İstanbul Anadolu yakasındaki kireçtaşlarının agrega kalitesi yönünden değerlendirilmesi
The evaluation of limestones in Anatolian part of Istanbul from the point of aggregate quality
Yazar: GÖKSEL DURSUN
Danışman: DOÇ. DR. ATİYE TUĞRUL
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2004
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
ÖZETİSTANBUL ANADOLU YAKASINDAKİ KİREÇTAŞLARININ AGREGAKALİTESİ YÖNÜNDEN DEĞERLENDİRİLMESİ1Bu çalışma, Yüksek Lisans Tezi olarak 2002-2004 yılları arasında İstanbul ÜniversitesiFen Bilimleri Enstitüsü Jeoloji Mühendisliği Anabilimdalı, Uygulamalı JeolojiProgramı' nda hazırlanmıştır. Petrografik incelemeler, laboratuar çalışmalarından eldeedilen deneysel veriler ve arazi çalışmalarındaki gözlemler bir bütün olarakdeğerlendirilerek Gebze ve Hereke bölgelerinde yüzeylenen Hereke formasyonundanüretilen kireçtaşı agregaları kalite yönünden değerlendirilmiştir.Çalışma bölgesi Bursa G22 b3 paftasını içermekte ve yaklaşık 100 km2' lik bir alandanoluşmaktadır. İnceleme alanında Paleozoyik, Mesozoyik ve Senozoyik yaşlı birimlerinbulunduğu inceleme alanında en yaşlı birim: çakıltaşları, kumtaşları ve şeyl seviyeleriiçeren Kurtköy formasyonudur. Ordovisiyen yaşlı ırmak çökellerinden oluşan bu birimüzerine, yine Ordovisiyen yaşlı ve kuvarsarenit litolojisi ile karakterize olunan Aydosformasyonu transgresif olarak çökelmiştir. Gözdağ formasyonu, geçişli dokanaklaAydos formasyonu üzerine yerleşmiştir. Bu formasyon, şeyl, grovak ve kireçtaşılitolojilerinden ibaret olup, Ordovisiyen-Silüriyen yaşlıdır. Birim üste doğru,karakteristik litolojisi subarkoz olan, Silüriyen yaşlı Aydınlı formasyonuna geçişgöstermektedir. Silüriyen yaşlı, tipik olarak kireçtaşları ile temsil olunan Dolayobaformasyonu, Gözdağ formasyonu üzerine uyumlu olarak çökelmiştir. Dolayobaformasyonunun üzerinde, uyumlu dokanak ilişkisiyle Sedefadası formasyonubulunmaktadır. Devoniyen yaşlı Sedefadası formasyonu, kireçtaşı-şeylardalanmasından ibaret olup, üzerinde dereceli geçişli olarak İstinye formasyonu yeralmaktadır. Karakteristik litolojileri kireçtaşı-şeyl olan İstinye formasyonu, Devoniyenyaşlı olup, uyumlu olarak, grovak-şeyl ardalanmasından ibaret olan ve yer yeriçerisinde ince bantlar ve mercekler halinde kireçtaşları gözlenen Devoniyen yaşlıKartal formasyonu tarafından üzerlenmektedir. Stratigrafik olarak Kartal formasyonuüzerinde uyumlu olarak duran, genellikle kireçtaşı-şeyl istifinden oluşan Tuzlaformasyonu, Devoniyen yaşlıdır. Tuzla formasyonu, Trakya formasyonu tarafındanuyumlu olarak örtülür. Genellikle grovak-şeyl ardalanmasından oluşan Trakyaformasyonu, Karbonifer yaşlı olup, üzerinde uyumlu dokanak ilişkisiyle Kapaklıformasyonu izlenir. Çakıltaşı, kumtaşı ve kireçtaşlarıyla karakterize olan Kapaklıformasyonu Triyas yaşlıdır ve yine Triyas yaşlı Hereke formasyonu tarafından uyumluolarak örtülür. Hereke formasyonunun karakteristik litolojileri dolomitik kireçtaşı,kireçtaşı, dolomit ve marn arakatkıları olup, bu birimi stratigrafik olarak diskordanslıilişkiyle çakıltaşı-kireçtaşı istifinden oluşan Kretase yaşlı Hereke çakıltaşıüzerlemektedir. Şemsettin formasyonu, marn ara seviyeli killi kireçtaşlarından oluşur veyaşı Kretase' dir. Altta Hereke çakıltaşı üzerinde uyumlu olarak gözlemlenirken, üstteBelgrad formasyonu tarafından uyumsuz olarak örtülür. Genelde gevşek, tutturulmamışçakıl, kum ve silt litolojilerinden oluşan Belgrad formasyonu Neojen yaşlıdır.Kuvaterner yaşlı alüvyonlar çevredeki birimlerden türemiş olan çakıl, kum, silt, kil vekireçtaşlı birimlerin ayrışması ve aşınması sonucu oluşurlarBu çalışmada; petrografik incelemeler, laboratuar çalışmalarından elde edilen deneyselveriler ve saha çalışmalarındaki gözlemler bir bütün olarak değerlendirilerek Gebze veviiiHereke bölgelerinde yüzeylenen Hereke formasyonundan üretilen kireçtaşı agregalarıkalite yönünden değerlendirilmiştir.Sürekli nüfus artışıyla karşı karşıya bulunan İstanbul, yapılaşmanın hızlı geliştiğialanlardandır. Diğer yandan ülkemizde yaşanan 17 Ağustos ve 12 Kasımdepremlerinden sonra yapı kalitesi daha yoğun olarak sorgulanmaya başlamıştır. Bütünbunların sonucu olarak nitelikli yapı ihtiyacı kendini hissettirmektedir. Hızla gelişeninşaat sektörü bu ihtiyaca cevap verebilme noktasında önemli adımlar atmıştır. Nitelikliyapı için beton, nitelikli beton için de agrega en önemli rolü oynamaktadır. Çünkübilindiği gibi agregalar beton hacminin yaklaşık % 75-80' ini oluşturmaktadır.Agregalar ayrıca karayolları gibi önemli mühendislik yapılarının da en önemlimalzemelerindendir. Bu bakımdan da beton ve yolların ömründe ve niteliğinde enönemli bileşen agregalardır.