Doğal ve ergitilmiş bazaltların farklı amaçlar için kullanılabilirliğini denetleyen özelliklerin karşılaştırılması
Comparison of properties of natural and melted basalts controlling the usability for different purposes
Yazar: SELMAN ER
Danışman: PROF. DR. ATİYE TUĞRUL
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Alkali bazalt = Alkali basalt

Özet:
Ülkemizin jeolojik özelliklerinden dolayı bazaltlar Anadolu'da yaygın olarak bulunmaktadır. Yaygın bulunması ve fiziko-mekanik özelliklerinin birçok taştan daha iyi olması geçmişten günümüze bazaltların yapı malzemesi olarak kullanılmasını sağlamıştır. Ancak bazaltların kullanımını etkileyen bazı olumsuz özellikleri de mevcuttur. Gaz boşluğu, ayrışma, soğuma çatlakları vd. bunlardan bazılardır. Bu olumsuz özellikleri ortadan kaldırmak için geliştirilen süreçlerden biri de ergitme-soğutmadır. Doğal bazaltlara katkı (dolomit, kil vb) katılarak farkı malzeme üretimleri yapılmaktadır (Taş yünü, fren balatası, bazalt fiber vb). Ancak katkı kullanılmadan yapılacak ergitmeler ve elde edilecek ürünlerin özellikleri hakkında bir çalışma yoktur. Tez çalışmasının amacı; doğal bazaltlarda bulunan soğuma çatlağı, gaz boşluğu vb. özellikleri ortadan kaldıracak bir ergitme-soğutma prosesi geliştirmek ve katkı kullanmadan elde edilmiş bazaltların kimyasal, fiziksel ve mekanik özelliklerini belirlemektir.
Bu amaçla, Türkiye'nin farklı bölgelerinden on iki farklı bazalt alınmıştır. Bazalt örnekleri üzerinde öncelikle kimyasal, mineralojik, petrografik ve fiziko-mekanik deneyler yapılmıştır. Daha sonra, bazaltların SiO2, Fe-Mg, H2O, ayrışma ve dayanım özellikleri dikkate alınarak örnek sayısı üçe indirilmiştir. Ergitme-soğutma için uygun proses geliştirildikten sonra elde edilen yeni örnekler üzerinde tekrar kimyasal, mineralojik, petrografik ve fiziko-mekanik deneyler yapılmıştır. Son olarak doğal bazaltlarla ergitilmiş bazaltların kimyasal, mineralojik ve fiziko-mekanik özellikleri karşılaştırılmıştır. 
Doğal ve ergitilmiş bazaltların özellikleri kıyaslandığında, ergitilmiş bazaltlar doğal bazaltlara göre daha iyi sonuç vermektedir. Elde edilen sonuçlara göre, en önemli parametre doğal bazaltların kimyasal özellikleridir. Geliştirilen ergitme-soğutma prosesinde, SiO2 içeriğinin artmasıyla soğuma hızının arttığı, bunun elde edilen yeni bazalt dokusuna etki ettiği saptanmıştır. Fe-Mg içeriği arttıkça piroksen içeriğide artmakta, fakat örnek-pota sınırlarında çatlamalara neden olmaktadır. Doğal bazaltlar H2O içerdiğinde, ergitme esnasında hacimce büyüme sonra ise küçülmeye neden olmaktadır. Ayrıca, elde edilen ürün miktarı ile kızdırma kaybı arasında doğrusal bir ilişki bulunmaktadır. Yoğunluk, kuru birim hacim ağırlık, toplam porozite, atmosfer basıncında su emme, P dalga hızı, Vickers sertliği, ısı iletkenliği, radyasyon soğurma katsayısı ve nokta yük dayanım deney sonuçlarına göre, ergitilmiş bazaltların doğal bazaltlara göre daha iyi sonuç verdikleri saptanmıştır. Asitlere karşı dayanım deneyinde HCl, H2SO4 ve HNO3 asitlerinin doğal ve ergitilmiş bazaltlar üzerinde herhangi bir etkisi olmadığı belirlenmiştir.

Abstract:
Basalts are common rocks in Anatolia because of their geological features of our country. Basalts have been using as building material from past to present due to their better physico-mechanical properties compared to other rock types and widespread availability. However,  there are negative features that affect the usage of basalts such as gas bubbles, weathering, cooling cracks, etc. Melting-cooling is one of developed processes to eliminate these negative features. Different material productions (rock wool, brake lining, basalt fiber, etc.) has been made by adding additives (dolomite, clay etc) to the natural basalts. However, melting without additives and properties of the obtained products have not been mentioned in the literature. The aim of the thesis is to develop a melting-cooling process to eliminate features of natural basalt including cooling cracks, gas bubbles etc., and to determine chemical, physical and mechanical properties of obtained basalts without any additives.
For this purpose, twelve different basalts were taken from different regions in Turkey. The basalt samples were first tested to determine their chemical, mineralogical, petrographical characteristics and physico-mechanical properties. The number of basalt samples were reduced to three due to their SiO2, Fe-Mg, H2O, weathering and strength properties. After suitable melting-cooling process had been developed, chemical, mineralogical, petrographical and physico-mechanical tests were carried out on the newly obtained samples. Finally, chemical, mineralogical and physico-mechanical properties of natural and melted basalts were compared. 
When the properties of natural and melted basalts are compared, melted basalts have better test results than natural basalts. According to the obtained test results, the chemical properties of the natural basalts are determined as the most important parameter. In developed melting-cooling process, when SiO2 content increases, cooling rate increases and this can effect on new obtained basalt texture. It is determined that the content of pyroxene increases with an incresing the content of Fe-Mg but cracks were identified at the sample-pot boundaries. When natural basalts contain H2O, they increase in volume during melting and then decrease in volume. Besides, it is found that there is a linear relationship between the amount of obtained product and the loss of ignition. According to the density, dry unit volume weight, total porosity, water absorption at atmospheric pressure, P wave velocity, Vickers hardness, thermal conductivity, radiation absorption coefficient and point load strenght test results, melted basalts have better results than natural basalts. As a result of resistance test against acids, HCl, H2SO4 and HNO3 acids are found to have no effect on natural and melted basalts.