Siyah Karbon Stabilizasyonlu Zeminin Rijit Kaplama Kalınlığı ve Maliyetine Etkileri

Abstract

Bu çalışmada, siyah karbon kullanılarak iyileştirilen bir yol taban zemininin rijit yol kaplama kalınlığı ve maliyetine etkileri araştırılmıştır. Bu maksatla, ilk olarak saf zemin elek analizi, hidrometre, kıvam limitleri ve piknometre deneylerine tabi tutularak mühendislik özellikleri tespit edilmiştir. Akabinde, zemine ağırlıkça beş farklı oranda (%2,5, 5, 10, 15 ve 20) siyah karbon katılarak stabilize karışım numuneleri hazırlanmıştır. Saf ve katkılı numuneler, standart proktor deneyine tabi tutularak maksimum kuru birim ağırlıkları ve optimum su muhtevaları tespit edilmiştir. Belirlenen bu su muhtevalarında hazırlanan karışım numuneleri, 28 günlük kür süresine tabi tutulduktan sonra serbest basınç ve CBR deneylerine maruz bırakılmıştır. Elde edilen veriler kullanılarak AASHTO metoduna göre rijit yol kaplama kalınlığı ve maliyeti analiz edilmiştir. Deney sonuçlarına göre, en yüksek basınç dayanımının %10 siyah karbon katkılı karışımdan elde edildiği ve bu orandaki karışımın CBR değerinin saf zemine kıyasla 2,87 kat arttığı görülmüştür. Analiz sonuçlarına göre, %10 siyah karbon ile yapılan zemin iyileştirmesinin, saf zemine kıyasla kaplama kalınlığını 3 cm azaltarak rijit üstyapı maliyetini %9,68 oranında azalttığı tespit edilmiştir. Sonuç olarak, 1000 m uzunluğunda ve 20 m genişliğindeki bir yol zemininin %10 siyah karbon kullanılarak iyileştirilmesi ile rijit üstyapı maliyetinde 167.178,00 TL tasarruf sağlanabileceği görülmüştür.

Keywords

• Zayıf Zemin
• Siyah Karbon Stabilizasyon
• CBR
• AASHTO metodu
• Rijit Kaplama

Effects of Carbon Black Stabilized Soil on Rigid Pavement Thickness and Cost

Abstract

In this study, the effects of a road base soil improved using carbon black on rigid pavement thickness, and the cost was investigated. For this purpose, firstly, the engineering properties were determined by subjecting the soil sieve analysis, hydrometer, consistency limits, and pycnometer experiments. Subsequently, stabilized mixture samples were prepared by adding carbon black in five different proportions (2.5, 5, 10, 15, and 20%) by weight to the soil. The samples without and with additives were subjected to the standard proctor test, and their maximum dry unit weight and optimum water content were determined. Mixture samples prepared at these water contents were subjected to free pressure and CBR tests after being subjected to a curing period of 28 days. Using the data obtained, rigid pavement thickness and cost were analyzed according to the AASHTO method. According to the test results, it was observed that the highest strength was obtained from the mixture containing 10% black carbon, and the CBR value of this mixture increased 2.87 times compared to the unadulterated soil. According to the analysis results, it has been determined that the ground improvement with 10% carbon black reduces the cost of the rigid pavement by 9.68% by reducing the pavement thickness by 3 cm compared to the unadulterated soil. As a result, it has been seen that a 1000 m long and 20 m wide road surface can be improved by using 10% carbon black, which saves 167.178,00 TL in the cost of rigid pavement.

Keywords

• Weak soil
• Carbon Black
• Stabilization
• CBR
• AASHTO method
• Rigid Pavement

