanılmaz. Tortul kayalarda taneleri biraraya getiren çimento ve matriks elemanın miktarı yoltaşının performansını etkiler. Kimyasal değişiklikler her zaman mekanik özelliklere bağlı değildir. Malzemenin aşınmaya karşı direnci, içindeki minerallerin çoğalmasıyla azalır. Kayalardaki minerallerin sertliği, kayanın aşınmasını etkiler. Kırılma mukavemeti gözenekliliğe ve tane büyüklüğüne bağlıdır. Yol Agregası: Yüksek silika içerikli magmatik kayalar aşınmaya karşı içinde yüksek oranda ferromagneyum içerenlere göre daha dirençlidir. Termal metamorfizma ürünü olan hornfels ve kuvarzitler aşınmaya karşı dirençli, yüksek mukavemetli ve iyi yol agregası olan malzemelerdir. Tortul kayalar, kireçtaşı ve grovak sık sık yoltaşı olarak kullanılır. Türkiye’de yol agregası olarak kullanılan kayaçlar sırası ile: kireçtaşı, bazalt, dolomit, granit, kuvarsit, grovaktır. Çimento Ham Maddeleri: Kireçtaşı: Magnezyumlu ve %5’ten daha fazla killi kireçtaşları kireç üretimi için elverişli değildir. İdeal olanı %100 kalsiyum karbonat içerendir. Ancak, %1-4 killi, az kalsiyumlu, demirli ve alüminyumlu malzemelerde kireç için kullanılır. Çimento üretiminde %5 daha az kuvars, magnezyum oksit ve pirit içermelidir. Mıcır, blok taş veya levha olarak kullanılacak ise sertlik ve rijitlik önemli olduğundan killi kapsam istenmez. Çünkü killi kireçtaşı düşük sertlikte ve daha dağılgandır. Çimento Ham Maddeleri: Marn: Çimentonun ana ham maddesi olarak kireçtaşı ve kilden sonra gelir. Öğütülen kireçtaşı ve kil birbirlerine karıştırılarak marn elde edilir. Çimentoda; %60’a yakın kireçtaşı %15,61 marn %11,16 kil %10,35 tras %1,9 alçı taşı %0,91 demir %0.,18 kaolinittir. Çimento Ham Maddeleri: Tras: Çimento üretiminde kullanılmaya elverişli traki-andezitik bir türdür. Doğal halde birleştirici olmayan bu madde, çok ince öğütülüp kireçle sulu ortamda karıştırılınca büyük bir hidrolik özellik gösterir Tuğla ve Kiremit Killeri Kil adı verilen ince taneli birikimlerin en önemli ayırıcı unsuru Al2O3’tür. %2’den fazla bu maddeyi taşıyanlara boksit denir. %25-%30’dan başlayıp daha yüksek oranda Al2O3 içerenler sanayi killeri olarak adlandırılırlar. Herhangi bir kil mineralinin etkinliğini taşımayan ve %30’dan dah az Al2O3 kapsayan ince taneli sedimanter kayaçlar ise tuğla ve kiremitlerin üretiminde kullanılan adi killerdir. • Kum kapsamı düşük olmalıdır. • Kile plastik özelliği veren suyun miktarı %25-35 sınırında kalmalıdır. • Jips kapsamamalıdır. • Kalsiyum karbonat miktarı %35’in altında olmalıdır. • 1000 derecede pişirildiğinde sertlik derecesi 2’nin üzerine çıkmalıdır. • Kurumadan küçülme miktarı %(‘den fazla kiremit kilinde %18’den az olmalıdır. • Patlama veya çatlama göstermeksizin 1100 derecede pişirilmeli kiremit kızılı denilen kendi rengini almalıdır. İnşaat Kumları ve Çakıllar: En iyi kumlar sakin ve deniz şartlarında ve uzun süre içinde ayıklanarak oluşanlardır. Denizden çıkarılan malzemelerde genellikle organik maddelere, deniz kabuklarına ve tuz çeşitlerine rastlanır ve bunlar betona zarar verebilir. Özellikle tuzun varlığı çelik donatıyı paslandırdığından zararlıdır. Bunun yanında, tuz rutubeti çektiğinden, tuzlu kum kullanılan yapıların nemli olmasına yol açar. Midye istridye kabukları agreganın yerleşmesini güçleştirir, düşük dayanım oluşturur ve aynı zamanda dona karşı dayanıksızdır. İnşaat Kumları ve Çakıllar: Hızlı akış olmadığında en iyi agrega elde edilir, bunlar temiz ve düzgün tanelerden oluşur. Çöl ve ova kumları ise temiz olmaları ve tuz içermemelerine rağmen yalnızca ince tanelerden oluştuğundan beton yapımı için uygun değildir.
