MERMER ATIKLARI ÜZERİNDE YAPILMIŞ MEVCUT DENEYLER VE SONUÇLARININ

DEĞERLENDİRİLMESİ

[Yıldız, 2008], üç farklı mermer cinsinden elde edilen, %0, %10, %20, %30 ve %40 oranlarındaki toz atıkları, üç farklı özellikte zemin cinsi ile karıştırarak elde ettiği numuneler üzerinde özgül ağırlık, elek analizi, hidrometre deneyleri ile Atterberg Limit, Proktor, geçirgenlik, kesme kutusu ve CBR deneylerini gerçekleştirmiştir. Mermer toz atıkları toprak numuneleri içinde en fazla %40 oranında kullanılabilmiştir. Çünkü atıkların içerisinde bulunan su miktarı karışımın su muhtevasını fazla artırdığı için dolguların teşkilinde malzemelerin serilme-sıkışma-oturma ve çatlak oluşumuna olumsuz etkisi olmaktadır. Çizelge 4 de mermer toz atıklarının ve karıştırıldıkları toprak numunelerinin özgül ağırlık değerleri görülmektedir. Toz atıklar, doğal zemin numunelere göre daha az yoğunluğa sahiptirler. Mermer toz atıkları silt içerikli olup özgül ağırlık değerleri birbirinin hemen hemen aynıdır [1]. Çizelge 5’de ise de mermer toz atıklarının ve zemin numunelerinin tane boyutları verilmiştir.

Çizelge 4- Mermer toz atıkları ve zemin numunelerinin özgül ağırlıkları [1] Ma lz eme 1. Z em in 2. Z em in 3. Z em in T rav erten A fy on B ey az ı B urdur B e ji Ö zg ü l ağırl ık (kP a) 26.7 26.3 23.0 23.0 23.3 23.5

Mermer toz atıkların, 2 no’lu zemin numunesi ile olan karışımının likit limit değerleri Şekil 3’de verilmiştir [1]. Bu şekilden atık mermer tozu miktarı toprak içerisinde arttıkça likit limitin düştüğü görülmektedir.

44

Toprak Tipi Kil ve Silt (%) Kum ve Çakıl (%)

Tane Boyutu (mm) 0.09-0.37 0.74-4.75 Me rm er Çamu r At ığı ^{Burdur Beji 70 27 3 0 0} Afyon Beyazı 35 36 14 15 0 Traverten 94 6 0 0 0 Z emin Nu mu n ele ri 1 No’lu zemin 38 9 4 21 28 2 No’lu zemin 65 13 4 18 0 3 No’lu zemin 3 4 7 76 10

Şekil 3- Mermer toz atıkları ile 2 no’lu zemin numunesi karışımının likit limitleri [1]

Ayrıca Şekil 4 ve 5’de zemin numuneleri ile mermer tozlarının karıştırılması neticesinde elde edilen karışım malzemesinin plastik indeks değerleri verilmiştir [1]. 1. toprak numunesi için plastik indeks değeri %21’lerden %13-17’lere kadar düşmekte iken 2. toprak numunesi için, %26 dan %17-21 aralığına kadar düşüş göstermektedir. Her iki numune için düşüş miktarı % 4 -8 arasında olup ortalama %6’dır.

Şekil 4- Mermer toz atıkları ile 1 no’lu zemin numunesi karışımı plastik indisi [1] CL, ML sınıfı zeminlerde, likit limit değeri % 20-50 arasında olup, plastik indeks değeri de 15-25 arasında ise baraj dolgusunun borulanma ve içsel erozyon drenci yüksek olmaktadır. Fakat şayet PI>20 ve D50 < 0.02 mm ise, baraj dolgusunda inşa sonrası oturma oranları yüksek olabilmektedir. Buna göre, CL zemin sınıfında olan 1 ve 2 nolu zemin numuneleri ile

mermer atıklarının karışımından elde edilen LL ve PI sonuçlarına baktığımızda karışım için emniyetli aralık %10-30 aralığıdır. %30’un üzerinde toz atık karışımı dolguda borulanma ve içsel erozyon veya çatlak oluşumu riskini artıracaktır.

Şekil 5- Mermer toz atıkları ile 2 no’lu zemin numunesi karışımının plastik indisi [1] Atterberg Limit deneyleri ve elek analizleri ile hidrometre deneyleri sonucunda yapılan zemin sınıflandırmasında 1. ve 2. zemin cinsinin CL olan sınıfı değişmeyerek yine CL olarak kalmıştır [1]. Bu açıdan bakıldığında %30’u aşmayan oranda mermer tozlarının killi zeminlerle birlikte kullanılmasının, baraj dolgularında çatlak oluşumu açısından risk oluşturmayacağı söylenebilir. Ancak bu durum her farklı baraj yapım koşulu ve dolgu malzemesi ile atık malzemesi için inşa öncesi yapılacak deneylerle ve arazi test dolgusu ölçümleri ile desteklenmeli ve teyit edilmelidir. Mermer atıklarının karışımı ile elde edilen zeminlerin sıkışabilirlik özelliklerinin ne ölçüde değiştiği hususu 2 no’lu zemin cinsi için, Şekil 6 dan görüldüğü üzere, maksimum kuru yoğunluk değerleri özellikle %15 ile %25 arasında karışım için artmaktadır. Diğer oranlarda da maksimum kuru yoğunlukta önemli bir değişiklik yoktur. Optimum su muhtevası değeri ise % 10-30 arasında atık mermer tozu için, yaklaşık %2 kadar düşmektedir (Şekil 7). Sıkışma işlemi, daha düşük optimum su muhtevasında daha

yüksek kuru birim hacim ağırlık elde edildiği için daha kolaydır. Fakat rezervuar su etkisi ile farklı veya ileri oturmaların olmaması ve olası çatlak oluşumunun engellenmesi için, sıkışmanın arzu edilen kriterler içerisinde olmasına her zaman özen gösterilmeli ve dolgu tabakaları kalın serilmemeli, yeterli sıkışma yapılmalıdır.

Şekil 6- Mermer toz atıkları ile 2 no’lu zemin numunesi karışımının maksimum kuru

yoğunluğu [1]

Şekil 7- Mermer toz atıkları ile 2 nolu zemin numunesi karışımının optimum su muhtevası

değişimi [1]

Şekil 8- Mermer toz atıkları ile 2 no’lu zeminin karıştırılması ve permabilite değişimi [1]

Mermer tozu artıklarının %40’a kadar 1 ve 2 no’lu yani daha ziyade killi CL sınıfı malzemelere katılması geçirgenlik açısından çok önemli bir değişiklik yapmamakla birlikte hususen %10-30 arasındaki oranlardaki karışımda, geçirgenlik değeri çok azda olsa düşmektedir (Şekil 8). Atık malzeme oranı %40’lara kadar çıksa dahi killi malzemenin geçirimsizliğini bozmamakta tersine artırmaktadır [1]. Direk kesme deneylerinden elde edilen sonuçlara göre 1 no’lu killi CL sınıfı malzeme için, kohezyon değerleri karışım

miktarı % 30’a kadar arttıkça, %50 oranında artmakta iken %10-40 arasında, içsel sürtünme açısı %33 oranında azalmıştır (Şekil 9).

Dolgu barajların membaa ve mansap zonlarında kullanılan geçirimli –yarı geçirimli kum-çakıl türü malzemelerle birlikte mermer toz atıklarının kullanılması barajın özellikle mansap şev stabilitesi açısından ve yüksek barajlarda taşıma gücü açısından çok uygun değildir. Membaa şevi stabilitesi için membaa kabuk zonunda da kullanılmaması tavsiye edilir. Fakat bu zonlarda özellikle küçük ve yüksekliği 30m’nin altındaki barajlarda mermer parça atıkları kullanılabilir. Özellikle atıkların kimyasal tesiri ve rezervuarı kirletme riski olmayacağından mansap kabuk zonunda mukavemet testleri ve taşıma gücü deneyleri ışığında risksiz olarak kullanılabilirler.

Şekil 9- Mermer atık ve 1 no’lu zemin numunesi karışımının kohezyon ve içsel sürtünme açısı

değişimi [1]

Mermer parça atıkları üzerinde, [Yıldız, 2008]’in yaptığı deney sonuçları Çizelge 6 ve 7 de verilmiştir. Bu sonuçlar değerlendirildiğinde mermer parça atıkları dolgu barajların batardolarında ve memba - mansap kabuk geçirimli zon dolgularında ayrıca riprap ve koruyucu örtü tabakalarında kullanılabilirler. Stabilite taşıma gücü ve malzeme dayanımı açılarından önemli bir sorun çıkartmazlar. Ancak her baraj yeri ve kullanılacak malzeme için arazi ve laboratuvar testlerinin yapılması önemlidir. Çünkü özellikle orta yükseklikteki ve yüksek barajlarda suya doygun durumlarda statik ve dinamik yüklemeler ve barajın kendi

46 ağırlığı etkisi ile parça atık malzemelerde kırılma, ufalanma ve deformasyonlar ve bunlara bağlı olarak oturmalar ve deplasmanlar oluşabilir.

Bu sebeple her baraj için, parça atık malzemelerin, elastik ve dinamik malzeme karakteristiklerinin, eksenel basınç dayanımlarının, deformasyon modüllerinin testlerle bulunarak kullanım için uygun olup olmamalarına karar verilmelidir.

Çizelge 6- Mermer parça atıkları Los Angeles aşınma değerleri [1] Malzeme Aşınma miktarı/100 devir (%) Aşınma miktarı/500 devir (%) Traverten 8.6 30 Burdur beji 5.4 22 Afyon beyazı 12.5 35

Çizelge 7- Mermer parça atıklarının magnezyum sülfat donma-çözülme kayıpları [1]

Malzeme MgSO4 Donma Kaybı (%)

Traverten 16

Burdur beji 14.1

Afyon beyazı 12.2

5 MERMER ATIKLARIN BARAJ ÇEVİRME