Konya bölgesindeki tarihi yapılarda kullanılan kayaların bozunma özelliklerinin araştırılması
Investigation of the weathering properties of rocks used in historical structures in the Konya region
Yazar: MUSTAFA ASIM TEKİN
Danışman: PROF. DR. ZEYNAL ABİDDİN ERGÜLER
Kütahya Dumlupınar Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Bozunma = Decomposition ; Mermer = Marble ; Trakit = Trachyte ; Traverten = Travertine ; Tüfler = Tuffs

Özet:
Bu çalışmada, Konya bölgesindeki tarihi yapılarda kullanılan trakit, tüf, traverten ve mermerlerin bozunma özelliklerinin araştırılması amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda, Konya merkezde bulunan Hacı Veyis Camii, Mevlâna Müzesi ve Dergâhı, Aziziye Camii, Kapı Camii, Alâeddin Camii, İnce Minareli Medrese ve Sahip Ata Külliyesi gibi tarihi eserlerin yapımında kullanılan farklı kaya malzemelerinde meydana gelen bozunmalar incelenmiştir.  Bu tarihi eserlerin yapımında kullanıldığı düşünülen kaya birimlerinin yerleri arazi çalışmaları ile tespit edilmiştir.  Tespit edilen yerlerden laboratuvar çalışmalarında kullanılmak üzere karot ve el örnekleri alınmıştır. Alınan örneklerin fiziksel, mineralojik ve mekanik özeliklerinin tespiti için gözeneklilik, ağırlıkça su emme, birim hacim ağırlık, X-ışınları kırınım analizleri, petrografik analizler ile tek eksenli sıkışma deneyleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, fiziksel bozunma süreçlerinin bu kaya birimlerinin dağılma davranışı üzerindeki etkisinin belirlenmesi için ıslanma-kuruma ve donma-çözünme deneyleri gerçekleştirilmiştir.  Bu deneysel çalışmaların yanı sıra, tarihi eserlerin yapımında kullanılan bu kayaların doğal arazi koşullarındaki bozunma davranışlarının incelenmesi amacıyla seçilen kayalardan alınan karot ve el örnekleri Konya merkezde etrafı açık bir bahçede bir yıl boyunca bozunma süreçlerine maruz bırakılmış ve belli aralıklarla kütle kayıpları kaydedilmiştir.  Tarihi eserlerden ölçülen bozunma derinlikleri dikkate alındığında, trakit, tüf, traverten ve mermerlerde bozunma hızlarının sırası ile 0.01-0.10 mm/yıl, 0.02-0.08 mm/yıl, 0.01-0.30 mm/yıl ve 0.009-0.03 mm/yıl olduğu belirlenmiştir. Donma-çözülme ile ıslanma-kuruma deney sonuçları dikkate alındığında, trakit, tüf, traverten ve mermerlerin kütle kaybı yüzdeliklerinin sırasıyla %0.58-1.52, %16.11-17.68, %0.11-0.34 ve %0.58-2.67 olduğu belirlenmiştir. Ayrıca, doğal ortamda bekletilen trakit, tüf, traverten ve mermer örneklerinin kütle kaybı yüzdeliklerinin sırasıyla %0.794-1.008, %17.02-17.268, %0.32-0.374 ve %0.648-0.852 olduğu tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlar dikkate alındığında, kayaların arazi ile laboratuvar koşullarında belirlenen bozunma davranışının benzerlik gösterdiği tespit edilmiştir. Tüf ile karşılaştırıldığında, trakit, traverten ve mermer gibi kaya malzemelerinin bozunma süreçlerine karşın ağırlık kaybı değerlerinin oldukça az olduğu (%1-3 arası) belirlenmiştir. Bozunma süreçlerine karşı seçilen kayaların duraylılığı dikkate alınarak, Sille tüflerinin tarihi eserlerin restorasyon çalışmalarında ve yeni yapı inşası gibi mühendislik projelerinde kullanılmaması gerektiği düşünülmektedir.

Anahtar Kelimeler: Bozunma, Bozunma Davranışı, Mermer, Tarihi Eserler, Trakit, Traverten, Tüf.

Abstract:
In this study, it is aimed to investigate the weathering properties of trachyte, tuff, travertine and marble used in historical structures located in the Konya region. For this purpose, the weathering occurred in different rock materials, which were used in construction of historical monuments located in Konya center such as Hacı Veyis Mosque, Mevlâna Museum and Lodge, Aziziye Mosque, Kapı Mosque, Alâeddin Mosque, İnce Minareli Madrasa and the Sahip Ata Complex, was investigated. The locations of rock units that are thought to be used in the construction of these historical monuments were identified by field studies. Core and hand samples were extracted from these locations to be used in laboratory studies. For the determination of the physical, mineralogical and mechanical properties of the collected samples, porosity, water absorption by weight, unit weight, X-ray diffraction analysis (XRD), petrographic analysis as well as uniaxial compressive strength tests were carried out. In addition, wetting-drying and freezing-thawing experiments were carried out to determine the effect of physical weathering processes on the disintegration behavior of these rock units. Beside these experimental studies, in order to investigate the weathering behavior of selected rocks used in the construction of the historical monuments at natural field condition, core and hand samples extracted from these rocks were subjected to weathering processes in an open garden in Konya center during one year, and the mass losses were recorded. Considering the weathering depths measured in historical structures, it was determined that the weathering rates of trachyte, tuff, travertine and marbles are 0.01-0.10 mm/year, 0.02-0.08 mm/year, 0.01-0.30 mm/year, and 0.009-0.03 mm/year respectively.  Based on the test results of freezing-thawing and wetting-drying, it was found that the mass loss percentages of trachyte, tuff, travertine and marbles are 0.58-1.52, 16.11-17.68, 0.11-0.34, and 0.58-2.67 respectively. In addition, the mass loss percentages of trachyte, tuff, travertine and marble samples kept in the natural environment were determined as 0.794-1.008, 17.02-17.268, 0.32-0.374 and 0.648-0.852 respectively. Considering the results obtained, it was found that the weathering behaviors of the rocks determined at the field conditions and the laboratory are similar. In comparison with tuff, it was determined that the mass loss values of the rock materials such as trachyte, travertine and marble are quite low (between 1-3%). Taking into account the durability of the selected rocks against weathering processes, Sille tuffs are thought not to be used in restoration of historical monuments and engineering projects such as construction of new structures.

Keywords: Weathering, weathering behavior, Marble, Historical Monuments, Trachyte, Travertine, Tuff.