Farklı Katkı Maddeleri ile İyileştirilmiş Kil Zeminin Donma-Çözülme Davranışının Konsolidasyona Etkisi

Öz

Bu çalışmada, yüksek plastisiteli kil zeminin konsolidasyon davranışı ve donma-çözülme çevrimleri sonrasındaki mühendislik özellikleri, kiremit tozu ve akasya zamkı katkıları kullanılarak deneysel olarak araştırılmıştır. Bu kapsamda, doğal kil zemine kuru ağırlığının %3’ü oranında kiremit tozu, %1’i oranında akasya zamkı ve her iki katkının birlikte kullanıldığı farklı karışım kombinasyonları ilave edilmiştir. 5 günlük kür süreci sonrasında numuneler, 1, 3, 5 ve 10 tekrarlı donma-çözülme çevrimleri uygulanmıştır. Kullanılan katkı malzemelerinin ve donma-çözülme etkisinin, zeminin konsolidasyon katsayısı ile hacimsel sıkışma katsayısı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Katkı uygulamaları sonucunda konsolidasyon katsayısında görülen artış, zeminin konsolidasyon sürecini daha hızlı tamamlamasını sağlarken; hacimsel sıkışma katsayısındaki azalma, uygulanan yükler altında zeminin daha düşük sıkışabilirlik sergilediğini göstermiştir. Bu değişimler, zeminin aşırı oturma eğiliminin azaltılması ve donma-çözülme çevrimleri sırasında oluşabilecek yapısal bozulmaların sınırlandırılması açısından olumlu bir gelişme olarak değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, kiremit tozu ve akasya zamkı katkılarının hem donma-çözülme öncesinde hem sonrasında kil zeminin konsolidasyon davranışı üzerinde iyileştirici etki oluşturduğu belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Zemin iyileştirme
• Atık
• Donma-çözülme
• Konsolidasyon
• Sürdürülebilirlik

Effect of Freeze-Thaw Behavior on Consolidation of Clay Soil Improved with Different Additives

Öz

In this study, the consolidation behavior and post-freeze-thaw engineering properties of high plasticity clay soil were experimentally investigated using brick dust and acacia gum additives. Within this scope, brick dust at 3% and acacia gum at 1% of the dry weight, along with various mixture combinations utilizing both additives together, were added to the natural clay soil. Following a 5-day curing period, the samples were subjected to 1, 3, 5, and 10 freeze-thaw cycles. The effects of the additive materials and freeze-thaw action on the coefficient of consolidation and the coefficient of volume compressibility of the soil were examined. The increase observed in the coefficient of consolidation as a result of the additive applications enabled the soil to complete its consolidation process more rapidly; meanwhile, the decrease in the coefficient of volume compressibility indicated that the soil exhibited lower compressibility under applied loads. These changes were considered a positive development in terms of reducing the excessive settlement tendency of the soil and limiting the structural deterioration that may occur during freeze-thaw cycles. In conclusion, it was determined that brick dust and acacia gum additives have an improving effect on the consolidation behavior of clay soil both before and after freeze-thaw cycles.

Anahtar Kelimeler

• Soil İmprovement
• Waste
• Freeze–thaw
• Consolidation
• Sustainability

Kaynakça

1. 1. Javed, S.A. & Chakraborty, S. (2020). Effects of waste glass powder on subgrade soil ımprovement. World Scientific News, 30-42
2. 2. Tunç, U., Bağrıaçık, B. ve Yıldız, A. (2021). Akasya zamkı (arabik gam) ile iyileştirilen nehir kumu ve geri dönüştürülmüş kumun mühendislik özelliklerinin araştırılması. Çukurova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 36(2), 571-579.
3. 3. Güven, B., Günek, Ş. ve Kurt Albayrak, Z.N. (2023). Kilin mukavemeti ve donma-çözülme sonrası mukavemeti üzerinde biyopolimer ve lif katkısının ortak etkisinin araştırılması. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 26(4), 951-961.
4. 4. Orman, A. (2021). Düşük ve yüksek plastisiteli kil zeminlerde yüksek fırın cürufu, mermer tozu ve polipropilen fiberin zemin iyileştirilmesine katkısının incelenmesi. Yüksek lisans tezi. Necmettin Erbakan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.
5. 5. Teber, D. ve Akoğuz, H. (2024). Kireç ve sodyum aljinat biyopolimeri ile iyileştirilen yüksek plastisiteli kil zeminin donma-çözülme özelliklerinin araştırılması. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, 14(3), 1371-1383.
6. 6. Tunç, U., Bağrıaçık, B., Aslan, H., Altay, G. ve Şenol, A. (2022). Arabik gam katkılı doğal kil zeminin konsolidasyon sonuçlarının değerlendirilmesi. Çukurova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 37(3), 731-740.
7. 7. Poyraz, S. ve Ural, N. (2022). Atık porselen karonun (APK) kil zeminlerin fiziksel ve mekanik özelliklerine etkisi. Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 9(2), 771-782.
8. 8. Yılmaz, F. (2020). Uçucu kül ve mermer tozu katkılarının zeminin stabilizasyonuna ve donma-çözülmesine etkisinin araştırılması. Academic Platform Journal of Engineering and Science, 8, 56-61.

9. 9. Aksoy, H. S. ve Yıldırım, A. (2023). PPF lifi ve PET talaşı ile güçlendirilmiş kaolin kilinin kayma mukavemetinin incelenmesi. Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi, 13(2), 266-275.
10. 10. Bağrıaçık, B. & Güner, E.D. (2020). An experimental investigation of reinforcement thickness of improved clay soil with drinking water treatment sludge as an additive. KSCE Journal of Civil Engineering, 24(12), 3619-3627.
11. 11. Singh, A., Ratre, D., Shrisant, T., Kerketta, A., Chandrakar, D. & Garg, A.K. (2024). Utilization of waste rubber tyre in soil stabilization. International Journal of Scientific Research in Engineering & Technology, 4(2), 138-141.
12. 12. Uçkaç, A.T., Rahat, E. ve Eskişar Tefçi, T. (2024). Atık cam katkılı bir zemin geopolimerizasyonu. 19. Ulusal Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği Konferansı Bildiriler Kitabı, 1-10. Ankara, Türkiye, Hacettepe Üniversitesi.
13. 13. Chavan, P., Nawalkar, D., Pakhale, P., Khajone, K., Solanke, R., Dharpal, K. & Saraf, S. S. (2025). Stabilization of clayey soil by using wastes materials. International Journal of Scientific Research in Engineering and Management (IJSREM), 9(4), 1-9.
14. 14. TS 1900-1. (2006). İnşaat mühendisliğinde zemin laboratuvar deneyleri - Bölüm 1: Fiziksel özelliklerin tayini. Türk Standardları Enstitüsü, 112, 99.
15. 15. Özbahçeci Gökdeniz, İ. (2024). Donma-çözülme etkisi altındaki farklı katkılar ile iyileştirilen kil zeminlerin geoteknik açıdan değerlendirilmesi. Yüksek lisans tezi. Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.
16. 16. Özbahçeci Gökdeniz, İ. ve Bağrıaçık, B. (2024). Kiremit tozu ve biyopolimerle iyileştirilmiş kil zeminin mukavemet parametrelerinin incelenmesi. Çukurova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 39(3), 771-784.
17. 17. TS 1900-2. (2006). İnşaat mühendi̇sli̇ği̇nde zemi̇n laboratuvar deneyleri̇ - Bölüm 2: Mekani̇k özelli̇kleri̇n tayi̇ni̇. Türk Standartları Ensti̇tüsü, 112, 64.
18. 18. İbiş, N., Artuk, F., Zaimoğlu, A.Ş. ve Oltulu, M. (2025). Sıvılaştırılmış PET atıklarıyla iyileştirilen kil zeminlerin kıvam limitleri ve donma-çözülme davranışının incelenmesi. Ege 14. Uluslararası Uygulamalı Bilimler Konferansı Bildiri Kitabı, 262-272.
19. 19. Othman, M.A. & Benson, C.H. (1993). Effect of freeze-thaw on the hydraulic conductivity and morphology of compacted clay. Canadian Geotechnical Journal, 30(2), 236-246.
20. 20. Zaimoğlu, A.Ş., Hattatoğlu, F. ve Akbulut, R.K. (2013). Yüke maruz ince daneli zeminlerin donma-çözülme davranışı. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 19(3), 117-120.