ENDÜSTRİYEL ATIK, LİF VE NANOMALZEME KULLANILARAK GÜÇLENDİRİLMİŞ KİLLİ ZEMİNLERİN DAYANIM ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ: DENEYSEL YAKLAŞIM VE KARŞILAŞTIRMALI ANALİZ

Abstract

Geoteknik mühendisliğinde kil, etkileşimde olduğu zeminin mühendislik davranışını büyük ölçüde etkiler. Zeminlerin davranışını ve mühendislik özelliklerini önemli ölçüde etkileyen killi zeminler kullanımıyla beraber çeşitli sorunları da beraberinde getirmektedir. Bu nedenle bu tür zeminlerin stabilize edilmesi geoteknik mühendisliğinin önemli bir konusunu oluşturmaktadır. Bu tez çalışmasında killi zemine silis dumanı, uçucu kül, nano-SiO2, nanokil, bazalt lifi ve cam lifi eklenerek stabilize edilen zeminin dayanım özellikleri incelenmiş ve karşılaştırmalı analizi yapılmıştır. Bu doğrultuda killi zeminin fiziksel özellikleri belirlenmiştir. Numuneler, kile farklı oranlarda silis dumanı, uçucu kül (%5, %10 ve %20), nano-SiO2, nanokil (%0,5, %0,7 ve %1), bazalt lifi, cam lifi (%1, %1,5 ve %2) eklenerek optimum su içeriğinde, optimum su içeriğinden büyük (%20) ve optimum su içeriğinden küçük (%13) olmak üzere üç farklı durumda hazırlanmıştır. Farklı kürlenme sürelerinde (0, 3, 7 ve 14 gün) hazırlanan numunelere tek eksenli serbest basınç dayanımı (UCS) deneyi uygulanmıştır. Zemin numunelerinin mikroyapısal analizleri için ZEISS EVO MA10 taramalı elektron mikroskobu kullanılmıştır. Deney sonuçları, silis dumanı ve uçucu kül katkısıyla hazırlanan killi zeminin likit limit ve plastik limit değerlerinin azaldığını göstermiştir. Proktor deneyi sonucunda killi zemine silis dumanı, uçucu kül, nano-SiO2 ve nanokil eklenmesiyle zeminin optimum su içeriğinde artış meydana gelmiştir. UCS deneyi sonucunda katkı malzemeleriyle hazırlanan numunelerin dayanım değerlerinde artış görülmüştür. Elde edilen sonuçlar, endüstriyel atık, lif ve nanomalzeme kullanımının zeminin fiziksel ve mühendislik özellikleri üzerinde etkili olduğunu ve zemini önemli ölçüde iyileştirdiğini göstermiştir.

In geotechnical engineering, clay greatly affects the engineering behavior of the soil with which it interacts. Clay soils, which significantly affect the behavior and engineering properties of soils, bring various problems with their use. Therefore, stabilization of such soils is an important subject of geotechnical engineering. In this thesis, the strength properties of the soil stabilized by adding silica fume, fly ash, nano-SiO2, nanoclay, basalt fiber and glass fiber to the clay soil were investigated and a comparative analysis was made. Accordingly, the physical properties of the clay soil were determined. The samples were prepared in three different conditions: at optimum water content, greater than optimum water content (20%) and less than optimum water content (13%) by adding different proportions of silica fume, fly ash (5%, 10% and 20%), nano-SiO2, nanoclay (0.5%, 0.7% and 1%), basalt fiber, glass fiber (1%, 1.5% and 2%) to clay. Uniaxial unconfined compressive strength (UCS) tests were performed on the specimens prepared at different curing times (0, 3, 7 and 14 days). ZEISS EVO MA10 scanning electron microscope was used for microstructural analysis of the soil specimens. The test results showed that the liquid limit and plastic limit values of the clayey soil prepared with silica fume and fly ash additives decreased. As a result of the proctor test, the optimum water content of the soil increased with the addition of silica fume, fly ash, nano-SiO2 and nanoclay to the clay soil. As a result of the UCS test, the strength values of the specimens prepared with additives increased. The results showed that the use of industrial waste, fiber and nanomaterials had an effect on the physical and engineering properties of the soil and significantly improved the soil.