Alüvyal zeminlerin derin karıştırma yöntemi ile iyileştirilmesinde tüf ve yüksek fırın cürufunun kullanılabilirliğinin incelemesi

Abstract

Düşük ile orta yüklere maruz kalan yapılar için zemin iyileştirme projelerinde derin karıştırma yönteminin kullanımı, uygulama kolaylığı ve ekonomik olmasından dolayı son yıllarda artmıştır. Derin karıştırma yöntemi için Portland Çimentosu ve kireç en popüler bağlayıcılardır. Bu bağlayıcıların üretim maliyetleri ve üretimi sırasında çevrede oluşturdukları tahribatlar nedeniyle, karbondioksit emisyonu düşük, çevre dostu alternatif bağlayıcıların üretimi için arayışlar hız kazanmıştır. Bu doğrultuda yapılan çalışmalar endüstriyel atık malzemeler üzerinde odaklanırken atık zemin durumundaki volkanik tüf gibi malzemelerin kullanılabilirliği üzerine çalışma yapılmadığı görülmüştür. Yapılan çalışmada Bartın zayıf alüvyal zeminlerin derin karıştırma yöntemi uygulanarak iyileştirilmesinde atık durumundaki volkanik tüf ile yüksek fırın cürufunun kullanılabilirliği araştırılmıştır. Üretilen volkanik tüf ve yüksek fırın cürufu esaslı bağlayıcı, Bartın alüvyal zeminine kütlece %10, %20 ve %30 oranında karıştırılarak deney numuneler oluşturulmuştur. Zeminin arazideki durumu göz önüne alınarak numunelerin su içeriği likit limit değerinin %75, %100 ve %125'i olacak şekilde ayarlanmıştır. Hazırlanan numuneler 7, 28, 56 ve 90 gün süresince hem 23±1°C sıcaklığındaki nemli ortamda hem de su içerisinde olmak üzere iki farklı koşulda kür edilmiştir. Numunelerin mühendislik davranışındaki ve mikro yapısındaki değişiklikleri değerlendirmek için eğilme dayanımı deneyi ve serbest basınç dayanımı deneyi ile SEM, XRD ve DTA-TG analizleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar aynı şartlarda hazırlanmış geleneksel bağlayıcı içeriğine sahip referans numuneleri ile karşılaştırılarak değerlendirilmiştir. Sonuçlar, volkanik tüf ile yüksek fırın cürufu içerikli numunelerin aynı şartlarda hazırlanmış çimento katkılı numunelere kıyasla daha iyi performans sergilediğini göstermiştir.

The use of deep mixing method in soil improvement projects for structures exposed to low to medium loads has increased in recent years due to its ease of application and economy. Portland Cement and lime are the most popular binders for the deep mixing method. Due to the production costs of these binders and the damage they cause to the environment during production, the search for the production of environmentally friendly alternative binders with low carbon dioxide emissions has accelerated. While the studies conducted in this direction focus on industrial waste materials, it has been observed that no study has been carried out on the usability of materials such as volcanic tuff in the waste ground state. In this study, the usability of waste volcanic tuff and blast furnace slag in the improvement of Bartın weak alluvial soils by applying deep mixing method was investigated. The test samples were formed by mixing the produced binder based on volcanic tuff and blast furnace slag on the Bartın alluvial ground at the rate of 10%, 20% and 30% by mass. Considering the condition of the soil in the field, the water content of the samples was adjusted to be 75%, 100% and 125% of the liquid limit value. The prepared samples were cured for 7, 28, 56 and 90 days in two different conditions, both in a humid environment at 23±1°C and in water. In order to evaluate the changes in the engineering behavior and microstructure of the samples, flexural strength test and unconfined compressive strength test and SEM, XRD and DTA-TG analyzes were performed. The results obtained were evaluated by comparing them with reference samples with conventional binder content prepared under the same conditions. The results showed that samples containing volcanic tuff and blast furnace slag outperformed samples with cement additive prepared under the same conditions.