The Investigation of Effects of Rock Salt Stratum on Grout Unconfined Compressive Strength

Abstract

Rock salt stratums are likely to be encountered during the injection process in tunnel construction, anchorage and similar in situ applications. In such stratums, the effects of rock salts on the unconfined compressive strength of the grout have not been clearly stated in the literature. For this purpose, cylindrical samples (38 mm x 76 mm) were produced with grout prepared at different water/cement ratios (0.8-1.0-1.2 and 1.4). In addition, granular rock salt was placed in cylindrical transparent molds (100mm x 200mm) with a relative density of Dr = 65% in order to determine the effect of this stratum on the strength of the grout in injection applications made in rock salt stratums. Then, grouts prepared for each water/cement ratio were injected into these samples with a special mechanism. The unconfined compressive strengths of the produced samples were determined after they were cured in appropriate air and water conditions (28 days). According to the test results in laboratory, while no strength could be obtained in the water cure in injected rock salt samples, the highest unconfined compressive strength was obtained as 12.52 MPa at water/cement ratio of 0.8 in air cure.

Keywords

• Injection
• grout
• rock salt
• unconfined compressive strength

Kaya Tuzu Ortamının Enjeksiyon Sıvısı Serbest Basınç Mukavemeti Üzerindeki Etkilerinin Araştırılması

Abstract

Tünel inşaatı, ankraj ve benzeri arazi uygulamalarında enjeksiyon işlemi sırasında kaya tuzu ortamları ile karşılaşılması muhtemeldir. Bu tür ortamlarda, kaya tuzlarının enjeksiyon sıvısının serbest basınç mukavemeti üzerindeki etkileri literatürde kesin olarak belirtilmemiştir. Bu amaçla farklı su/çimento oranlarında (0.8-1.0-1.2 ve 1.4) hazırlanan enjeksiyon sıvıları ile silindirik numuneler (38mm x 76mm) üretilmiştir. Ayrıca kaya tuzu ortamlarında yapılan enjeksiyon uygulamalarında, bu ortamın enjeksiyon sıvısının mukavemeti üzerindeki etkisini belirlemek için silindirik şeffaf kalıplara (100mm x 200mm), Dr=%65 rölatif sıkılıkta granüler kaya tuzu yerleştirilmiştir. Daha sonra bu numunelere her bir su/çimento oranı için hazırlanan enjeksiyon sıvıları, özel bir düzenekle enjekte edilmiştir. Hazırlanan tüm numuneler 28 gün uygun hava ve su kürlerinde bekletildikten sonra serbest basınç mukavemetleri belirlenmiştir. Laboratuvarda yapılan deney sonuçlarına göre enjekte edilmiş kaya tuzu numunelerinde su küründe mukavemet elde edilemezken en yüksek serbest basınç mukavemeti hava küründe 0.8 su/çimento oranında 12.52 MPa olarak elde edilmiştir.

Keywords

• Enjeksiyon
• enjeksiyon sıvısı
• kaya tuzu
• serbest basınç mukavemeti

References

1. Akbulut S, Saglamer A, 2002. Estimating the Groutability of Granular Soils: A New Approach. Tunnelling and Underground Space Technology, 17(4): 371-380.
2. Anonim, 2020. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü. https://www.mta.gov.tr/ v3.0/bilgimerkezi/kayatuzu (Erişim Tarihi: 28.11.2020).
3. Anonim, 2021. Halit (Kaya Tuzu) (jemad.com.tr)/ (Erişim Tarihi:10.02.2021).
4. ASTM C305-06, Standard Practice for Mechanical Mixing of Hydraulic Cement Pastes and Mortars of Plastic Consistency.
5. ASTM C942/C942M-21, Standard Test Method for Compressive Strength of Grouts for Preplaced-Aggregate Concrete in the Laboratory.
6. ASTM D1633-17, Standard Test Methods for Compressive Strength of Molded Soil-Cement Cylinders.
7. Ayanoğlu S, 2019. Bir Yeraltı Kaya Tuzu Madenindeki Toz Maruziyet Risklerinin Değerlendirilmesi, İstanbul Yeni Yüzyıl Üniversitesi, Sağlık Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi.
8. Ayık Kılıç E, 2020. Kaya Tuzlarının Enjeksiyon Sıvıları Üzerindeki Etkileri, Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi (Basılmış).

9. Chegbeleh L.P, Yidana S.M, Nishigaki M, and Achampong F, 2014, Comparative Study on the Application of Ethanol–Bentonite Slurry and Salt–Bentonite Slurry as Effective Injection Materials for Barrier Sealing, Applied Clay Science, 87. 40-45.
10. Çelik S, 2017. An Experimental İnvestigation of Utilizing Waste Red Mud in Soil Grouting. KSCE Journal of Civil Engineering, 21 (4): 1191-1200.
11. Gökdemir A, 1999. Mikro Daneli Çimento Enjeksiyonu Uygulanmış Kum Örneklerinin İnceliğe Bağlı Mekanik ve Dayanım Özellikleri, Fen Bilimleri Enstitüsü. Niğde Üniversitesi, Yüksek Lisans Tezi.
12. İnal E, 2015. Zeminlerin Taşıma Gücünün Çimento Enjeksiyonu İle İyileştirilmesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Fırat Üniversitesi, Yüksek Lisans Tezi.
13. Kim T, Lee C, 2000. Deformation Behavior Changes Of Jointed Rocks By Cement Milk Grouting. ISRM International Symposium, Melbourne Australia.
14. Küçükaytan B, 2007. Masif Kaya Tuzunda Depo Tasarımı Amaçlı Kuramsal Yaklaşım ve Fiziksel Çalışmalar, Hacettepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi.
15. Popp T, Kern H, 2001. Evolution of Dilatancy and Permability in Rock Salt During Hydrostatic Compaction and Triaxial Deformation. Journal of Geophysıcal Research, 4061-4078.
16. Tan O, Gungormus G, Zaimoglu A. S, 2014. Effect of Bentonite. Fly Ash and Silica Fume Cement Injections on Uniaxial Compressive Strength of Granular Bases. KSCE Journal of Civil Engineering, 18 (6). 1650-1654.
17. Tunçdemir F, 2004. Temel Zeminlerinin Enjeksiyon Tekniğiyle İyileştirilmesi. Türkiye Mühendislik Haberleri, 430.
18. Yang D.Y, Luo J.-J, 2012. The Damage of Concrete Under Flexural Loading and Salt Solution. Construction and Building Materials, 36: 129-134.
19. Wakeley L.D, Burkes J.P, 1986. Distribution of Chloride in A Salt-Saturated Grout in Contact With Halite Rock. Cement and Concrete Research., 16 (3): 267-274.
20. Zaimoğlu A, 2003. Bentonit Uçucu Kül ve Silis Dumanı Katkılı Çimento Enjeksiyonu Karışımlarında Fiziksel ve Mekanik Özelliklerin Taguchi Optimizasyon Yöntemi ile İncelenmesi, Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi.