Effects of liquefied PET bottle wastes on physical properties of fine-grained soils

Abstract

Millions of PET bottle wastes occur in the world. These wastes are used as additives in different ways in solid form in many areas However, using PET bottle waste in solid form limits their usability in some areas (geotechnics, building materials). In this study, the effect of liquefied PET bottle waste(LPBW) on some physical and mechanical properties of fine-grained soil was investigated. For this purpose, Atterberg Limits (wL, wP) and unconfined compressive strength tests were carried out with the samples prepared by adding different ratios (5%, 10%, 15% and 20%) to the mixing liquid of the fine-grained soil, which was turned into viscous liquid PET bottle wastes. From the results of the experiments carried out in the laboratory, it has been shown that adding liquefied PET bottle waste material to the mixing water at a rate of up to 5% increases the unconfined compressive strength. In addition, it was determined that the workability of fine grained soils increased with the increase of liquefied PET bottle waste added to the mixing water.

Keywords

• PET bottle
• Waste
• Fine grained soil
• Waste utilization

Sıvılaştırılmış PET şişe atıklarının ince taneli zeminlerin fiziksel özellikleri üzerindeki etkileri

Öz

Dünya’da çevresel sorunlara yol açan milyonlarca adet PET şişe atığı ortaya çıkmaktadır. PET şişe atığı katı formda farklı şekillerde katkı malzemesi olarak değerlendirilmektedir. Ancak PET şişe atıklarını katı halde değerlendirmek bazı alanlarda(geoteknik, yapı malzemesi) kullanılabilirliklerini sınırlı kılmaktadır. Bu nedenle çalışmada sıvılaştırılmış PET şişe atıklarının(SPŞA), ince taneli zeminin bazı fiziksel ve mekanik özellikleri üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Viskoz sıvı haline getirilen PET şişe atıkları ince taneli zeminin karışım sıvısına farklı oranlarda (%5, %10, %15 ve %20) ilave edilerek hazırlanan numuneler ile Atterberg Limitleri (wL, wP) ve serbest basınç mukavemeti deneyleri yapılmıştır. Laboratuvarda yapılan deney sonuçlarından sıvılaştırılmış PET şişe atık malzemesinin %5 oranına kadar karışım suyuna ilave edilmesi serbest basınç mukavemetini artırdığını göstermiştir. Ayrıca karışım suyuna ilave edilen sıvılaştırılmış PET şişe atık oranının artması ile ince taneli zeminlerin işlenebilirliğinin arttığı belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• PET şişe
• Atık
• İnce taneli zemin
• Atık değerlendirme

References

1. [1] Zaimoglu AS. “Freezing–thawing behavior of fine-grained soils reinforced with polypropylene fibers”. Cold Regions Science and Technology, 60(1), 63-65, 2010.
2. [2] Yarbaşı N. “Atık lastik parçaları ile güçlendirilmiş killi zeminlerin donma-çözülme davranışı”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 22(6), 559-562, 2016.
3. [3] Çimen Ö, Günaydın Hİ, Keskin, SN. “Yüksek plastisiteli kil zeminin mühendislik özelliklerine inşaat atıklarının etkisi”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 23(3), 250-253, 2017.
4. [4] Hadi SS, Bayat M, Mousivand M, Saadat M. “Freeze–thaw durability of cement-stabilized soil reinforced with polypropylene/basalt fibers”. Journal of Materials in Civil Engineering, 33(9), 04021232, 2021.
5. [5] Alpyürür M, Şenol A. “Yüzeysel zemin iyileştirmesinde yeni bir malzeme olarak atık gazbeton kullanımı”. Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 9(2), 168-178, 2018.
6. [6] Vural İ. “İnşaat yıkıntı atıklarının zemin iyileştirmesinde kullanılabilirliği”. Academic Platform Journal of Engineering and Science, 7(1), 1-6, 2019.
7. [7] Diallo ML, Ünsever YS. “İnşaat yıkıntı atığı ve kireçle kil zeminin stabilizasyonu üzerine deneysel bir çalışma”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 26(6), 1030-1034, 2020.
8. [8] Saygılı A. “Kaolen türü killi zeminlerin dayanım özelliklerinin melamin formaldehit sıvı polimeri kullanarak iyileştirilmesi”. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 4(2), 133-139, 2018.

9. [9] Lim A, Atmaja PC, Rustiani S. “Bio-mediated soil improvement of loose sand with fungus”. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 12(1), 180-187, 2020.
10. [10] Rai AK, Singh G, Tiwari AK. “Comparative study of soil stabilization with glass powder, plastic and e-waste: A review”. Materials Today: Proceedings, 32, 771-776, 2020.
11. [11] Öntürk K. Zemin İyileştirmesinde Polisaj, Kireç ve Uçucu Külün Kullanımı. Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi, Sakarya, Türkiye, 2011.
12. [12] Tayyar AE, Üstün, S. “Geri kazanılmış Pet'in kullanımı”. Pamukkale University Journal of Engineering Sciences, 16(1), 53-62, 2010.
13. [13] Çınar ME. Atık Pet ve Mermer Tozunun Kompozit Malzeme Üretiminde Değerlendirilmesi. Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi, Elazığ, Türkiye, 2016.
14. [14] Hassani A, Ganjidoust H, Maghanaki AA. “Use of plastic waste (poly-ethylene terephthalate) in asphalt concrete mixture as aggregate replacement”. Waste Management & Research, 23(4), 322-327, 2005.
15. [15] Movilla-Quesada D, Raposeiras AC, Olavarría J. “Effects of recycled polyethylene terephthalate (PET) on stiffness of hot asphalt mixtures”. Advances in Civil Engineering, 2019. https://doi.org/10.1155/2019/6969826
16. [16] Farah RE. Performance Evaluation of Problematic Soils Reinforced with Plastic Wastes. MSc Thesis, Eastern Mediterranean University, Antalya, Türkiye, 2015.
17. [17] Zukri A, Nazir R, Mender FN. “An experimental study on stabilization of Pekan clay using polyethylene and polypropylene”. IGNITE-AICCE’17, Penang, Malaysia, 8-9 August 2017.
18. [18] Peddaiah S, Burman A, Sreedeep S. “Experimental study on effect of waste plastic bottle strips in soil improvement”. Geotechnical and Geological Engineering, 36(5), 29072920, 2018.
19. [19] Ilieş NM, Farcaş VS, Mureşan OC, Gherman MC, Chiorean VF. “Soil Improvement with Polyetylene Waste Materials in order to Improve Mechanical Parameters”. SGEM 2017 International Multidisciplinary Scientific GeoConference, Albena, Bulgaria, 29 June-5 July 2017.
20. [20] Vidales JMM, Hernández LN, López JIT, Flores EEM, Hernández LS. “Polymer mortars prepared using a polymeric resin and particles obtained from waste pet bottle”. Construction and Building Materials, 65, 376-383, 2014.
21. [21] Türk Standardları Enstitüsü. “İnşaat Mühendisliğinde Zemin Laboratuar Deneyleri-Bölüm 1: Fiziksel Özelliklerin Tayini”. Ankara, Türkiye, TS 1900-1, 2006.
22. [22] ASTM International. “Standard Test Methods for Identification and Classification of Dispersive Clay Soils by the Pinhole Test”. West Conshohocken, PA, USA, ASTM D4647/D4647M-13, 2020.
23. [23] ASTM International. “Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength of Cohesive Soil”. West Conshohocken, PA, USA, ASTM D2166/D2166M-16, 2016.