The Effect of Fly Ash and Lime Additives on the Engineering Properties of a High Plasticity Clay

Öz

Clays with the potential to swell and shrink are found in many regions of our country. Vertical deformations that occur depending on the capacity of volume changing of the swelling clays can cause damage to the structure. In the case of a foundation ground contains swelling clay minerals, different settlements in the structure occur due to the low vertical pressure transferred by the lightly loaded structures and it may cause major damage. In this study, consistency limits, compaction, free pressure, and swelling pressure tests were carried out by adding Afşin-Elbistan fly ash of 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, and 30% by weight to high plasticity Eşen clay. Then the same series of experiments was repeated, keeping the lime amount constant at 6% by weight. As a result of the experimental studies, it was determined that Afşin-Elbistan fly ash improved the engineering properties of Eşen clay with high plasticity.

Anahtar Kelimeler

• High plasticity clay
• Afşin-Elbistan fly ash
• lime
• Stabilization

Yüksek Plastisiteli Bir Kilin Mühendislik Özelliklerine Uçucu Kül ve Kireç Katkılarının Etkisi

Öz

Şişme ve büzülme potansiyeline sahip killer ülkemizin birçok bölgesinde bulunmaktadır. Şişen killerin hacim değiştirme kapasitesine bağlı olarak oluşan düşey deformasyonlar yapıda hasarlar oluşturabilmektedir. Temel zemininin şişme özelliği gösteren kil mineralleri içermesi durumunda, hafif yüklenmiş yapıların aktardığı düşük düşey basınç nedeniyle yapıda farklı oturmalar oluşmakta ve büyük hasarlara neden olabilmektedir. Bu çalışmada, yüksek plastisiteli Eşen kiline ağırlıkça %5, %10, %15, %20, %25 ve %30 oranlarında Afşin-Elbistan uçucu külü ilave edilerek kıvam limitleri, kompaksiyon, serbest basınç ve şişme basıncı deneyleri yapılmıştır. Daha sonra, kireç miktarı ağırlıkça %6 oranında sabit tutularak aynı deney serisi tekrarlanmıştır. Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda, Afşin-Elbistan uçucu külünün yüksek plastisiteli Eşen kilinin mühendislik özelliklerini iyileştirdiği tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Stabilizasyon
• Yüksek plastisiteli kil
• Afşin-Elbistan uçucu külü
• Kireç

Kaynakça

1. Açaz, A., 2011. Magnezyum Klorür Solüsyonunun Problemli Kil Zeminin Şişme, Dispersibilite ve Dayanım Karakteristiklerine Etkisi. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 154s, Eskişehir.
2. ASTM D 4546-90, 1993. Standard Test Method for One-Dimensional Swell or Settlement Percent of Cohesive Soils. ASTM, USA.
3. ASTM D 698-07 E1, 2009. Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Standard Effort. ASTM, USA.
4. ASTM D 4318–05, 2010. Standard Test Methods for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity ndex of Soils. ASTM, USA.
5. ASTM D 2166 / D2166M-13, 2013. Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength of CohesiveSoil, ASTM International, USA.
6. Basha, E., Hashim, R., Mahmud, H., Muntohar, A., 2005. Stabilization of residual soil with rice husk ash and cement. Construction and Building Materials, 19(6), 448-453.
7. Baykal, G., Erdinçliler, A., Saygılı, A., 2004. Highway Embankment Construction Using Fly Ash İn Cold Regions, Resources. Conservation and Recycling, 42(3), 209-222.
8. Bilgen, G. 2011., Öğütülmüş Çelikhane Cürufu, Kireç ve Deniz Suyunun Killerin İyileştirilmesinde Kullanımı. Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 278s. Kocaeli.