İstanbul' un agrega ihtiyacı şehrin batı ve doğu yakasındaki ocaklardan sağlanmaktadır.Bu ihtiyaç için kireçtaşları başta olmak üzere, kumtaşları, deniz ve kıyı kumları ile çokaz oranda metamorfik kayaçlar kullanılmaktadır. Ülkemizde kireçtaşları, gerek oldukçayaygın yüzeylenmesi, gerekse de çimento ile aderansının diğer kayaç türlerine göredaha iyi olması nedeniyle farklı bir öneme sahiptir. CaCO3 kökenli kayaçlara (kireçtaşı,dolomit, mermer) ait agregalar çimento hamuruyla kimyasal bağ yaparlar ve en iyiaderansı sağlarlar (Akman, 1984). İstanbul' un Anadolu yakasında kireçtaşları Gebze,Hereke ve Şile bölgelerinde yoğun yayılım gösterirler. Günümüzde İstanbul' un birçokbölgesinde farklı yaş ve özellikte kireçtaşları agrega amaçlı olarak işletildiğindenkalitelerindeki değişimin belirlenmesi oldukça önemlidir. Kireçtaşlarının iyi nitelikliolanları beton, kırıntı veya dolomit içeriği yüksek olanları ise yol agregası, balast, dolgumalzemesi vb. ihtiyacı karşılamak için kullanılmaktadır.Çalışma kapsamında kireçtaşlarının petrografik, fiziksel ve mekanik özellikleribelirlenmiş ve değerler standartlardaki verilerle korele edilerek bir sonuca varılmayaçalışılmıştır.Kireçtaşlarında, dayanımı ve agrega olma özelliklerini önemli ölçüde petrografiközellikler kontrol ettiğinden farklı bileşim ve dokudaki örneklerden ince kesitlerhazırlanmış ve bunlar polarizan mikroskopta değerlendirilmiştir. Bu nedenle petrografiközellikleri saptamak için ince kesitler yapabilmek, kayacın jeomekanik özelliklerinibelirlemek için karotlar alabilmek ve standart agrega özelliklerini tesbit edebilmek içindeneyler yapmak amacıyla bölgede faaliyet gösteren taşocaklarından numunelerderlenmiştir. Farklı lokasyonlardan derlenen kireçtaşlarının mineralojik bileşimi,dokusu belirlenmiştir.Blokların çeneli kırıcıdan geçirilmesiyle elde edilen değişik boyut aralıklarındakiagregalara ait su emme, toz kaybı, kusurlu tane oranı, gevşek ve sıkı birim ağırlık, özgülağırlık, agrega darbe dayanımı, agrega sıkışma dayanımı ve Los Angeles aşınmadayanımı belirlenmiştir. Bulunan bu değerler çeşitli standartlarla korele edilmiş vekayacın agrega kalitesine dair bir sonuca varılmaya çalışılmıştır.Çalışma kapsamında kireçtaşlarının öncelikle petrografik, fiziksel ve mekaniközellikleri belirlenmiştir. Kireçtaşlarının jeomekanik özelliklerinin tespiti içinixbloklardan karotlar alınmış ve tek eksenli basınç dayanımı ile özgül ağırlık, kuru vedoygun birim ağırlık ve su emme gibi fiziksel özellikleri belirlenmiştir.Laboratuar çalışmalarından elde edilen verilere göre, kireçtaşlarının gerek jeomekanikgerekse de agrega olarak kullanım özelliklerinin, standartlarda belirtilen limitdeğerlerle uyumluluk gösterdiği ve bölgedeki kireçtaşlarının beton üretiminde agregaamaçlı olarak kullanılabileceği görülmüştür.1Bu çalışma, İstanbul Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Yürütücü Sekreterliğitarafından T-58/23072002 sayılı proje ile desteklenmiştir.x

Abstract:
SUMMARYTHE EVALUATION OF LIMESTONES IN ANATOLIAN PART OF ISTANBULFROM THE POINT OF AGGREGATE QUALITY1This study is prepared as Master Thesis in Applied Geology Programme of theGeological Engineering Section of the Istanbul University between the years 2002-2004.The study area occupies the Bursa G22 b3 sheets and is approximately 100 km2.Paleozoic, Mesozoic and Senozoic units are present in the study area. The Kurtköyformation consists of conglomerates, sandstones and shale levels is the oldest unit ofthe region. Ordovician aged Aydos formation represented with quartz arenite, overliesthe Ordovician aged fluvial deposits of the Kurtköy formation transgressively. TheGözdağ formation comes over the Aydos formation gradually.Gözdağ formation which consists of shale, greywackes and limestone is Ordovician-Silurian aged. To the upper parts this unit passes to the Silurian aged Aydınlı formationwhich the charecteristic lithology is subarkoz. The Silurian aged Dolayoba formationwhich is typically represented with limestones comes over the Gözdağ formation. Overthe Dolayoba formation confirmable Sedefadası formation is located.Devonian aged Sedefadası formation consisting of interclation of limestone-shalegradually passes to the Istinye formation with the charecterictic lithology of limaestone,shale. The Istinye formation is Devonian aged and confirmable overlained by Devonianaged Kartal formation which is represented by the interclation of greywackes-shale andconsists of thiny