Öz: Giriş: Zemin, insanlığın tarihi boyunca yaygın olarak kullanılan ve belki de en karmaşık yapı malzemesidir. İnşaat mühendisliği çalışmalarında meydana gelen deformasyonların çoğu yer hareketlerinden kaynaklı oluşmaktadır. Yollar, barajlar, nükleer santraller ve havalimanları zemine inşa edilmiştir, bu yüzden bina tasarımı ve inşaattan önce, güvenli bir yapı için zeminin oturma miktarı ve taşıma kapasitesi iyi bilinmelidir. Günümüzde zeminin şişmesi ve çökmesi yaygın bir zemin sorunudur. Kil tabakaları düşük geçirgenliğe ve çok yüksek şişme kapasitesine sahip zeminlerdir. Zemin kuru durumdayken ya da çok düşük su yoğunluğuna bir yapıya sahipken, zemindeki su yüzdesinin artmasıyla, hacminde ve yapısında büyük değişiklikler meydana gelir. Bu durum zeminin daneleri arasındaki bağ yapısının zaman içinde bozulmasına ve bu da zeminin doğal yapısının bozulmasına yol açar. Bu özellikler bazen kalıcı deformasyonlara ve izin verilen oturma miktarının aşılmasına neden olur. Bu tarz zeminlerin geoteknik özelliklerinin iyileştirilmesi amacıyla çalışmalar yapılması gerekmektedir. Bu çalışmada likit limiti %60 olan kil zeminlerin sıcaklıkla iyileştirilmesi araştırılmıştır. Kil zemin kül fırınında 105oC, 400oC ve 600oC sıcaklıklara tabi tutulmuştur. Tüm numuneler üzerinde likit limit, plastik limit, kompaksiyon ve serbest basınç deneyleri yapılmış ve kil zeminin dayanımındaki değişiklik incelenmiştir. Amaç: Yumuşak kil gibi şişen ve zayıf zeminlerde yapılan yollar, barajlar, havaalanları gibi çok önemli yapılarda zamana bağlı olarak problemler ortaya çıkabilir. Bu tarz zeminlerde inşa edilecek yapıların güvenli olması için zeminlerin iyileştirilmesi ve yapılaşmaya uygun hale getirilmesi gerekmektedir. Kapsam: Bu çalışma kapsamında Seranit firmasından temin edilen ithal vesco granitic kili kullanılarak sıcaklıkla kil zeminin geoteknik özelliklerinin iyileştirilmesi araştırılmıştır. Sınırlıklar: Tek tip kil kullanılan çalışmada 3 adet farklı sıcaklık kullanılarak zeminin yalnızca belirli özelliklerindeki değişim incelenmiştir. Çalışmanın ileri aşamalarında farklı tipteki zeminler ve farklı sıcaklıklar kullanılarak dayanımlarındaki değişim başka yöntemlerle araştırılabilir. Yöntem: Çalışma kapsamında kil zemine ait mekanik ve fiziksel deneyler yapılmıştır. Kil zemin kırıcıda öğütülerek 200 nolu elekten geçirildikten sonra yüksek sıcaklıklı fırında 105oC, 400oC ve 600oC sıcaklıklara maruz bırakılmıştır. Dakikada 1oC soğutularak oda sıcaklığına inen kil zeminin geoteknik özelliklerinde değişim fiziksel ve mekanik deneyler yapılarak incelenmiştir. Fiziksel deneyler olarak kıvam limitleri (Atterberg) deneyi olan likit limit ve plastik limit deneyleri yapılmıştır. Mekanik deneyler olarak ise kompaksiyon ve tek eksenli serbest basınç deneyi, Zeminin fiziksel özellikleri ile kompaksiyon deneyleri TS-1900/1’de anlatıldığı gibi standartlara uygun bir şekilde yapılmıştır. Karışımlar TS1900/2’ye göre serbest basınç deneylerine tabi tutulmuştur. Bulgular: Likit limit deneyi sonucunda 105oC sıcaklığa tabi tutulmuş kil numunesinin likit limiti %60, 400oC sıcaklığa tabi tutulmuş kil numunesinin likit limiti %42 ve 600oC sıcaklığa tabi tutulmuş kil numunesinin likit limiti %39 bulunmuştur. Plastik limit deneyleri sonucunda 105oC, 400oC ve 600oC sıcaklığa tabi tutulmuş numunelerde plastik limit sırasıyla %35, %28 ve %31 bulunmuştur. 105oC, 400oC ve 600oC sıcaklığa tabi tutulmuş numunelerin kuru birim hacim ağırlıkları sırasıyla, 14.65kN/m3, 14.70kN/m3 ve 14.94kN/m3 olarak, su muhtevaları ise yine sırasıyla %22, %21.5 ve %21 olarak bulunmuştur. Serbest basınç deneyinde, 105oC sıcaklığa maruz bırakılmış kil numunesinin serbest basınç dayanımı 460kPa, 400oC sıcaklığa maruz bırakılmış kil numunesinin serbest basınç dayanımı 483kPa ve 600oC sıcaklığa maruz bırakılmış kil numunesinin serbest basınç dayanımı ise 527kPa bulunmuştur. Sonuç: Yapılan deneyler sonucunda kil zeminin likit limit değerinin sıcaklıkla azaldığı, optimum su muhtevasında bir değişlik olmadığı, kuru birim hacim ağırlığının arttığı, plastik limitinin ise değişken olduğu görülmüştür. Ayrıca 105oC sıcaklıktaki kil zemine kıyasla 400oC sıcaklığa tabi tutulan kilin dayanımının %5 ve 600oC sıcaklığa tabi tutulan kilin dayanımının ise %14 oranında arttığı gözlenmiştir.
Anahtar Kelimeler: Zemin İyileştirme, Kil Zemin, Sıcaklık, Serbest Basınç Deneyi
|
