Freezing-Thawing and Wetting-Drying Behavior of Clayey Soil Stabilized with Lime and Silica Fume

Öz

Soil stabilization is defined as improving the physical, chemical, hydraulic and mechanical properties of soils that are insufficient in terms of engineering properties. In this study, stabilization of high plasticity clayey soil with silica fume and lime was investigated to examine strength and durability behavior of stabilized soil. The test samples were prepared by adding 5%, 10%, 15% and 20% of silica fume, without lime and with 6% lime to the natural soil which is a high plasticity clay (CH) according to the Unified Soil Classification System. The curing time is 7 and 28 days. At the end of these curing periods, unconfined compressive strength tests were performed. After 28 days of curing, 12 wetting-drying and freezing-thawing cycles were completed and durability behavior of the samples were examined. In the light of the obtained data, it was determined that SLS samples containing silica fume and lime had higher strength values than SL samples containing only lime. Silica fume increase the strength values after curing periods and has positive effects on the soil durability in terms of freezing-thawing test.  

Anahtar Kelimeler

• Soil stabilization,lime,silica fume,freezing-thawing,wetting-drying

Kireç ve Silis Dumanı ile Stabilize Edilen Killi Zeminin Donma-Çözülme ve Islanma Kuruma Davranışı

Öz

Zemin stabilizasyonu, mühendislik özellikleri açısından yetersiz olan zeminlerin fiziksel, kimyasal, hidrolik ve mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi olarak tanımlanmaktadır. Bu çalışmada, silis dumanı ve kireçle stabilize edilmiş yüksek plastisiteli killi bir zeminin dayanım ve durabilite davranışı incelenmiştir. Test numuneleri, Birleştirilmiş Zemin Sınıflandırma Sistemi’ne göre yüksek plastisiteli bir kil (CH) olan doğal zemine kireçsiz ve %6 kireçli olarak % 5,% 10,% 15 ve% 20 silis dumanı eklenerek hazırlanmıştır. Hazırlanan numunelerin kür süresi 7 ve 28 gündür. Bu kür sürelerinin sonunda, serbest basınç dayanımı testi yapılmıştır. 28 günlük kür süresinin ardından 12 ıslanma-kuruma ve donma-çözülme döngüsü tamamlanmış ve numunelerin davranışları incelenmiştir. Elde edilen veriler ışığında, silis dumanı ve kireç içeren SLS örneklerinin sadece kireç içeren SL örneklerinden daha yüksek dayanım değerlerine sahip olduğu tespit edilmiştir. Silis dumanı, kür sürelerinin ardından dayanım değerlerini arttırmıştır ve donma-çözülme testi açısından zemin durabilitesi üzerinde olumlu etkilere sahiptir. 

Anahtar Kelimeler

• Zemin stabilizasyonu,kireç,silis dumanı,donma-çözülme,ıslanma-kuruma

Kaynakça

1. Aytekin, M. (2004). “Deneysel Zemin Mekaniği”, Teknik Yayınevi, Ankara.
2. Balta, İ. 1984. "Doğu Karadeniz Bölgesi topraklarının çimento ve kireçle stabilizasyonu", PhD. Thesis, Karadeniz Technical University, Graduate Institute of Natural and Applied Sciences, Trabzon.
3. Bell, F. G. 1996. “Lime stabilization of clay minerals and soils”, Engineering Geology, 42 (4), 223-237.
4. Calik, U. and Sadoglu, E. 2014a. “Classification, shear strength, and durability of expansive clayey soil stabilized with lime and perlite”, Natural Hazards, 71 (3), 1289-1303.
5. Calik, U. and Sadoglu, E. 2014b. “Engineering properties of expansive clayey soil stabilized with lime and perlite”, Geomechanics and Engineering, 6 (4), 403-418.
6. Celik, E. and Nalbantoglu, Z. 2013. “Effects of ground granulated blastfurnace slag (GGBS) on the swelling properties of lime-stabilized sulfate-bearing soils”, Engineering Geology, 163, 20-25.
7. Demir, E. 2019. “Yüksek plastisiteli kil stabilizasyonunda silis dumanı ve mermer atıklarının kireçle beraber kullanılabilirliğinin araştırılması”, M. Sc. Thesis, Bayburt University, Graduate Education Institute, Bayburt.
8. Erdoğan, T. Y. (2003). “Admixtures for Concrete”, Middle East Technical University Press, Ankara.

9. Eren, S. and Filiz, M. 2009. “Comparing the conventional soil stabilization methods to the consolid system used as an alternative admixture matter in Isparta Darıdere material”, Construction and Building Materials, 23, 2473-2480.
10. Ghabaee, S. 2015. “Kireç ile Stablize Edilmiş Bentonitin Kür Süresinin Mukavemet Üzerindeki Etkisi” M. Sc. Thesis, İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, İstanbul.
11. Kukko, H. 2000. “Stabilization of clay with inorganic by-products”, Journal of Materials in Civil Engineering, 12 (4), 307-309.
12. Ladd, C.C., Moh, Z.C. and Lambe, T.W. 1960. “Recent Soil-Lime Research at the Massachusetts I.T.”, Hihgway Research Board, 262, pp. 64-85.
13. Malhatra, V. M. (1997). "Mineral admixtures. concrete construction engineering handbook" Nawy Edward G.CRC Press, New York.
14. Okucu, A. 1998. "Bigadiç ve Turnatepe (Balıkesir) Yörelerindeki Zeolitik ve Perlitik Tüflerin Puzolanik Özellikleri”, PhD. Thesis , Balıkesir University, Institute of Science, Balıkesir.
15. Ola, S. A. 1978. “The geology and geotechnical properties of the black cotton soils of Northeastern Nigeria”, Engineering Geology, 12, 375-391.
16. Yılmaz, F. 2015. “Tüfit taşların zemin stabilizasyonunda kireçle birlikte kullanılabilirliğin standart deneyler ve bilgisayarlı tomografi tekniği ile araştırılması”, PhD. Thesis, Karadeniz Technical University, Graduate Institute of Natural and Applied Sciences, Trabzon.
17. Yilmaz, F. and Fidan, D. 2017. “Effect of wetting-drying cycles on volumetric stability of clayey soil stabilized with lime and perlite”, European Journal of Technique, 7 (2), 207-218.
18. Yilmaz, F. and Fidan, D. 2018. “Influence of freeze-thaw on strength of clayey soil stabilized with lime and perlite”, Geomechanics and Engineering, 14 (3), 301-306.
19. Yilmaz, F. and Yurdakul M. 2017. “Evaluating of marble dust for soil stabilization”, Acta Physica Polonica A, 132, 710-711.
20. Yilmaz, F., Kamiloglu, H. A. and Sadoglu, E. 2015. “Soil stabilization with using waste materials against freezing thawing effect”, Acta Physica Polonica A, 128, 392-394.