limestone bands. Devonian aged Tuzla formation which is foundconfirmably over the Kartal formation is mainly consists of limestone-shale.Tuzla formation is overlained by Trakya formation confirmably. Mainly consisting ofgraywackes shale interclation,Trakya formation is Carboniferious aged and overlainedby Kapaklı formation.Triassic aged Kapaklı formation which is characterized by conglomerates, sandstonesand limestones overlained by Triassic age Hereke formation confirmatively. Thecharecteristic lithologies of Hereke formation are dolomitic limestone, limestone,dolomite and marn, is overlained stratigraphic uncomformatively by Cratecious agedHereke conglomerates which is represented by conglomeratic limestone units. TheŞemsettin formation is consist of clayey limestones with marn levels is Cretaceousaged. The Şemsettin formation overlies the Hereke conglomerates conformably andoverlained by the Belgrad formation unconformatively. Belgrad formation is Neogeneaged and consists of conglomerates, sands and silts.In this study; the pethrographic studies, the data derived from experiments and fieldobservations are taken in to account as a whole and evaluated the aggregates producedfrom the Hereke formation around the region Gebze and Hereke from a point of quality.İstanbul city with the increasing population is one of the areas where the construction isdeveloping rapidly. In the otherhand, after the 17 August and 12 October earthquakesxithe quality of the construction are interrogated heavily. As a result of these, necesarrityfor the qualified construction has been senced. % 75-80 volume of the concrete isconsists of aggregates. Aggregates are also important raw material for the engineeringpurposes such as railroads and roads.The necessarity of aggregate for İstanbul city is achieved from the quarries at the eastand west part of İstanbul. First of all limestones and following this sandstones, marineand coast sands and metamorphic rocks are used for this necessarity. In our countrylimestones are important because they widespreadly outcroup and in contrast to otherrocks they adhear with cement excellently. The aggregates of CaCO3 rocks (limestones,dolomite, marble) adhere chemical bound with cement paste and get the best adherance(Akman, 1981). In Anatolian Part of Istanbul, limestones are widely distributed inGebze, Hereke and Sile regions. Nowadays it is important to determine chances of thequality of limestones because different aged and featured limestones produced asaggregates in many parts of Istanbul. The good quality of limestones are used forconcrete and higher contents of clastic and dolomite are used for basic raw material,crushed rock filter and fill materials, ballast in railroads.In this study, pethrographic, physical and mechanical properties of the limestones hasbeen determined and the results has been correlated with the standarts as to evaluate thequality of the limestones.In limestones, strength and aggregate characteristics are governed by petrographicalfactors, because of this thin sections are prepared from samples which have differenttexture and composition and studied under a polarising microscope. Limestone sampleswere collected from different quarries to prepare thin sections for petrographicalanalysis, to get core for determining geomechanical properties of rocks and to designatethe physical properties of limestones. Mineralogical composition and texture oflimestones were fixed from samples which were collected from different locations.Cores were drilled from the block samples for determining geomechanical properties oflimestones and uniaxial compressive strenght, spesific gravity, dry unit weight andwater absorption were found out.After aggregates were prepared from the smaller pieces using the laboratory jawcrusher, water absorption, percentage of fines, flakiness and elongation index,compacted and uncompacted bulk density, spesific gravity, aggregate impact value,aggregate crushing value and Los Angeles abrasion value of aggregates are determined.The results have been corolated with the standarts as to evaluate the quality oflimestones. According to the results obtained from laboratory experiments, it?s seen thatthe both geomechanical and aggregate properties of limestones are suitable with thelimit values indicated at the standarts and limestones in the region can be used asaggregate in concrete production.1This study was supported by İstanbul University Scientific Research Project Centerwith the project number T-58/23072002.xii