Yol Altındaki Killi Bir Zeminin Uçucu Kül ile İyileştirilmesinin Karayolu Üstyapısına ve Maliyetine Etkileri

Abstract

Bu çalışmada, F sınıfı uçucu kül (UK) ile iyileştirilen killi bir yol taban zemininin karayolu üstyapı kalınlığına ve maliyetine etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla, kil zemine ağırlıkça %5, %10, %15, %20 oranlarında UK ilave edilerek karışım numuneleri hazırlanmıştır. Hazırlanmış olan numuneler homojen bir şekilde karıştırıldıktan sonra sıkıştırma, serbest basınç ve Kaliforniya Taşıma Oranı deneylerine tabi tutularak en yüksek dayanımı veren UK oranı belirlenmiştir. Bu oran esas alınarak, karayolu üstyapı projelendirilmesinde kullanılan American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO 1986) yöntemi ile UK katkılı kil zeminin esnek ve rijit kaplamalarda sırasıyla Esneklik Modülü (MR) ile Yatak Katsayısı (k) parametreleri, her iki üstyapı için tabaka kalınlıkları ve maliyet hesaplamaları araştırılmıştır. Deneysel çalışma sonucunda; uçucu kül katkısı ile kil zeminin serbest basınç dayanımında iyileşme olduğu ve maksimum dayanıma %10 UK oranında ulaşıldığı görülmüştür. Araştırma sonucunda, yol taban zemininin %10 UK ile iyileştirilmesi durumunda zemin MR değerinin %367,47; k değerinin ise %140,68 oranında artış gösterdiği belirlenmiştir. Sonuç olarak, saf killi zemine kıyasla, %10 UK ile iyileştirilen killi bir zemin üzerine inşa edilecek 1 km uzunluğundaki bir yolda, esnek ve rijit üstyapı maliyetlerinin sırasıyla %37,45 ve %28,92 gibi önemli oranlarda azaldığı tespit edilmiştir.

Keywords

• Killi Zemin
• Uçucu Kül
• Zemin Dayanımı
• Esnek Üstyapı
• Rijit Üstyapı;
• Maliyet Üstyapı

The Effects of The Improvement of a Clay Soil under The Road With Fly Ash on The Road Superstructure and Cost

Abstract

In this study, the effects of a Clay Road base soil improved by Class F fly ash (FA) on highway pavement thickness and costs were investigated. For this purpose, mixture samples were prepared by adding 5%, 10%, 15%, 20% by weight of FA to clay soil. After homogenously mixing the prepared samples, compaction, unconfined compression and California Bearing Ratio (CBR) tests were performed to determine the FA rate which gives the highest strength. Based on this ratio, the American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO 1986) method used in the design of highway pavement was investigated in terms of Elasticity Module (MR) and Bed Coefficient (k) parameters, layer thicknesses and cost calculations for both pavements in flexible and rigid pavements, respectively. As a result of the experimental study; it has been observed that the unconfined compression strength of the clay soil has improved and the maximum strength has been reached at a rate of 10% FA with the addition of fly ash. As a result of the research, if the road base soil is improved by 10% FA, the soil MR value is 367.47% and the k value increased by 140.68%. As a result, it was found that, compared to the pure clay soil, on a 1 km long road to be constructed on a clay soil that was improved by 10% FA, the costs of flexible and rigid pavements decreased significantly by 37.45% and 28.92% respectively.

Keywords

• Clay Soil
• Fly Ash
• Soil Strength
• Flexible Pavement
• Rigid Pavement
• Cost Calculation

