Afşin-Elbistan uçucu külü ve Bitlis volkanik tüfünün yüksek plastisiteli kile etkileri

Yıl 2025, Cilt: 40 Sayı: 2, 1249 - 1258

Ömür Çimen , Erhan Keleş

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1441636

Öz

Bu çalışmada Afşin-Elbistan termik santrali uçucu külünün ve Bitlis volkanik tüfünün yüksek plastisiteli killi zeminin stabilizasyonunda kullanımı araştırılmıştır. Çalışma iki aşamadan oluşturulmuştur. Birinci aşamada kile %5, %10, %15, %20, %25, %30 oranlarında uçucu kül ve %5, %10, %15, %20, %25 oranlarında volkanik tüf ayrı ayrı karıştırılmıştır. İkinci aşamada optimum %6 kireç ilave edilerek aynı katkı oranları için numuneler hazırlanmıştır. Kireç katkısız ve kireç katkılı bütün oranlar için Atterberg limitleri, standart proktor, serbest basınç ve sabit hacimli şişme deneyleri uygulanmıştır. Bu deneylerden yararlanılarak her bir katkı çeşidi için ideal katkı oranları bulunmuştur. Afşin-Elbistan uçucu külü için ideal katkı oranı %15, Bitlis volkanik tüfü için ise %10 olarak elde edilmiştir. Bu oranlar için hazırlanan numunelere 7, 14, 21, 90 ve 120 gün süresince kuru kür uygulanmıştır. Kür sonunda serbest basınç deneyleri yapılmıştır. Kür süresi arttıkça serbest basınç mukavemetinin kürsüz duruma göre arttığı belirlenmiştir. Kullanılan katkılar kilin şişme basıncını azaltmış, serbest basınç mukavemetini arttırmıştır. Bütün deney sonuçlarından, önerilen katkıların yüksek plastisiteli kil zeminlerin iyileştirilmesinde kullanılabileceği görülmüştür. Bu katkılar optimum kireç ile birlikte kullanıldığında stabilizasyon performansı daha da artmaktadır.

Anahtar Kelimeler

Kil zemin stabilizasyonu, kireç, Afşin-Elbistan uçucu külü, Bitlis volkanik tüfü

Kaynakça

• 1. Hemanth, T.R.S.S., Sharma, V., Strength and compaction behavior of copper slag stabilized soil, Materials Today: Proceedings, 93 (3), 505-509, 2023.
• 2. Bell, F., Engineering Treatment of Soils, CRC Press, 1993.
• 3. Abduljauwad, S.N., Treatment of calcareous expansive clays. In: Fly ash for Soil Improvement. ASCE Geotechnical Special Publication, 36, 100-115, 1993.
• 4. Petry, T.M., Little, D.N., Review of stabilization of clays and expansive soils in pavements and lightly loaded structuresdhistory, practice, and future. J. Mater. Civ. Eng. 14 (6), 447-460, 2002.
• 5. Barman, D., Dash, S.K., Stabilization of expansive soils using chemical additives: A review, Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 14, 1319-1342, 2022.
• 6. Janani, V., Ravichandran, P.T., Effect of calcined clay on the improvement of compaction, swell and microstructural characteristics of expansive soil, Heliyon 9, 19337, 2023.
• 7. Noaman, M.F., Khan, M.A., Ali, K., Jamal, A., Effect of fly ash on the shear strength of clay soil, Materials Today: Proceedings, 16 February 2023.
• 8. Zimar, Z., Robert, D., Zhou, A., Giustozzi, F., Setunge, S., Kodikara, J., Application of coal fly ash in pavement subgrade stabilisation: A review, Journal of Environmental Management, 312, 114926, 2022.
• 9. Zeynali, Y., Niroumand, H., Moayed, R.Z., Stabilizing cohesive soils with Micro- and Nano- fly ash as Eco-friendly Materials: An experimental study, Construction and Building Materials, 399, 132490, 2023.
• 10. Depaek, M.S., Rohini, S., Harini, B.S., Beulah Gnana Ananthi, G., Influence of fly-ash on the engineering characteristics of stabilised clay soil, Materials Today: Proceedings, 37, 2014–2018, 2021.
• 11. Coşkun E.B., Teymür B., The potential reuse of Marmara Sea dredged material in road construction, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 37 (1), 219-234, 2022.
• 12. Sengul, T., Akray, N, Vitosoglu, Y., Investigating the effects of stabilization carried out using fly ash and polypropylene fiber on the properties of highway clay soils, Construction and Building Materials, 400, 132590, 2023.
• 13. Jassim, N.W., Hassan, H.A., Mohammed, H.A., Utilization of waste marble powder as sustainable stabilization materials for subgrade layer, Results in Engineering, 14, 100436, 2022.
• 14. Beyene, A., Tesfaye, Y., Tsige, D., Sorsa, A., Wedajo, T., Experimental study on potential suitability of natural lime and waste ceramic dust in modifying properties of highly plastic clay, Heliyon, 8, 10993, 2022.
• 15. Prongmanee, N., Horpibulsuk, S., Dulyasucharit, R., Noulmanee, A., Boueroy, P., Chancharoonpong, C., Novel and simplified method of producing microbial calcite powder for clayey soil stabilization, Geomechanics for Energy and the Environment, 35, 100480, 2023.
• 16. Hemanth, T.R.S.S., Sharma, V., Strength and compaction behavior of copper slag stabilized soil, Materials Today: Proceedings, 93 (3), 505-509, 2023.
• 17. Cikmit, A.A., Tsuchida, T., Kang, G., Hashimoto, R., Honda, H., Particle-size effect of basic oxygen furnace steel slag in stabilization of dredged marine clay, Soils and Foundations, 59, 1385–1398, 2019.
• 18. Shekhawat, A.S., Tiwari, S.K., Rathore, P., Effect of sandstone slurry waste on the geotechnical properties of clay subgrade, Materials Today: Proceedings, 21 July 2023.
• 19. Chen, R., Cai, G., Dong, X., