BİLDİRİ DETAY

Eyubhan AVCI
KİMYASAL ENJEKSİYON YAPILMIŞ KUMLARDA FARKLI KÜR KOŞULLARININ PERMEABİLİTEYE ETKİSİ
 
Giriş: Geoteknik mühendisliği uygulamalarında birçok enjeksiyon yöntemi kullanılmaktadır. Permeasyon enjeksiyonu bunlar arasında en çok bilinenidir. Permeasyon enjeksiyonu enjeksiyon malzemesinin düşük basınçlar altında zemine enjekte edilmesi işlemi olarak tanımlanır. Kimyasal enjeksiyonlar permeasyon enjeksiyonları içinde en çok tercih edilen ve en eski enjeksiyon malzemeleridir. Kimyasal enjeksiyon malzemeleri zemin ve kaya içindeki boşluklara yerleşip jelleşerek zeminlerin ve kayaların dayanımlarını artırırken geçirgenliklerinide azaltmaktadır. Dünya genelinde bileşenleri ve kimyasal yapıları birbirinden farklı birçok kimyasal enjeksiyon malzemesi bulunmaktadır. Kimyasal enjeksiyonlar içerisinde en yaygın kullanılan enjeksiyon malzemesi sodyum silikatlardır. Sodyum silikatların çok tercih edilen kimyasal enjeksiyon malzemesi olmasında çevre dostu, zararsız ve ekonomik olmaları etkilidir Sodyum silikatlar, silikat kumu ya da herhangi bir formdaki silikanın Na2CO3 ile 900 °C civarında ısıl işleme tabii tutulması ile hazır hale getirilir. Rafine edildikten sonra sodyum silikat akışkan bir çözelti halini alır. Bu çözeltiye değişik oranlarda su ilave edilerek istenen oranda konsantrasyon elde edilir. Hazırlanan çözeltiye asidik karakterde bir malzeme reaktant olarak eklenerek nötrleştirilerek jelleştirilir. Jelleşme derecesini etkilen birçok parametre vardır. Bunlar Sodyum silikat oranı, reaktant türü, reaktant miktarı ve ortam sıcaklığıdır. Birçok araştırmacı tarafından Sodyum silikat karışımları ile kumlar üzerinde enjeksiyon denemeleri yapılmıştır. Yapılan deneysel çalışmalarda kür koşullarının enjeksiyon yapılmış kumların permeabilite değerlerine etkisinden bahsedilmemiştir. Amaç: Bu deneysel çalışmada Sodyum silikat-Glyoxal karışımı ile enjeksiyon yapılmış kumların permeabilite değerlerine farklı kür koşullarının etkisi araştırılmıştır. Kapsam: Bu deneysel çalışma kapsamında %30 rölatif sıkılıkta ve 4 farklı gradasyonda hazırlanmış ince-orta kum karışımlara, 5 farklı Sodyum silikat-Glyoxal karışımı ile enjeksiyon denemesi yapılmıştır. Enjeksiyon sonrası Farklı kür koşullarında bekletilmiş numunelerin permeabilite değerleri kıyaslanmıştır. Yöntem: Deneylere ilk olarak reolojik özellik belirleme deneyleri ile başlanmıştır. 5 farklı karışım oranında hazırlanmış Sodyum silikat-Glyoxal karışımları üzerinde jelleşme süresi, viskozite ve sinerez yüzdesi belirleme deneyleri yapılmıştır. 5 farklı Sodyum silikat-Glyoxal solüsyoları içinde %30, %40, %50, %60 ve %70 oranlarında sodyum silikat ve tüm karışımlarda %10 oranında Glyoxal ve kalan diğer yüzdelerde su bulunmaktadır. Sodyum silikat-Glyoxal solusyonlarının reolojik özelliklerinin belirlenmesinden sonra enjeksiyon deneyleri yapılmıştır. Enjeksiyon deneylerinde başarılı olan numuneler açık ortamda ve kür tankında bekletilerek 7., 28., 56. ve 150. günlerde düşen seviyeli permeabilite deneyine tabi tutulmuştur. Deneysel çalışmaların tamamı +20 °C de yapılmıştır. Bulgular: Jelleşme testleri sonucunda Sodyum silikat-Glyoxal karışımlarının jelleşme sürelerinin 45 ile 175 dakika arasında değiştiği görülmüştür. Sodyum silikat oranının artması ile jelleşme süreleri kısalmıştır. Jelleşme testlerinden sonra Sodyum silikat-Glyoxal karışımları üzerinde viskozite deneyleri yapılmıştır. Karışımların viskoziteleri Brookfield marka Reometre ile ölçülmüştür. Ölçümler hemen karışım sonrasında yapılmıştır. Deneyler sonucunda karışımların viskozite