MERMER ATIKLARININ DOLGU BARAJLARDA KULLANABİLİRLİĞİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ
11 BARAJ TEMELLERİNDE ZEMİN STABİLİZATÖRÜ OLARAK
9 MERMER PARÇA ATIKLARIN BARAJLARIN RİPRAP VE KORUYUCU ÖRTÜ TABAKALARINDA
DEĞERLENDİRİLMESİ
Mermer parça atıkları Çizelge 6, 7 ve 8 değerlendirildiğinde, toprak dolgu barajların memba ve mansap şevlerini korumak için riprap veya koruyucu malzeme olarak kullanılabilir. Hususen mermer ocaklarındaki iri mermer blokları patlatma işlemi söz konusu olmadan kolayca riprap tabakasına uygun ebatlarda parçalanarak kullanılabilirler. Böylece riprap veya koruyucu örtü için kaya ocağı işletme ve ocak yolu inşa maliyetlerinden tasarruf sağlanır. 10 MERMER TOZ ATIKLARININ
BARAJLARIN ENJEKSİYON PERDESİ TEŞKİLİNDE DEĞERLENDİRİLMESİ
Enjeksiyon perdesi dolgularında, geçirimsizlik ve dane boyutlarının küçüklüğü açısından mermer tozları enjeksiyon perde dolgu malzemesi olarak veya dolgu karışım malzemesi olarak kullanılabilmesi mümkündür. Ancak bu konu üzerinde ilave deneylerin yapılması gerekir.
11 BARAJ TEMELLERİNDE ZEMİN STABİLİZATÖRÜ OLARAK
DEĞERLENDİRİLMESİ
Zemin stabilizasyonu konusunda yapılan bazı çalışmalarda mermer atıkları kullanılmıştır [10,11]. Mermer toz atıkları genelde geçirimsiz olduklarından, baraj temel alüvyonunun stabilizasyonu için kullanılabilirler. Baraj temelinin geçirimsizliğinin teşkilinde veya baraj temelinde sıvılaşmaya neden olabilecek gevşek ve çok yumuşak zeminlerin iyileştirilmesinde ve taşıma güçlerinin artırılmasında da stabilizatör olarak kullanılabilirler. Karışım oranları ise her projede temel zemini ve toz mermer atık özelliklerine bağlı olarak ayrı ayrı değerlendirilmelidir.
Baraj temeli alüvyon malzemesi, cutoff un memba kısmında suya doygun olacağından, bu bölgede kullanılan mermer toz atıkların oturma yapmaması, taşıma gücü kaybına uğramaması ve cutoff veya geçirimsiz baraj dolgu malzemesinin, barajın temeline veya alüvyon içine herhangi bir borulanma neticesinde yıkanmaması şarttır. Bunun için tasarımda ihtiyaç olan tedbirlerin alınması ve uygun arazi ve laboratuvar deneylerinin yapılması gerekir. Baraj gövdesi tasarımında cutoff ile temel alüvyonu arasında hem memba da hem de mansapta filtre tabakası oluşturulması ayrıca önemlidir.
