BİLDİRİ DETAY

Kubilay KARACA, Aydın KAVAK
KİMYASAL STABİLİZASYON TEKNİKLERİNİN BENTONİT ÜZERİNDEKİ ETKİLERİNİN İNCELENMESİ
 
Giriş: Zeminler gerek üzerlerine inşa olan yollar ve yapıların temelleri gerekse de inşaat malzemesi olarak bütün inşaat projelerinde karşımıza çıkmaktadır. Farklı zeminler değişken özelliklere sahip olduğu gibi çevre ve iklim koşulları, zemin özelliklerinin değişmesine ve taşıma gücünün azalmasına neden olabilir. Herhangi bir inşaat projesinde, ilk adım arazide karşılaşılacak olan zeminin özelliklerinin kapsamlı ve doğru bir şekilde belirlenmesidir. Proje sahasında, yapılacak çalışmaya bağlı olmakla birlikte, zemin özellikleri her zaman mühendislik açısından uygun olmayabildiği gibi ulaşım ve yol gibi yapılarda birçok problemli zeminin üzerinden geçilmesi, yapıların imalatı sırasında ise kullanılması gerekmektedir. Sorunlu olarak kabul edilen bu zeminlerin yerine elverişli zeminlerin kullanılması, zeminin veya inşaat yerinin değiştirilmesi bir çözüm olarak kabul edilebilse bile ekonomik ve teknolojik nedenlerden ötürü bu çözümler uygulanamamaktadır (Melih, 2010). Bu gibi durumlarda mevcut zeminin değiştirilme imkanı yoksa sorunlu olarak görülen zeminin özelliklerini iyileştirme çalışmalarına başvurulmalıdır. İnşa edilen yapıların ve yol kaplamasının stabilitesi üzerine oturduğu zeminin özelliklerinden önemli ölçüde etkilenmektedir (Tumluer, 2006). Zeminlerin kaya ve topraktan oluştuğu kabulünü göz önünde bulundurursak kaya zeminlerin hafriyat zorlukları ve kompaksiyon hariç problemsiz kabul edilebilecek iken toprak zeminler daha problemli olarak bilinir. Toprak zeminlerin taşıma kapasitesini arttırmak, konsolidasyonu hızlandırmak, geçirimliliği azaltmak, kayma mukavemetini arttırmak ve şişme/kabarma gibi çevre etkilerini azaltmak amacıyla kireç, çimento, polimer veya silikon gibi bazı katkı maddeleri kullanılarak stabilizasyon işlemleriyle iyileştirilmesi mümkündür (Önalp, 1983). Amaç: Yapılan deneysel çalışma, zemin iyileştirme yöntemlerinden biri olan stabilizasyon yöntemi ile yüksek plastisiteli bentonit kilinin kireç stabilizasyonu ile iyileştirilmesine müteakip mevcut fiziksel ve kimyasal özelliklerinin bir adım daha iyileştirilmesinde farklı oranlarda çimento, polimer ve silikon kullanımının, mukavemet ve durabilite üzerindeki etkilerinin incelenmesi amacıyla gerçekleştirilmiştir. Kapsam: Çalışma kapsamında problemli zeminleri temsilen bentonit kil numuneleri kullanılmıştır. Yalın numune ile gerçekleştirilen deneyler sonucunda, zeminin sıkışabilirlik ve mukavemet özellikleri belirlenmiştir. Ardından alternatif malzeme olarak kullanılan kireç, katkısız bentonit kiline, kuru zemin ağırlığının %7,5 oranında ilave edilerek serbest basınç deneyleri için numuneler hazırlanmıştır. Bentonit kili ve %7,5 kireç homojen karışımlarına daha sonra optimum su muhtevasında kuru zemin ağırlığının %5 çimento, %7.5 çimento, %4 silikon ve %2 polimer gibi ayrı oranlarda katkı maddesi karıştırılarak serbest basınç deneyleri için yeni numuneler hazırlanmıştır. En az 3’er adet alınan tüm numunelerin anlık, 7 günlük