References

1. Uzuner.B.A.,“ Temel Mühendisliğine Giriş”, Derya Kitabevi Trabzon, (2016)
2. Tunç, A.,“ Yol Mühendisliğinde Geoteknik ve Uygulmaları”, Nobel Yayınevi, Ankara, (2002).
3. Tunç, A.,“Yol Malzemeleri ve Uygulamaları”, Nobel Yayınevi, Ankara, (2007).
4. Geçkil, T., Tanyıldızı,M.M.,Yıldıran E.S., “Yüksek Fırın Cürufu ile Stabilize Edilmiş Killi Bir Zeminin Esnek Üstyapı Tabaka Kalınlıklarına ve Maliyetlerine Etkileri”, Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 2020, 32 (2), 509-520.
5. Çetin, A.Y, “Yüksek Plastisiteli Kil Zeminlerin Alternatif Malzemeler İle Yüzeysel Zemin Stabilizasyonu”, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011.
6. Bilgen, G., Kavak, A., Çapar, Ö. F.,“Düşük plastisiteli bir kilde katkı olarak çelikhane cürufunun kullanılması ve kireç ile etkileşiminin araştırılması”, Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi, 2012, 2 (2), 30-38.
7. Karatai, T.,R., Kaluli, J.W., Kabubo, C., Thiong G.,“ Soil Stabilization Using Rice Husk Ash and Natural Lime as an Alternative to Cutting and Filling in Road Construction”, Journal of Construction Engineering and Management, 2017, 143(5).
8. Muntohar, A.S. and Hantoro, G., “Influence of rice husk ash and lime on engineering properties clayey subgrade”, Electronic Journal of Geotechnical Engineering(EJGE), 2000, 5.

9. Alhassan, M. and Mustapha, A.M., “Effect of Rice Husk Ash on Cement Stabilized Laterite”, Leonardo Electronic Journal of Practices and Technologies, 2007, July-December, p. 4758.
10. Okafor, F.O.and Okonkwo, U.N., “Effects of Rice Husk Ash on Some Geotechnical Properties of Lateritic Soil”, Nigerian Journal of Technology, 2009, 28 (1), 46-52.
11. Shabana S., Anshi C., Shamseera P., Shyamili T. M., Sruthi V., Suhaira P., “Study on CBR values of soıl wıth crushed coconut shells” International Journal of Advanced Engineering Technology 2014, 05,03, July-September, 55-58.
12. Eryılmaz H. ve Demirarslan K.O., “Ömrünü tamamlamış lastiklerin (ÖTL) sıvılaştırılarak geri dönüşümünün araştırılması”, Sürdürülebilir Mühendislik Uygulamaları ve Teknolojik Gelişmeler, 2019, 2(1), 50-56.
13. Kumar S.N, Reddy A. S. T., Kumar P.V., “Utilization Of Carbon Black Waste For Subgrades In Flexible Pavements” Internatıonal Journal Of Scıentıfıc & Technology Research, 2019, 8, 12, 1817-1820
14. Devlet H, “Killi zeminler üzerinde atık lastik ve gazbetonun etkilerinin değerlendirilmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020.
15. Siyah Karbon Teknik Bilgi: https://eracevre.com/pdf/Carbon_Black_Brochure.pdf “Green Karbon Black” (Erişim Tarihi:25.09.2020)
16. Yılmaz.I, Yıldıran M., Keskin İ, “Zemin Mekaniği Laboratuvar Deneyleri ve Çözümlü Problemler”, Seçkin Kitabevi Ankara, (2017).
17. Karayolları Beton Yol Üstyapılar Projelendirme Rehberi., T.C. Ulaştırma Bakanlığı Karayolları Genel Müdürlüğü Teknik Araştırma Dairesi Başkanlığı Üstyapı Şubesi Müdürlüğü, Ankara, 2019.
18. AASHTO, “ Interim Guide For Design of Pavement Structures”, American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington, D.C.,1993.
19. Milli Eğitim Bakanlığı, “Kimya Teknolojisi Karbon Karaları ve Testleri”, (524KI0246), Ankara, 2011.
20. Kızıltaş, Ü., “ Lastik Üretiminde Katkı Elemanlarının Özelliklere Etkisi”, Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 1999.
21. Geçkil, T., “Siyah Karbonun Bitümlü Sıcak Karışımların Özelliklerine Etkisinin Araştırılması”, Doktora Tezi, Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2008.
22. Uzuner.B.A., “Temel Zemin Mekaniği”, Derya Kitabevi Trabzon, (2014).
23. Tunç, A., “Kaplama Mühendisliği ve Uygulamaları”, Asil Yayın Dağıtım, Ankara, (2004).
24. Tunç, A., “Yol Malzemeleri ve Uygulamaları”, Nobel Yayınevi, Ankara, (2007)
25. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı Birim Fiyatları: http://www.birimfiyat.net, (Erişim Tarihi:25.09.2020).