48 12 MERMER ATIKLARININ DOLGU BARAJLARDA KULLANIMI ve TİP KESİT Şekil 10’da mermer toz veya parça atıkların baraj gövdesinde emniyetli olarak kullanımı için geliştirilen tip kesit sunulmuştur. Kil çekirdekte mermer tozları kil ile karışım halinde kullanılacaksa minimum su seviyesinin altında 1 nolu zonda ve cutoff da kullanılmalıdır. Serme ve sıkıştırma işlemine bu bölgede özellikle hassasiyet gösterilmelidir. Burada;
1- Mermer atıkları ile karıştırılmış kil 2- Mermer atığı olmayan kil çekirdek
3- Memba zonu: (kil, siltli kum, kum, çakıl veya kaya dolgu)
4- Kum filtre
5- Mermer blokları ve parçalarından oluşan mansap zonu
R: uygun boyutta kırılmış mermer bloklarından oluşan riprap
K: Mansap koruyucu kaya ufağı tabakası (mermer parça atıklarından)
Şekil 10- Mermer atıklarının kullanıldığı baraj tip tasarımı Şekil 10’daki, 1 no’lu çekirdek malzemesi ile
filtre malzemesi arasında kalan, 2 no’lu kil malzemenin tabaka genişliğinin minimum 6 m olması tavsiye edilir. Ancak, 2 no’lu kil malzemenin, 1 no’lu malzemeye göre çok daha fazla plastik olması (PI değerinin yüksek olması) durumunda, bu iki tabakanın uygun kalınlıklarda (sıkışmış tabaka kalınlığı 15 cm olacak şekilde) serilerek, sıkıştırma işleminin de hassasiyetle kontrol edilmesi gerekmektedir. Rezervuar dolumu veya inşaat sonrası barajın uzun dönem performansı zamanında, 1 ve 2 no’lu malzemenin birbirine göre farklı oturma yapmasını engellemek için veya krette oluşabilecek yatay veya boyuna çatlakların oluşmaması için, mermer toz atıkları ile karışık olan 1 no’lu malzemenin, serilme kalınlığı ve sıkıştırma işlemi ayrıca dikkatlice yapılmalıdır. Filtre tabakalarının genişliği en az 1,5 m olmalı ve barajların filtre kriterlerine uygun olmalıdır. Riprap tabakası genişliği ise genellikle 1,0 m dir. İnce daneli (ince kum, silt, kil gibi) baraj
menba zon dolgusunun dalga etkisi ile rezervuar içine yıkanmaması için riprap altına serilen tuvenan (dere malzemesi) malzemelerden müteşekkil zon genişliği ise genellikle, 0,50-1,0 m arasındadır. Baraj mansap koruma zonunun (K) genişliği ise genellikle 0,4- 0,60 m arasında olup, bu tabaka ancak mansap zon dolgusu (5 nolu) kaya dolgu dan başka dolgu malzemesi ile (kum-çakıl gibi) teşkil edildiği zaman konulmaktadır. Kaya dolgu zon ile birlikte kullanılmamaktadır.
13 Tartışma ve sonuçlar
Bu çalışmada hem mermer toz atıklarının hem de mermer parça atıklarının baraj inşaatlarında kullanılabilmeleri hususu incelenmiş ve tartışılmıştır. Mermer atıkları çevre kirliliği oluşturmamaları, ekonomik değer kazanmaları ve bazı teknik hususiyetleri açılarından toprak dolgu barajların bazı zon bölgelerinde ve baraj inşaatları esnasında yapılan batardolarda belli oranlarda kullanılabilirler. Her atık türü ve baraj dolgu malzemesi ile barajın temel malzemesi için, karışım oranlarının belirlenmesi, kirlilik
değerlendirmelerinin yapılması, ve malzemenin mühendislik özelliklerinin tespit edilmesi amacıyla gerekli arazi ve laboratuvar testlerinin yapılması gereklidir.
Atık malzemenin baraj gövde zonlarında kullanılması tasarlanırsa, kimyasal kirlilik analizleri yanı sıra geçirimlilik ve mukavemet karakteristiklerinin test edilmesi, dinamik yükler altındaki davranışlarının modellenmesi, stabilite analizlerinin yapılması, taşıma gücü değerlerinin bulunması baraj emniyeti açısından bir gerekliliktir.
Mermer parça ve toz atıkları gerek geçirimlilik gerekse mukavemet değerleri açılarından dolgu barajların emniyetine zarar vermeyecek şekilde nerelerde kullanılabileceği bu çalışmada verilmiş olup, bu amaçla geliştirilen tip baraj kesiti sunulmuştur.
Toz mermer atıkları yeterince geçirimsiz olduklarından, dolgu barajların cutoff bölgesinde kil malzeme ile karıştırılarak veya akarsu derivasyon tüneli geçici çevirme seddelerinde ya da baraj gövdesine bitişik tasarlanmamış geçici batardoların geçirimsiz çekirdek teşkilinde kullanılabilirler.