değerlerinin 1.75 cP ile 5.20 cP arasında olduğu görülmüştür. Sodyum silikat oranının artması ile viskozite değerleri artmıştır. Jelleşmesi tamamlanan numuneler üzerinde sinerez yüzdesi belirleme deneyleri yapılmıştır. Sinerez ölçümleri 720 gün sürmüş ve ölçümlerde ağzı hava almaz kapaklı kaplar kullanılmıştır. Sodyum silikat-Glyoxal karışımlarının sinerez yüzdeleri 720. gün sonunda 51% ile 82% arasında değişmektedir. Sinerez yüzdesi zamana bağlı olarak 15. güne kadar hızla artmış, 15. günden sonra artış yavaşlamıştır. Sodyum silikat oranının artması ile ile sinerez yüzdesi artmış 40% sodyum silikat oranında sinerez yüzdesi maksimum değere çıkmış, bu değerden sonra sodyum silikat yüzdesinin artması ile sinerez yüzdesi azalmıştır. Reolojik özellik belirleme deneylerinden sonra belirlenen karışım oranları ile enjeksiyon deneyleri yapılmıştır. Enjeksiyon deneylerinde çok düşük enjeksiyon basınçlarında bile tüm numunelere başarı ile enjeksiyon yapılmıştır. Enkjeksiyon deneylerinde minimum enjeksiyon basınç değerleri 7 ile 45 kPa arasında değişmektedir. Sodyum silikat yüzdesi ve ince kum yüzdesinin artması ile minimum enjeksiyon basıçları artmıştır. Enjeksiyon deneylerinden sonra numuneler açık ortam ve kür tankında bekletilmiş ve belirlenen zamanlarda permeabiliteleri ölçülmüştür. 150 gün sonunda, %70 sodyum silikat oranı ile enjeksiyon yapılmış numunelerin permeabilite değerleri açık ortamda bekletilmiş numuneler için 1.39 x 10-5 cm/s ile 2.93 x 10-5 cm/s arasında, kür ortamında bekletilmiş numuneler için 4.63 x 10-6 cm/s ile 9.76 x 10-6 cm/s arasında değişmektedir. %60 sodyum silikat oranı ile enjeksiyon yapılmış numunelerin permeabilite değerleri açık ortamda bekletilmiş numuneler için 3.47 x 10-5 cm/s ile x 7.31 x 10-5 cm/s arasında, kür ortamında bekletilmiş numuneler için 1.16 x 10-5 cm/s ile x 2.44 x 10-5 cm/s arasında değişmektedir. %50 sodyum silikat oranı ile enjeksiyon yapılmış numunelerin permeabilite değerleri açık ortamda bekletilmiş numuneler için 4.17 x 10-5 cm/s ile x 8.78 x 10-5 arasında, kür ortamında bekletilmiş numuneler için 1.39 x 10-5 cm/s ile x 2.93 x 10-5 arasında değişmektedir. %40 sodyum silikat oranı ile enjeksiyon yapılmış numunelerin permeabilite değerleri açık ortamda bekletilmiş numuneler için 4.58 x 10-5 cm/s ile x 9.66 x 10-5 arasında, kür ortamında bekletilmiş numuneler için 1.53 x 10-5 cm/s ile x 3.22 x 10-5 cm/s arasında değişmektedir. %30 sodyum silikat oranı ile enjeksiyon yapılmış numunelerin permeabilite değerleri açık ortamda bekletilmiş numuneler için 2.22 x 10-5 cm/s ile x 4.68 x 10-5 arasında, kür ortamında bekletilmiş numuneler için 7.41 x 10-6 cm/s ile x 1.56 x 10-5 arasında değişmektedir. Açık ortamda bekletilmiş numunelerin permeabilite değerleri, kür tankında bekletilmiş numunelerin permeabilite değerlerinden büyük çıkmıştır. Bunun nedeni açık ortamda bekleyen numunelerin daha fazla büzülme göstermesi ve buna bağlı olarak da numune içinde daha fazla kılcal çatlak oluşturmasıdır. Enjeksiyon yapılmış numunelerin permeabilite değerleri zamana bağlı olarak azalmıştır, Bu azalma 28. günden sonra yavaşlamaktadır. En düşük permeabilite değerleri %70 sodyum silikat oranı ile enjeksiyon yapılmış numunelerde görülmekte iken en yüksek permeabilite değerleri %40 sodyum silikat oranı ile enjeksiyon yapılmış karışımlarda görülmüştür. Sonuç: Yapılan deney çalışmalar kür koşullarının kimyasal enjeksiyon yapılmış kumlarda permeabiliteyi etkilediğini göstermiştir

Anahtar Kelimeler: Kimyasal Enjeksiyon, Permeabilite, Kür Koşulları, Jelleşme süresi, Sinerez



 


Keywords: