İnce kum zeminlerde uçucu külün zemin özellikleri üzerindeki etkisinin incelenmesi

Abstract

Son yıllarda sanayileşme ve kentleşmedeki gelişmeler neticesinde enerji ihtiyacında artış görülmektedir. Artan enerji ihtiyacını karşılamak için kurulan termik santrallerde yanan kömür sonrasında atık olarak ortaya uçucu kül çıkmaktadır. Puzolanik özellik gösteren uçucu küller inşaat sektöründe farklı alanlarda kullanılmakla birlikte geoteknik mühendisliğinde çevre sorunlarını azaltması ve ekonomik olması nedeniyle zemin iyileştirmesinde önemli bir alternatif olarak görülmektedir. Bu nedenle, günümüzde bu atık malzemenin değerlendirilmesi ve yeniden kullanılmasına yönelik çalışmalar önem kazanmıştır. Bu çalışmanın temel amacı uçucu kül katkısının ince kum zeminin geoteknik özelliklerine etkisini araştırmak ve bu atık malzemenin yeniden kullanılabilirliğini değerlendirmektir. Kum zemine ağırlıkça %5, %10, %15, %20 ve %25 oranlarında stabilizatör olarak uçucu kül ve sabit %3 oranında aktivatör olarak çimento katılarak numuneler hazırlanmıştır. Bu amaçla, öncelikle standart kompaksiyon deneyleri ile numunelerin optimum su içeriği ve maksimum kuru birim hacim ağırlık değerleri bulunmuştur. Daha sonra kendi optimum su içeriklerinde hazırlanan kum numuneleri üzerinde direkt kesme kutusu, CBR ve permeabilite deneyleri yapılmıştır. Direkt kesme kutusu deneylerinde numuneler %30 ve %80 rölatif sıkılıklarda hazırlanmıştır ve rölatif sıkılığın içsel sürtünme açısı ve kohezyon değerlerine etkisi değerlendirilmiştir. Yapılan deneyler neticesinde ince kum zemine stabilizatör olarak uçucu kül ve aktivatör olarak eklenen çimento katkısının kumun içsel sürtünme açısı, kohezyon, CBR değerine pozitif olarak etki ettiği gözlemlenmiştir. Ayrıca uçucu kül ve çimento katkısı ile kum zeminin permeabilitesi de azalarak iyileşme göstermiştir. Karışımlarda aktivatör olarak yalnızca %3 oranında bulunan çimentonun ince kum zeminin iyileştirilmesinde önemli bir etkiye sahip olduğu görülmüştür. Sonuç olarak bu çalışmada ince kum zemine eklenen uçucu kül katkısının kumun geoteknik özelliklerinde iyileşme sağladığı anlaşılmıştır.

In recent years, as a result of developments in industrialization and urbanization, there has been an increase in energy demand. Fly ash emerges as waste after burning coal in thermal power plants established to meet the increasing energy need. Fly ash, which has pozzolanic properties, is used in different areas in the construction sector, but it is seen as an important alternative as a soil improvement method in geotechnical engineering because it reduces environmental problems and it is economical. For this reason, studies on the evaluation and reuse of this waste material have gained importance in recent years. The main purpose of this study is to investigate the effect of fly ash additive on the geotechnical properties of fine sand soil and to evaluate the reusability of this waste material. Samples were prepared by adding 5%, 10%, 15%, 20% and 25% by weight fly ash as stabilizer and fixed 3% cement as activator to the sand soil. For this purpose, first optimum water content and maximum dry unit weight values of the samples were found by standart compaction experiments. Then, direct shear box, CBR and permeability tests were performed on the sand samples prepared in their optimum water content. At the direct shear box experiments, the samples were prepared at 30% and 80% relative density, and the effect of the relative density on the internal friction angle and cohesion values was evaluated. As a result of the experiments, it was observed that fly ash as stabilizer and cement additive added as activator to the fine sand soil had a positive effect on the internal friction angle, cohesion and CBR value of the sand. In addition, the permeability of the sand soil decreased and improved with the admixture of fly ash and cement. It has been observed that the cement, which is only 3% as an activator in the mixtures, has a significant effect on the improvement of the fine sand soil. As a result, in this study, it was understood tha the additive of fly ash added to the fine sand soil improved the geotechnical properties of the sand.