9. Bhardwaj, A. and Sharma, R.K. 2020. Effect of industrial wastes and lime on strength characteristics of clayey soil, Journal of Engineering, Design and Technology, 18(6), 1749-1772.
10. Civelekoğlu, B., 2009. Şişebilen Killi Zeminlerin Doğal Jips Katkısı Kullanılarak İyileştirilmesi. Cumhuriyet Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 53 s. Sivas.
11. Cömert, A., 2005. Uçucu Küllerin Zemin Stabilizasyonuna Etkileri. Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 43s, Sakarya.
12. Çalık, Ü., 2012. Perlitin Puzolanik Katkı Olarak Kireç İle Birlikte Zemin Stabilizasyonunda Kullanımı. Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 159s. Trabzon.
13. Çetin, A., 2011. Yüksek Plastisiteli Kil Zeminlerin Alternatif Malzemeler İile Yüzeysel Zemin Stabilizasyonu. İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Üniversitesi, Yüksek Lisans Tezi, 121 s. İstanbul.
14. Çokca, E., Yılmaz, Z., 2004. Use of rubber and bentonite added fly ash as a liner material. Waste Management, 24(2), 153-164.
15. Çimen, Ö., Günaydın, H.İ., Keskin, S., 2017. Yüksek plastisiteli kil zeminin mühendislik özelliklerine inşaat atıklarının Etkisi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 23(3), 250-253.
16. Dereli, B., 2013. Bor Ve Amorf Silikanın Bentonitin Mühendislik Özelliklerine Etkisi. Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 62 s. Isparta.
17. Erdoğan, T., 1993. Atık hammaddelerin inşaat endüstrisinde kullanımı uçucu kül ve yüksek fırın cürufu. Endüstriyel Atıkların İnşaat Sektöründe Kullanımı Sempozyumu, 1-8s. Ankara.
18. Eroğlu, H., 2003. Orman Yollarında Kağıt Fabrikası Atığının (Kireç Çamuru) Stabilizasyon Amaçlı Kullanımı Üzerine Bir Araştırma. Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 172s. Trabzon.
19. Gencer, G., 2018. Biyopolimer İle Etkileştirilmiş Kil/Pomza Tozu Karışımlarının Bazı Geoteknik Özelliklerinin Araştırılması. Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 65s. Erzurum.
20. Güçek, S., 2011. Mermer Tozu Ve Uçucu Külün Kil Zeminlerin İyileştirilmesinde Kullanımı. Afyon Kocatepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 86s. Afyon.
21. Holtz, R., Kovacs, W., 1981. An Introduction to Geotechnical Engineering. New Jersey, USA. Prentice Hall Inc.
22. Kalay, E. 2010. Sıkıştırılmış Yüksek Plastisiteli Kil Zemin Sstabilizasyonunda Pomza, Mermer Tozu Ve Kirecin Kullanılması. Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen bilimleri Enstitüsü, 54s. Isparta.
23. Kalem, Z., 2015. Kentsel Dönüşümdeki İnşaat Ve Yıkııntı Atıklarının Killi Zeminlerde İyileştirmeye Etkilerinin Araştırılması. Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 56s. Sakarya.
24. Kılıç, G., 2008. Çimento İle Zemin Stabilizasyonu. Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek lisans Tezi, 102s. İstanbul.
25. MahmoudiI Moghaddam, M., 2011. Elektrik Ark Fırını (EAF) Cürufu Katkısının Zeminlerin Mühendislik Özellikleri Üzerine Etkisi. Ege Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 74s. İzmir.
26. Oweiss, I., Bowman, J., 1981. Geotechnical considerations for construction in Saudi Arabia. ASCE, Journal of Geotechnical Engineering Division, (107).
27. Öksüz, K., 2006. Afşin – Elbistan Termik Santralı Uçucu Külünün Zemin Stabilizasyonunda Kullanılması. Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 91s. Adana.
28. Özaydın, K., 2011. Zemin Mekaniği. Birsen Yayınevi, 350s. İstanbul.
29. Pekdemir, Y., 2013. Silis Dumanı, Kırmızı Çamur Ve Kireç İle Muamele Edilmiş Mikronize Bir Kilin Bazı Geoteknik Özelliklerinnin İncelenmesi. Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 55s. Erzurum.
30. Şenol, A., Edil, T., Bin-Shafique, M., H.A., Benson, C. H., 2006. Soft subgrades stabilization by using various fly ashes. Resources, Conservation and Recycling, 46(4), 365-376.
31. Taşçı, G., 2011. Problemli Kil Zeminin Geoteknik Özelliklerine Silis Dumanı ve Kireç Katkısının Etkisi. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 91s. Eskişehir.
32. Tokyay, M., Erdoğdu, K., 1998. Türkiye Termik Santrallerinden Elde Edilen Uçucu Küllerin Karakterizasyonu. Türkiye Çimento Müstahsilleri Birliği / AR-GE/ Y 98.3.
33. Türkel, U. 2019. Bazalt Fiber Ve Çimento Katkısının Zayıf Zeminlerin Geoteknik Özelliklerine Etkisinin Araştırılması. Düzce Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü. 94s. Düzce.
34. Türköz, M., Savaş, H., Tasci, G. 2018. The effect of silica fume and lime on geotechnical properties of a clay soil showing both swelling and dispersive features. Arab J Geosci., 11(735).
35. Yeşilçiçek, H., 2016. Kolemitin Zemin Stabilizasyonunda Kullanılabilirliğinin Araştırılması. Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 110s. Trabzon.
36. Yıldız, A., 2008. Mermer Toz Atıklarının Yol İnşaatında Değerlendirilmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi 172s. Isparta.
37. Yılmaz, F., 2015. Tüfit Taşların Zemin Stabilizasyonunda Kireçle Birlikte Kullanılabilirliğinin Standart Deneyler Ve Bilgisayarlı Tomografi Tekniği İle Araştırılması. Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 181s. Trabzon.