Bazaltik kayaçların balast kirlenmesi yönünden karşılaştırılması
Comparison of basaltic rocks from the point of ballast fouling
Yazar: ÖMER FARUK APAYDIN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MURAT YILMAZ
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Günümüzde artan ulaşım talebiyle birlikte, yüksek hızlı demiryolu projelerine ihtiyaç artmaktadır. Birçok Avrupa ülkesinde yüksek hızlı tren projeleri ekonomik, sosyal ve kültürel kalkınmanın temel koşulu olarak ele alınmış ve ulaşım politikaları bu doğrultuda oluşturulmuştur. Demiryolu ulaşım teknolojisinde trenlerin çok yüksek süratlere çıkması, demiryollarına serilen balast agregalarını daha yüksek dinamik gerilmelere maruz bırakmaktadır. Bundan dolayı, agregaların dayanım ve dayanıklılığının istenilen düzeyde olması ve balast kirlenmesine neden olmaması gerekmektedir.
Uluslararası ve ulusal literatürde demiryolu projelerinde balast olarak kullanılan agregaların tren yükü ve iklim koşullarından dolayı zaman içerisinde dayanım ve dayanıklılığını kaybettiği ve dolayısıyla da demiryollarının zarar gördüğü belirtilmektedir. Öte yandan, balast agregaları üzerinde yapılan birçok çalışma bulunmasına rağmen, bunların çoğu agregaların kullanılabilirliklerinin belirlenmesi üzerinedir. Ancak, balast kirlenmesinin agregaların hangi özelliklerinden kaynaklandığı yeterince irdelenmemiştir. Bu çalışmada farklı özelliklere sahip bazaltik kayaçların balast agregası olarak kullanılabilirliklerinin karşılaştırılması ve bu kayaçların bileşim ve dokularının balast kirlenmesi üzerindeki etkilerinin nedenleriyle birlikte konması amaçlanmıştır.
Araştırmalar örnek çeşitliliği sağlamak amacıyla, Türkiye'nin farklı bölgelerinde bulunan bazalt ocaklarından alınacak balast örnekleri üzerinde gerçekleştirilmiştir. Bazaltik kayaçların öncelikle jeolojik, petrografik, mineralojik ve kimyasal özellikleri belirlenmiştir. Daha sonra ocaklardan getirilen agregaların dayanım ve dayanıklılık özelliklerini belirlemek amacıyla standart agrega deneyleri yapılmıştır. Bazaltik kayaç agregaları üzerinde gerek tren yüklerinin oluşturacağı dinamik yüklerin, gerekse de iklimsel koşulların (donma-çözünme) balast kirlenmesine etkilerini ortaya koymak için farklı devir sayılarında Los Angeles testleri ve magnezyum sülfat testleri yapılmıştır. Ayrıca bu çalışma kapsamında bazaltik kayaçların mineral bileşimleri dikkate alınarak yeni bir petrografik indeks tanımlaması yapılmıştır.
Tez kapsamında elde edilen veriler değerlendirildiğinde, yüksek dayanıma sahip ayrışmamış veya az ayrışmış olan bazaltik agregalar, servis ömürleri süresince balast kirlenmesine neden olmayacakları belirlenmiştir. Bununla beraber yüksek hamur ve olivin yüzdesine sahip bazaltik agregalar diğer bazaltik agregalara kıyasla daha az bazalt kirlenmesine neden olurlar.
Çalışma kapsamında bazaltik agregalar için ilk defa tanımlanmış olan petrografik ve kimyasal indeksler, bazalt kirlenmesini değerlendirmek için önemli parametreler olarak belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre kimyasal indekslerden Vogt oranı, diğer indekslere göre daha iyi sonuçlar sunmuştur.

Abstract:
The need for high-speed rail projects is increasing with today's increasing demand for transportation. In many European countries, high-speed train projects have been dealt with as a basic condition for economic, social and cultural development, and transport policies have been created in this direction. The high speeds of trains in railway transportation technology expose the ballast aggregates laid on the railways to higher dynamic stresses. Therefore, it is necessary that the strength and durability of the aggregates are at the desired level and do not cause ballast fouling.
It is stated in the international and national literature that aggregates used as ballast in railway projects lose their strength and durability over time due to train load and climate conditions and therefore railways are damaged. On the other hand, although there are many studies on ballast aggregates, most of them are about determining the usability of aggregates. However, the characteristics of the aggregates that originate ballast fouling are not adequately explored. In this study, it is aimed to compare the usability of basaltic rocks with different properties as ballast aggregates and to combine the composition and texture of these rocks with the effects of ballast contamination.
The investigations have been carried out on ballast samples taken from basalt quarries located in different regions of Turkey in order to provide sample diversity. Geological, petrographic, mineralogical and chemical properties of basaltic rocks are determined primarily. Standard aggregate tests were then carried out to determine the strength and durability properties of the aggregates brought from the quarries. Los Angeles tests and magnesium sulphate tests were performed at different speeds to demonstrate the effects of dynamic loads on the basaltic rock aggregates, as well as climatic conditions (freeze-thaw) caused by train loads. In addition, a new petrographic index was defined by considering the mineral composition of basaltic rocks.
When the data obtained from the thesis are evaluated, it is determined that the unaltered  or  slightly altered basaltic aggregates show high resistance during the service life and cause ballast fouling. However, basaltic aggregates with high percentage of matrix and olivine existence to have higher strength than other basaltic aggregates.
Within the scope of the study, the petrographic and chemical indexes for basaltic aggregates were identified as important parameters for evaluating the causes of basalt fouling. According to obtained results, it is determined that the Vogt ratio among chemical indexes gave much better results.