Mermer parça atıkları ise özellikle iri bloklar riprap ve koruyucu örtü kayası olarak yassı, düz ve ince parçalardan oluşmamak kaydıyla rahatça kullanılabildikleri gibi (Burdur Karaçal barajı riprap kayasında kullanıldığı üzere) veya bütün çevirme seddelerinde ve batardoların geçirimli zon teşkilinde kullanılabilirler. Mermer atıklarının dolgu baraj inşaatlarında kullanılmasının getireceği faydalar aşağıda ayrıca özetlenmiştir:
Baraj dolgularında kullanılan kum, çakıl, kil gibi doğal malzemenin alındığı tarım alanları ile dere yataklarının daha az oranda (maksimum %30 kadar) tahrip olması ve böylece tarım arazisi kaybının azaltılması, Dere yataklarının ve şevlerinin daha az
tahrip edilmiş olması neticesinde akış ve sel rejimlerinin daha az bozulması,
Doğal malzeme ocakları olan ve geçici olarak işgal edilen tarım arazileri ile dere yataklarının çevreye ve kullanıma uyumlu hale getirilmesi için yapılan düzeltme ve düzenleme çalışmalarına ait harcanan iş gücünün ve düzenleme maliyetlerinin azaltılması,
Kil ocağı geçici işgal veya istimlak maliyetlerinin düşürülmesi,
Dolgu barajlarda kullanılan riprap kayası ve baraj koruyucu örtü tabakası için gerekli olan ocak kayası malzemeleri için yapılan kaya
ocağı işletme (delgi, patlatma, ve patarlama işlemleri) masraflarının yerine, ekonomik taşıma mesafesindeki, hazır mermer parça atıklarının, riprap veya koruyucu örtü olarak kullanılması ile, minimuma indirilmesi ve ayrıca kazı masraflarının azaltılması,
Dolgu barajların Kil dolgu malzemesinin, ekonomik olmayan mesafelerden taşınması zorunlu olduğu yerlerde, mermer atıkların geçirimsiz çekirdek malzemesi ile belli oranlarda karıştırılarak kullanılması ile ihtiyaç olan ocak kili miktarının ve taşıma miktarlarının azaltılması, nakliye masraflarının düşürülmesi,
Yeraltı su seviyesi yüksek olan yerlerde, kil ocaklarında yeraltı su seviyesi altından kil alınması zorunlu ise, kilin mecburen dolguya serilmeden önce optimum su muhtevası şartlarına getirilmesi için kurutulması gerektiğinden, bu nedenle oluşacak su altında kazı, kurutma için depolama, sonra baraj dolgusuna serme ve sıkıştırma maliyetlerinin, mermer atıkları kullanılarak azaltılması
Baraj dolgusu için çok uygun evsafta olmayan veya kritik değerlerde olan kil çekirdek dolgu malzemesinin mukavemet ve geçirimlilik özelliklerinin iyileştirilmesi Baraj cutoff dolgusunun, kil ve mermer
atıkları karışımı ile teşkil edilmesi neticesi, kil ocağı kazı miktarından tasarruf edilmesi, Mermer atıkları ile baraj temellerinde
yapılacak iyileştirme ile, baraj alüvyon veya temel tabakasındaki barajın oturması veya stabilitesi veya geçirimliliği açısından problem teşkil edecek temelde mevcut alüvyon malzemenin iyileştirilmesi için uygulanacak farklı yöntemlere ait maliyetlerden tasarruf edilmesi,
Mermer tozlarının ve parça atıklarının, barajlarda kullanım bulması ile, çevre görünüm bozukluklarının ve çevre kirliliğinin ve mermer işletmelerinin depolama ve nakliye masraflarının daha aza indirgenmesi ve böylece bu atıklara ekonomik bir değer kazandırılması,
Mermer atıklarının dolgu barajlarda kullanılmasında dikkat edilmesi gereken hususlar ise şunlardır:
Mermer toz veya parça atıkları baraj aks yerlerine oldukça uzakta depolanmışsa, nakliye maliyetleri yüksek olabilir.