References

1. Arulrajah, A., Mohammadinia, A., Horpibulsuk, S., Samingthong, W. (2016). Influence of class F fly ash and curing temperature on strength development of fly ash-recycled concrete aggregate blends. Construction and Building Materials, 127, 743-750.
2. Brooks, R.M. (2009). Soil Stabilization with Fly Ash and Rice Husk Ash. International Journal of Research and Reviews in Applied Sciences, 209- 217.
3. Ferguson, G. (1993). Use of Self-Cementing Fly Ashes As A Soil Stabilization Agent, Fly Ash for Soil Improvement. Geoteehnical Special Publication, 1- 15.
4. Hausman, M.R. (1990). Engineering Principles of Ground Modification. International Edition, 321-335.
5. İnan, G., Sezer A., Ramyar, K., Yılmaz, H.R. (2005). Değişik Uçucu Küllerin Yüksek Plastisiteli Kilin Serbest Basınç Dayanımına Etkisi. Selçuk Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi, 1-4.
6. Jiang, Z.G., Zhao, Y. (2015). Mechanism and Optimal Application of Chemical Additives for Accelerating Early Strength of Lime-Fly ash Stabilized Soils. Journal of Wuhan University of Technology-Materials Science Edition, 110-112.
7. Kök, B.V., Yılmaz, M. ve Geçkil, A. (2012). Çimento Stabilizasyonlu Zeminin Esnek Üstyapı Maliyetine Etkisi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 165-172.
8. Mollamahmutoğlu, M., Yılmaz, Y. ve Güngör, A.G. (2009). Effect of a Class C Fly Ash on the Geotechnical Properties of an Expansive Soil. International Journal of Engineering Research-Development, 1-6.

9. Silitonga, E., Levacher, D. ve Mezazigh, S. (2009). Effects of the Use of Fly Ash as a Binder on the Mechanical Behaviour of Treated Dredged Sediments. Environmental Technology, 799-807.
10. Taş, M., Fidan, D., ve Yılmaz, F. (2018). Uçucu Kül ve Bayburt Taşı ile Zemin Stabilizasyonu. Bayburt Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 9-14.
11. Wasti, Y. (1990). Uçucu Küllerin Geoteknik Özellikleri ve Kullanım Olanakları. İMO Teknik Dergi, 177-188.
12. Çakılcıoğlu, İ. (2007). Yüksek Plastisiteli Killerin Stabilizasyonu. Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya.
13. Erşan, H. (1996). Uçucu Küllerin Siltli Zeminlerin Kayma Mukavemeti Üzerine Etkisi. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
14. Kılıç, G. (2008). Çimento ile Zemin Stabilizasyonu. Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
15. Kavak, A. (1996). The Behavior of Lime Stabilized Clays under Cyclic Loading. Doktora Tezi, Boğaziçi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
16. Öntürk, K. (2011). Zemin İyileştirmesinde Polisaj, Kireç ve Uçucu Külün Kullanımı. Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya.
17. Savran, K.Z. (1988). Stabilization of Cohesive Soils with Fly Ash. Yüksek Lisans Tezi, Orta Doğu Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
18. Taşçı, G. (2011). Problemli Kil Zeminin Geoteknik Özelliklerine Silis Dumanı ve Kireç Katkısının Etkisi. Yüksek Lisans Tezi, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir.
19. Aksoy, H.S., Yılmaz, M., Akarsu, E.E. (2007). Killi Zeminin Tunçbilek Uçucu Külü Kullanılarak Stabilizasyonu, 2’nci Geoteknik Sempozyumu.
20. Erdoğan, T.Y. (1993). Atık Hammaddelerin İnşaat Endüstrisinde Kullanımı, Endüstriyel Atıkların İnşaat Sektöründe Kullanımı Sempozyumu.
21. Goméz G.P., Bastida M.J.G., and Ruge C.J.C. (2019). Soil stabilization with lime and fly ash, Colombia Congreso Internacional.
22. Mitchell, J.K. (1981). Soil Improvement-State of the Art Report. In Proc., 11th Int. Conf.
23. Tan, O., İyisan R. (1996). Uçucu Kül ile Zemin Stabilizasyonu, ZMTM 6’ncı Ulusal Kongresi.
24. Van Impe, W.F. (1989). Soil Improvement Techniques and Their Evolution. Aa Balkema Rotterdam Conf.
25. Yılmaz, F. (2016). Zemin Stabilizasyonunda Uçucu Kül Kullanımı, 3rd Alanya International Symposium.
26. http://www.birimfiyat.net, 2018...........................................................
27. American Association of State Highway and Transportation Officials, AASHTO Guide for Design of Pavement Structures. Washington, D.C.:1986.
28. ASTM C 618, (1991). Specification for Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for use as a mineral admixture in Portland Cement Concrete, ASTM.