STUDY ON UNCONFINED COMPRESSION STRENGTH AND NON-DESTRUCTIVE ANALYSIS OF SOIL STABILIZED WITH WASTE MARBLE POWDER UNDER FREEZE-THAW CYCLES

Abstract

Soğuk ortamlarda, çeşitli su içeriklerinde oluşan atık mermer tozu ile değiştirilmiş ince taneli zeminlerin mukavemeti üzerindeki donma ve çözülme döngülerinin etkilerinin bilinmesi, toprak yapıları, temel teknolojisi, yol ve demiryolu teknolojisi, vb. için çok önemlidir. Bu tezin amacı, atık Elazığ Vişne mermeri tozu-ince daneli zemin karışımlarının, atık mermer içeriği, su içeriği ve donma-çözülme döngülerine bağlı olarak, serbest basınç dayanımı (UCS) ve ultrasonik darbe hızları (UPV) kullanılarak dayanım ve dayanıklılık performansının belirlenmesidir. Deneysel sonuçlar, donma-çözülme döngülerinden önce ve sonra en düşük su içeriğinde UCS pik değerlerinin gözlemlendiğini göstermiştir. Gerilme-şekil değiştirme eğrileri, kırılgan davranış sergilemiş ve bu durum, donma-çözülme döngülerinden sonra ve su içeriğindeki bir artışla kırılgandan sünek davranışına doğru değişiklik göstermiştir. Minimum su içeriği değerlerinde kılcal kuvvetler nedeniyle artan UCS değerlerinde en yüksek UPV değerleri gözlenmiştir. Öte yandan, donma-çözülme döngülerinin sayısındaki artışla UPV'de bir düşüş gözlemlenmiştir. Donma-çözülme döngülerinin sayısındaki bir artış, UPV'de bir düşüşe neden olmuştur. Dahası, en iyi iyileştirme etkisine sahip deney seti karışımı %40 vişne mermer tozudur. Gerilme-şekil değiştirme grafikleri, su içeriğindeki artışla birlikte donma-çözülme döngüleri altında elastik olmayan davranıştan elastik davranışa geçişler göstermiştir. Bununla birlikte, katkılı zeminler, katkısız zeminlere göre daha elastik davranış sergilemiştir. Ayrıca, hem UCS hem de UPV değerlerinin donma-çözülme döngüsü sayılarındaki artışla düştüğü, ancak bu etkinin, daha yüksek mermer tozu içeriğinde ve daha düşük su içeriğinde daha az gözlendiği belirlenmiştir. En düşük kütle kaybı, en düşük su içeriğinde ve yüksek atık vişne mermer tozu içeriğinde meydana gelmiştir.

In cold environments, knowledge of the impacts of freezing and thawing cycles on the strength of fine-grained soil stabilized with waste marble powder at various water contents is crucial for earth structures, foundation technology, road and railway technology, and so on. The aim of the thesis is the determination of the strength and durability performance of waste Elazig Cherry marble powder-fine grained soil mixtures depending on waste marble content, water content, and freeze-thaw cycles using the unconfined compressive strength (UCS) and ultrasonic pulse velocities (UPV). Experimental results showed that UCS peak values were observed at the lowest water content before and after the freeze-thaw cycles. The stress-strain curves exhibited strain-softening behavior, and this condition transitioned to strain hardening behavior after freeze-thaw cycles with an increment in the water content. Moreover, the highest values of UPV were observed to increase UCS values due to capillary forces at minimum water content. Also, an increase in the number of freeze-thaw cycles resulted in a decrease in the UPV. Moreover, the best enhancement was seen on 40% of cherry marble powder. The stress-strain plots displayed changes from inelastic to elastic behavior under the freeze-thaw cycles with rising water content. However, the stabilized soils behaved more elastic behavior than pure soils. Moreover, both UCS and UPV drop in value with increment in freeze-thaw cycles but this effect is less at higher powder content and at lower water content. The lowest mass loss occurred at the lowest water content and at higher waste cherry marble powder content.