Mermer toz atıklarının baraj kil çekirdek zonunda kilin geçirimsizlik özelliklerini iyileştirmek için kullanılması gereken durumlarda, ocak kilinin atıklar ile belli oranlarda karıştırılması gerekeceğinden, bu işlemlerin yapılmasının getireceği, işçilik,
50 yükleme, boşaltma, karışım maliyetleri artışı ve depo sahalarının oluşturulması ihtiyacı olacaktır.
Doğal toprak malzeme ile mermer tozlarının veya çamurunun karışımın ve dolguya serme ve sıkıştırma işlemlerinin hassasiyetle yapılması gerekir. Cutoff teşkilinde kullanılan mermer atıkları çok iyi sıkıştırılmalı ileride cutoff üstüne oturacak kil çekirdek ile arasında farklı oturmalara ve içsel çatlamalara ve erozyona meydan vermemelidir.
Her baraj yeri ve her farklı doğal toprak gereç için mermer atıklarının cinsine bağlı olarak, bütün gerekli zemin testlerinin ve kimyasal etki analizlerinin yapılması gereklidir.
İri mermer parça atıklarının riprap veya koruyucu örtü olarak kullanılması durumunda, malzemenin segregasyona veya erozyona uğramaması için yassı düz şekilli ve aynı ebatlarda olmaması önemlidir. Zon malzemesi olarak dolgu mansap bölgesinde kullanılması halinde, malzeme çabuk kırılabilir ince yassı ebatlarda olmamasına veya sıkışma esnasında aşırı kırılıp, ufalanmamasına dikkat edilmelidir. Malzeme dayanımı önemlidir.
14 Kaynaklar
[1]
Yıldız, A., H., “Mermer Toz Atıklarının Yol İnşaatında Değerlendirilmesi”, Doktora tezi, SDÜ İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Isparta, Sayfa:172,2008.[2]
Şentürk, A., Gündüz, L., Tosun. Y.İ., Sarıışık, A., “Mermer Teknolojisi”, SDÜ Mühendislik fak. Maden Müh. Böl., 242s, 1996.[3]
Vijayalakshmi, V., Singh, S., Bhatnagar, D.,2001. Marble Slurry: A New Reseource Material for Entrepreneurs” Science Tech Entrepreneur Project, 9, India.
[4]
Almeida, N., Branco, F., Santos, J.R:,“Recycling of Stone Slurry in Industrial Activities: Application to Concrete Mixtures” Building and Environment, 42, 810-819, 2007.
[5] DPT, “Endüstriyel Hammaddeler Alt Komisyonu çalışma Gurubu Raporu” Madencilik Özel İhtisas Komisyonu, Cilt 2, Yayın No: DPT: 2421-Ö.İ.K., 480, 130s, 1996a.
[6] Yıldız, Ö., Eskikaya, Ş. “Afyon Mermeri Toz Atıklarının Değerlendirilmesi” Türkiye 1. Mermer Sempozyumu, 1, 45-52, 1995. [7] Mutlutürk, M., Altindağ, R., 2009. Terk
Edilmiş Mermer Ocakları ve Çevre Etkileşimi: Burdur-Isparta-Antalya Örnekleri, Mermer Artıklarının Değerlendirilmesi ve Çevresel Etkilerinin
Azaltılması sempozyumu, 230- 240, Diyarbakır
[8]
Acchar, W., Vieria, F.A., Hotza D., 2006. Effect of Marble and Granite Sludge in Clay Materials. Materials Science and Engineering, A 419, 306-309.[9]
Akbulut, H., Gürer, C., 2007. Use of Aggregates Produced from Marble Quarry Waste in Asphalt pavements. Building and Environment, 42, 1921-1930.[10]
Mallela, J., Von Quintus, H., Kelly, P.E., Smith, L., 2004. Consideration of Lime Stabilized Layer. In Mechanistic-Emprical Pavement Design, the national Lime Assosiciation, Arlington, 38p. Virginia.[11]
Okagbue, C.O. ve Onyeaobi, T.U.S.,1999. Potential of Marble Dust to Stabilite red Tropical soils for Road Construction. Engineering Geology, 53, 371-380.
DSİ Teknik Bülteni Sayı: 119, Nisan 2015