ve 28 günlük kür süresi sonunda serbest basınç mukavemetleri tespit edilmiştir. Sınırlıklar: Tüm alınan numunelerin, kür süreleri boyunca ortam sıcaklığı veya rüzgar gibi çevresel faktörlerden korunmasında sınırlılıklar bulunmaktadır. Oluşturulan karışımların homojenliği tam olarak tespit edilememiştir. Yöntem: Bentonitin geoteknik özelliklerini belirlemek amacıyla kıvam limiti analizleri, özgül kütle tayini, modifiye proktor, Harvard proktor ve serbest basınç deneyleri yapılmıştır. Öncelikle alınan bentonit kilinin mevcut su muhtevası ardından ise optimum su muhtevası bulunmuştur. Bir sonraki aşamada kireç stabilizasyonu için kullanılacak kireç miktarları Atterberg Kıvam Limiti sonuçlarına bağlı %7,5 olarak belirlenmiştir. Bentonit kili ve %7,5 kireç oranlarında hazırlanan numunelerinde optimum su muhtevaları Harvard Proctor deneyleri kullanılarak belirlenmiştir. Modifiye proctor düzeneğinde en az 3’er adet boyu 7.00 cm çapı 3.30 cm olmak kaydı ile hazırlanan tüm bentonit (Wopt), bentonit + %7,5 kireç (Wopt), bentonit + %7,5 kireç + %5 çimento, bentonit + %7,5 kireç + %7,5 çimento, bentonit + %7,5 kireç + %4 silikon ve bentonit + %7,5 kireç + %2 polimer numuneleri anlık, 7 günlük ve 28 günlük kür sürelerini tamamladıktan sonra serbest basınç deneyleri yapılmış tüm numunelerin deney sonuçlarının karşılaştırılmalı tabloları hazırlanmıştır. Bulgular: Yol ve yapı inşaatlarında uzun dönem mukavemet artışlarına değinecek olursak 28 günlük serbest basınç mukavemetlerinde sırası ile bentonit kil numunesi optimum su muhtevasında %7,5 kireç ilavesi sonucunda 123 kPa’dan 843 kPa’ ya yükselmiştir. Daha sonrasında bentonit ve %7,5 kireç karışımı, çimento ilaveleri sonucunda 952 kPa ‘ya kadar serbest basınç mukavemetinde yükselme meydana gelmiştir. %4 silikon ilavesi sonucunda 1759 kPa ve % 2 polimer ilavesinde sonucunda ise 2117 kPa’ya ulaşmıştır. Sonuç: Çalışma kapsamında, kirecin yüzeysel zemin stabilizasyonu çalışmalarında, alternatif katkı maddesi olarak kullanılabileceği gözlenmiştir. Kirecin bir inşaat malzemesi olması yanı sıra, zemin stabilizasyonunda kullanılmasının hem çevresel hem de ekonomik olarak büyük getirileri olması sebebiyle geoteknik mühendisliği uygulamalarında kullanılması uygun olmaktadır. Laboratuvar deneylerinden elde edilen sonuçlara göre kirecin yüksek plastisiteli bentonit ile karıştırılması sonucunda, serbest basınç mukavemetlerini önemli ölçüde arttırdığı tespit edilmiştir. Bentonit + %7,5 kireç karışımının da %5 - %7,5 çimento, %4 silikon ve %2 polimer ile yapılan iyileştirmeler sonucunda serbest basınç mukavemetlerinde artış tespit edilmiştir. Polimer ile yapılan zemin iyileştirmesinin serbest basınç mukavemetleri karşılaştırıldığında en yüksek, daha sonra silikon ve sonrasında çimento ile yapılan karışımların geldiği görülmektedir. Aynı zamanda kirecin diğer malzemelere göre düşük maliyeti nedeniyle yüzeysel zemin stabilizasyonu uygulamalarında mukavemeti arttırmak amacı ile kullanılmaları faydalı olacaktır.

Anahtar Kelimeler: Bentonit, Stabilizasyon, Kireç, Polimer, Silikon, Çimento



 


Keywords: