Pomzanın Oluşumu ve Geoteknik Mühendisliği Açısından Değerlendirilmesi

Asidik mağma bazik mağmaya nazaran daha vizkozdur ve yüksek silis içerir. Bazik mağmanın sıvı olduğu sıcaklıklarda aisdik mağma katı halde bulunur.

Bu nedenle volkanik aktivitenin durduğu zamanlarda mağma akışı da durarak asidik kayaç kütleleri oluşur. Basıncın artması ile asidik malzeme ile birlikte mağmadaki erimiş gazlar büyük patlamalar şeklinde bacadan püskürmeye başlar. Ani basınç serbestleşmesi, ani genleşmeleri olur. Bu esnada bünyedeki uçucu bileşenlerin ani olarak kaçmasına neden olur. Uçucuları takiben, arkada kalan erimiş küresel parçalar, atmosferle temas eder etmez hızla soğurlar. Böylelikle pomza oluşur.

Burada pomza oluşumunu kontrol eden faktörler : Püskürme süresi

Ara süreleri Mağmanın ısısı

Mağmadaki erimiş gaz miktarı

Püsküren malzemenin soğuma zamanıdır (Gündüz ve diğ., 1998).

Bu oluşan pomza parçaları, volkan bacalarının yakınından itibaren uzaklara doğru hava akımının etkisiyle, eski yüzey şekline uygun olarak depolanır. Bu durumdaki pomza yatakları oluşmuş olup, bu yataklar zamanla erozyon ve akarsular tarafından taşınarak uygun havzalarda depolanabilirler (Şekil 3.5) (Rittman, 1976).

Günümüzde pomza birikintileri volkanik bölgelerde esasen sel düzlüklerinde ve nehir vadilerinde derin ve sığ zemin tabakaları halinde iri kum birikintileri halinde tepelik alanlarda bulunur. Geniş arazileri çevrelemediği halde, nehir vadilerinde ve sel düzlüklerinde bulunmaları göstermektedir ki pomza birikintileri, insan aktivitesinin ve gelişimin bulunduğu arazilerde rastlanılmakdır. Pomza zeminlerle mühendislik projelerinde de karşılaşılmaktadır. Pomza zeminlere dünyada ve ülkemizde yerleşim

birimlerinde, ulaşım yollarında, kanal inşaatlarında birçok noktada rastlanılmaktadır. Onların değerlendirilmesi önemli bir ilgi kaynağıdır (Pender, 2006). Pomza birikintileri, kabarcık parçacıklardan farklı olarak taneciklerinde yoğun bir boşluk şebekesi barındırır. Bu boşluklardan bazıları birbiri ile bağlantılı ve yüzeye açık olabilir ancak bazıları ise dışa tamamen kapalı olabilir (Şekil 3.6). Pomza zeminlere geoteknik açıdan bakıldığında silika kumlarından fiziksel ve mühendislik kararkterleri olarak farklılık sergiler. Bu farklılıklar düşük dane dayanımı ve yüksek sürtünme açısı, boşluk oranı ve sıkışabilirliğidir. Pomza zeminlerin birkaç yüz kPa’dan daha büyük gerilmelerde gerilme-şekil değiştirme davranışlarında tanecik ezilmesini malzemenin davranışı belirler. Pomza taneleri tırnak kuvveti ile bir yüzeyde kolaylıkla ezilebilir. Geoteknik mühendisliğinde kalkerli ve karbonatlı zeminler haricinde tanecik ezilmesi genellikle yüksek basınçta meydana gelir. Tanecik ezilmesi yoğunlukta değişmelere ve genleşmeden dolayı kayma gerilmesi bileşenlerinde azalmaya yol açar. Pomza tanelerinin sürtünme direnci yüksek olduğundan bu maddelerin kritik durumda veya sabit hacimde sürtünme açısı kuvars kumuna göre daha yüksektir (Pender, 2006).

Esposito ve Guadagno (1998), yaptıkları bir çalışmada pomza zeminin taneler içi ve taneler arası boşluklara sahip olduğundan dolayı klasik bir zemine göre zemin faz diyagramında değişikliğe gidilmesi gerektiğini söylemişlerdir. Şekil 3.7 ve Şekil 3.8’de klasik bir zemin ile pomza zeminin faz diyagramları verilmiştir. Esposito ve Guadagno (1998)’e göre pomzanın hacmi (Vpomza), klasik bir zeminin hacmine göre (V) daha düşüktür. Çünkü pomzanın hem taneler arasında hem de taneleri içinde boşlukları vardır. Bundan dolayı Vpomza<V olduğunu belirtmişlerdir.

