| |
Giriþ: Zeminler gerek üzerlerine inþa olan yollar ve yapýlarýn temelleri gerekse de inþaat malzemesi olarak bütün inþaat projelerinde karþýmýza çýkmaktadýr. Farklý zeminler deðiþken özelliklere sahip olduðu gibi çevre ve iklim koþullarý, zemin özelliklerinin deðiþmesine ve taþýma gücünün azalmasýna neden olabilir. Herhangi bir inþaat projesinde, ilk adým arazide karþýlaþýlacak olan zeminin özelliklerinin kapsamlý ve doðru bir þekilde belirlenmesidir. Proje sahasýnda, yapýlacak çalýþmaya baðlý olmakla birlikte, zemin özellikleri her zaman mühendislik açýsýndan uygun olmayabildiði gibi ulaþým ve yol gibi yapýlarda birçok problemli zeminin üzerinden geçilmesi, yapýlarýn imalatý sýrasýnda ise kullanýlmasý gerekmektedir. Sorunlu olarak kabul edilen bu zeminlerin yerine elveriþli zeminlerin kullanýlmasý, zeminin veya inþaat yerinin deðiþtirilmesi bir çözüm olarak kabul edilebilse bile ekonomik ve teknolojik nedenlerden ötürü bu çözümler uygulanamamaktadýr (Melih, 2010). Bu gibi durumlarda mevcut zeminin deðiþtirilme imkaný yoksa sorunlu olarak görülen zeminin özelliklerini iyileþtirme çalýþmalarýna baþvurulmalýdýr. Ýnþa edilen yapýlarýn ve yol kaplamasýnýn stabilitesi üzerine oturduðu zeminin özelliklerinden önemli ölçüde etkilenmektedir (Tumluer, 2006). Zeminlerin kaya ve topraktan oluþtuðu kabulünü göz önünde bulundurursak kaya zeminlerin hafriyat zorluklarý ve kompaksiyon hariç problemsiz kabul edilebilecek iken toprak zeminler daha problemli olarak bilinir. Toprak zeminlerin taþýma kapasitesini arttýrmak, konsolidasyonu hýzlandýrmak, geçirimliliði azaltmak, kayma mukavemetini arttýrmak ve þiþme/kabarma gibi çevre etkilerini azaltmak amacýyla kireç, çimento, polimer veya silikon gibi bazý katký maddeleri kullanýlarak stabilizasyon iþlemleriyle iyileþtirilmesi mümkündür (Önalp, 1983). Amaç: Yapýlan deneysel çalýþma, zemin iyileþtirme yöntemlerinden biri olan stabilizasyon yöntemi ile yüksek plastisiteli bentonit kilinin kireç stabilizasyonu ile iyileþtirilmesine müteakip mevcut fiziksel ve kimyasal özelliklerinin bir adým daha iyileþtirilmesinde farklý oranlarda çimento, polimer ve silikon kullanýmýnýn, mukavemet ve durabilite üzerindeki etkilerinin incelenmesi amacýyla gerçekleþtirilmiþtir. Kapsam: Çalýþma kapsamýnda problemli zeminleri temsilen bentonit kil numuneleri kullanýlmýþtýr. Yalýn numune ile gerçekleþtirilen deneyler sonucunda, zeminin sýkýþabilirlik ve mukavemet özellikleri belirlenmiþtir. Ardýndan alternatif malzeme olarak kullanýlan kireç, katkýsýz bentonit kiline, kuru zemin aðýrlýðýnýn %7,5 oranýnda ilave edilerek serbest basýnç deneyleri için numuneler hazýrlanmýþtýr. Bentonit kili ve %7,5 kireç homojen karýþýmlarýna daha sonra optimum su muhtevasýnda kuru zemin aðýrlýðýnýn %5 çimento, %7.5 çimento, %4 silikon ve %2 polimer gibi ayrý oranlarda katký maddesi karýþtýrýlarak serbest basýnç deneyleri için yeni numuneler hazýrlanmýþtýr. En az 3’er adet alýnan tüm