Öz: Giriş: İnşaat Mühendisliğinde zaman zaman stabilite ve hacimsel şekil değiştirme gibi problemlerle karşılaşılmaktadır. Özellikle kil içeriği yüksek olan zeminlerde yani killi zeminlerde sıklıkla şişme problemleri oluşmaktadır. Zeminlerde yağıştan kaynaklanan yüzey suları, yeraltı su seviyesinin yükselmesi gibi çeşitli sebeplerle su içeriğinde artışlar meydana gelmektedir. Zemin içerisindeki suyun artması ile birlikte stabilite problemlerinin oluşmasının yanında özellikle killi zeminlerde ciddi şişme problemleri ortaya çıkmaktadır. Killi zeminlerde meydana gelen şişmelerden en fazla etkilenen mühendislik yapıları, hafif yapılar olarak adlandırılan, tek katlı prefabrik yapılar, yollar, kaldırımlar, bahçe duvarları gibi yapılardır. Bu tarz problemlere yol açacak zeminlerle karşılaşılması durumunda zeminlerin mühendislik özelliklerinin iyileştirilmesi kaçınılmaz olmaktadır. Literatürde zemin iyileştirmesi için birçok yöntem önerilmektedir. Bu yöntemlerin bir kısmı yüzeysel zemin iyileştirme yöntemleri bir kısmı ise derin zemin iyileştirme yöntemleridir. Şişme gibi hacimsel şekil değiştirme sorunlarınla karşılaşıldığında sıklıkla yüzeysel iyileştirme yöntemlerine başvurulmaktadır. Yüzeysel iyileştirme teknikleri genellikle taban zeminine, kireç, çimento, uçucu kül, pirinç kabuğu külü gibi katkı malzemelerinin katılması suretiyle yapılmaktadır. Bu zemin iyileştirme yöntemleri, bahsedilen katkı malzemelerinden görüldüğü üzere kireç ve çimento gibi doğrudan üretim sonucunda ortaya çıkan ana malzemelerle yapılabilmekle birlikte, uçucu kül, pirinç kabuğu külü gibi bir üretim aşaması sonucunda ortaya çıkan atık malzemelerin kullanımı ile de yapılabilmektedir. Son yıllarda toplumların bilinçlenmesiyle birlikte atık yönetiminin önemi de daha fazla ortaya çıkmaktadır. Bu kapsamda, pirinç üretimi sonucunda ortaya çıkan pirinç kabukları kullanılarak killi zeminlerin şişme özelliklerindeki değişimler incelenmiştir. Amaç: Killi zeminlerin farklı oranlarda pirinç kabuğu külü ile iyileştirilerek, zeminlerin şişme özelliklerindeki değişimin incelenmesi amaçlanmıştır. Aynı zamanda pirinç üretiminin bir atığı olarak ortaya çıkan pirinç kabuğu külü değerlendirilerek hem ülke ekonomisine hem de çevreye olan katkısının ortaya konması hedeflenmiştir. Kapsam: Çalışma kapsamında killi zeminleri temsilen saf killerden olan kaolin ve bentonit killeri kullanılmıştır. Bu killerin kullanılmasının sebebi her iki kilin de şişebilen killer olmasıdır. Sınırlıklar: Araştırmada kullanılan kil numuneleri içerisine kuru zemin ağırlığının yüzdesi olarak 4 farklı oranda ve en yüksek oran %12 olacak şekilde pirinç kabuğu külü katılarak zemin iyileştirilmesi yapılmıştır. Yöntem: Çalışmada kaolin ve bentonit killeri olmak üzere iki farklı zemin üzerinde çalışılmıştır. Bu zeminler üzerinde katkısız ve pirinç kabuğu külü katılmak suretiyle ASTM (American Society for Testing and Materials) standartlarına uygun bir dizi deney yapılmıştır. İlk olarak zemin numunelerinin fiziksel özellikleri belirlenmiştir. Fiziksel özellikleri belirlenen zemin numunelerinin serbest şişme değerlerinin bulunabilmesi amacıyla zemin numunelerin bir kalıp içine yerleştirilmesi ve su içerisinde bırakılarak şişme değerlerinin deformasyon saati yardımıyla ölçülmesi planlanmıştır. Deney sonucunda elde edilen verilerin karşılaştırılabilmesi için katkılı ve katkısız zemin numunelerinin kalıplara maksimum kuru birim hacim ağırlık ve optimum su muhtevasında sıkıştırılması gerekmektedir. Bu nedenle zemin numunesinin katkısız, %3 pirinç kabuğu külü, %6 pirinç kabuğu külü, %9 pirinç kabuğu külü, %12 pirinç kabuğu külü katkılı halleri üzerinde kompaksiyon deneyi yapılmış ve bu deneyler sonucunda optimum su muhtevaları ve maksimum birim hacim ağırlık değerleri hesaplanmıştır. Ardından kompaksiyon özellikleri belirlenen zemin numuneleri optimum su muhtevası değerlerinde CBR (California Bearing Ratio) kalıpları içerisine sıkıştırılarak anlık, 1 günlük, 7 günlük ve 28 günlük kür sürelerinde bekletilmişlerdir. Kür süreleri sonunda şişme değerlerinin belirlenebilmesi amacıyla kür havuzunda 4 gün bekletilmiş ve 4 gün sonundaki şişme değerleri kaydedilmiştir. Bulgular: Yapılan deneyler sonucunda katkısız zemin numunelerinin CBR kalıbı içerisinde 4 gün suda bekletilmesi sonucunda serbest şişme değerlerinin kaolin kilinde 6.67 mm. mertebesinde bentonit kilinde ise 11.1 mm mertebesinde olduğu görülmüştür. Killere %3, %6, %9 ve %12 oranında pirinç kabuğu külü katılması durumunda kaolin kili için şişme değerleri sırasıyla 4.19 mm, 4.14mm, 4.12mm ve 3.78mm oranında, bentonit kili için ise sırasıyla 2.84mm, 2.81mm, 2,74mm ve 2.18mm olarak bulunmuştur. Kür süresinin etkisi açısından bakıldığında ise her iki numune içinde kür süresiyle birlikte şişme değerlerinde bir miktar azalma gözlemlenmiştir. Sonuç: Zemin numunelerinin pirinç kabuğu külü kullanılarak iyileştirilmesi ile birlikte şişme değerlerinde düşüşler meydana gelmiştir. Bu düşüşlerde karışıma katılan pirinç kabuğu külü oranı etkin olarak rol oynamıştır. Killere %12 oranında pirinç kabuğu külü katılması ile birlikte şişme değerlerinde kaolin kili için % 46, bentonit kili için ise %81 oranında azalma meydana gelmiştir. 28 günlük kür süresi sonunda şişme miktarlarındaki azalma kaolin kili için %70, bentonit kili için ise %90 mertebelerine ulaşmıştır. Bu bilgiler ışığında pirinç üretimi sonucunda atık olarak ortaya çıkan pirinç kabuğu külünün zeminlerin şişme potansiyellerini azaltması açısından kullanılabilir olduğu görülmüştür. Hem zemin özelliklerini iyileştirmesi hem de atık mallemelerin kullanımı açısından bakıldığında zemin iyileştirmesinde pirinç kabuğu külünün kullanılması ekonomi ve çevre yönünden ülkemize önemli bir katkı sunacaktır.
Anahtar Kelimeler: Zemin İyileştirme, Şişen Zeminler, Pirinç Kabuğu Külü
|