Şekil 3.6. Pomza tanesinin şematik gösterimi

Dünyanın birçok yerinde geoteknik projelerde pomza zeminlerde problemlerle karşılaşılmıştır. Yeni Zelanda’da bazı büyük geoteknik projelerde geçmişte volkanik kökenli pomza kumlarında bazı problemlerle karşılaşılmıştır. 1987’de meydana gelen Edgecumbe depreminde bu tip kumlarda sıvılaşma gözlenmiştir. Pomza kumlarının erozyona karşı hassas olmasından dolayı bazı yerlerde göçmeler olmuştur.

Tanzanyadaki Tukuyu bölgesinde pomza zeminlerin bünyelerine su alarak ağırlıklarının artması bilhassa bu tür zeminlerin şev stabilitesinde önemli bir problem oluşturmuştur. Ayrıca Nepal ve çevresinde bulunan pomza yatakları meydana gelen heyelanlar sonucu yerleşim yerlerinde büyük problem oluşturmuştur. Bu tür zeminler taşıma gücü açısından risk taşımaktadırlar.

Vh Vsu Vs Hava Su Tane 0 Wsu Ws Vtüm Hacimler (V) Ağırlıklar (W) Wtüm

Şekil 3.7. Klasik zemine ait faz diyagramı

Vh Vsu Vpomza Hava Su Tane 0 Wsu Ws Vtüm Hacimler (V) Ağırlıklar (W) Wtüm Vs Vvp

Günümüzde pomzanın kullanım alanları çok geniş olmakla birlikte ana sektörü inşaat sektörüdür. Kullanıldıkları yerlere göre 5 ayrı grupta değerlendirilebilir (Reyhanoğlu, 1988). Bunlar :

İnşaat sektöründe Tekstil sektöründe Tarım sektöründe Kimya sektöründe

Diğer endüstriyel ve teknolojik alanlarda

Pomza, ülkemizde ve dünyada geniş anlamda inşaat sanayinde kullanılmaktadır. Ülkemizde üretilen pomzanın %80'i iç piyasada inşaat endüstrisinde hafif beton agregası olarak tüketilmektedir. Pomza, perlitin kullanıldığı alanların, genellikle tümünde kullanılmaktadır. Perlit gibi genleştirmek için enerji ve yatırım gerektirmediğinden inşaat sektöründe son yıllarda kullanımı hızla yaygınlaşmaktadır. Pomza normal kum ve çakılın 1/3 - 2/3 'ü kadar yoğunluğa sahiptir. Aynı durum pomza ile yapılan betonlarda da görülür. Pomza betonu normal betondan hafif olması sebebiyle zaman ve işçilikten tasarruf sağlamaktadır. Ayrıca zemin mekaniği açısından, temele iletilen yükler dikkate alındığında % 17 civarında inşaat demirinden tasarruf sağlar. Pomzanın ısı iletkenlik katsayısı dikkate alındığında, normal betondan 6 kat daha fazla izolasyon sağladığı tespit edilmiştir. Bu özelliğinden dolayı yaşam ve iş mekanlarında kullanımı ile büyük çapta enerji tasarrufu sağlamaktadır. Pomza, her geçen gün yeni bir kullanım alanı bulunan bir hammaddedir. Pümisit adı verilen ve bazen de volkan külü, volkan tozu olarak adlandırılan ince taneli olanları çimentoda katkı malzemesi olarak kullanılmaktadır. Pümisite bu alanda kullanım imkanı veren özelliği, onun yüksek puzzolanik aktivitesinden kaynaklanmasıdır (Gündüz ve diğ., 1998).

Pomza, ülkemizde ve pek çok Avrupa ülkesinde yaygın olarak hafif yapı elemanı üretiminde kullanılmaktadır. Hafif tuğlalar, bloklar, asmolenler, paneller ve diğer kullanım şekilleri inşaatla kullanılan harç ve inşaat demirinden tasarruf sağladığı gibi, inşaatlarda önemli oranda ısı ve ses izolasyonu sağlamaktadır. Ayrıca yangına dayanıklılık açısından da normal betona kıyasla %20' ye varan oranda daha emniyetli olduğu kabul edilmektedir. Bunun yanında hafif yapı elemanı nakliyesi daha kolaydır. Pomzalı betonun normal betona kıyasla önemli bir avantajı da deprem yüklerine karşı daha elastik davranış gösterebilmesidir. Ayrıca pomzalı beton ve yapı elemanları dondan etkilenmemektedir (Gündüz ve diğ., 1998).

Bunun yanında pomza hem taban malzemesi olarak yol inşaatlarında hem de yol malzemesinin mukavemetini arttırıcı özellikte stabilize edici bir malzeme olarak kullanılmıştır. Yeni Zellanda’da bazı büyük geoteknik projelerde geçmişte volkanik kökenli pomza kumlarında bazı problemlerle karşılaşılmıştır. 1987’de meydana gelen Edgecumbe depreminde bu tip kumlarda sıvılaşma gözlenmiştir. Pomza kumlarının erozyona karşı hassas olmasından dolayı bazı yerlerde göçmeler olmuştur.