numunelerin anlýk, 7 günlük ve 28 günlük kür süresi sonunda serbest basýnç mukavemetleri tespit edilmiþtir. Sýnýrlýklar: Tüm alýnan numunelerin, kür süreleri boyunca ortam sýcaklýðý veya rüzgar gibi çevresel faktörlerden korunmasýnda sýnýrlýlýklar bulunmaktadýr. Oluþturulan karýþýmlarýn homojenliði tam olarak tespit edilememiþtir. Yöntem: Bentonitin geoteknik özelliklerini belirlemek amacýyla kývam limiti analizleri, özgül kütle tayini, modifiye proktor, Harvard proktor ve serbest basýnç deneyleri yapýlmýþtýr. Öncelikle alýnan bentonit kilinin mevcut su muhtevasý ardýndan ise optimum su muhtevasý bulunmuþtur. Bir sonraki aþamada kireç stabilizasyonu için kullanýlacak kireç miktarlarý Atterberg Kývam Limiti sonuçlarýna baðlý %7,5 olarak belirlenmiþtir. Bentonit kili ve %7,5 kireç oranlarýnda hazýrlanan numunelerinde optimum su muhtevalarý Harvard Proctor deneyleri kullanýlarak belirlenmiþtir. Modifiye proctor düzeneðinde en az 3’er adet boyu 7.00 cm çapý 3.30 cm olmak kaydý ile hazýrlanan 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 anlýk, 7 günlük ve 28 günlük kür sürelerini tamamladýktan sonra serbest basýnç deneyleri yapýlmýþ tüm numunelerin deney sonuçlarýnýn karþýlaþtýrýlmalý tablolarý hazýrlanmýþtýr. Bulgular: Yol ve yapý inþaatlarýnda uzun dönem mukavemet artýþlarýna deðinecek olursak 28 günlük serbest basýnç mukavemetlerinde sýrasý ile bentonit kil numunesi optimum su muhtevasýnda %7,5 kireç ilavesi sonucunda 123 kPa’dan 843 kPa’ ya yükselmiþtir. Daha sonrasýnda bentonit ve %7,5 kireç karýþýmý, çimento ilaveleri sonucunda 952 kPa ‘ya kadar serbest basýnç mukavemetinde yükselme meydana gelmiþtir. %4 silikon ilavesi sonucunda 1759 kPa ve % 2 polimer ilavesinde sonucunda ise 2117 kPa’ya ulaþmýþtýr. Sonuç: Çalýþma kapsamýnda, kirecin yüzeysel zemin stabilizasyonu çalýþmalarýnda, alternatif katký maddesi olarak kullanýlabileceði gözlenmiþtir. Kirecin bir inþaat malzemesi olmasý yaný sýra, zemin stabilizasyonunda kullanýlmasýnýn hem çevresel hem de ekonomik olarak büyük getirileri olmasý sebebiyle geoteknik mühendisliði uygulamalarýnda kullanýlmasý uygun olmaktadýr. Laboratuvar deneylerinden elde edilen sonuçlara göre kirecin yüksek plastisiteli bentonit ile karýþtýrýlmasý sonucunda, serbest basýnç mukavemetlerini önemli ölçüde arttýrdýðý tespit edilmiþtir. Bentonit + %7,5 kireç karýþýmýnýn da %5 - %7,5 çimento, %4 silikon ve %2 polimer ile yapýlan iyileþtirmeler sonucunda serbest basýnç mukavemetlerinde artýþ tespit edilmiþtir. Polimer ile yapýlan zemin iyileþtirmesinin serbest basýnç mukavemetleri karþýlaþtýrýldýðýnda en yüksek, daha sonra silikon ve sonrasýnda çimento ile yapýlan karýþýmlarýn geldiði görülmektedir. Ayný zamanda kirecin diðer malzemelere göre düþük maliyeti nedeniyle yüzeysel zemin stabilizasyonu uygulamalarýnda mukavemeti arttýrmak amacý ile kullanýlmalarý faydalý olacaktýr.
Anahtar Kelimeler: Bentonit, Stabilizasyon, Kireç, Polimer, Silikon, Çimento
|
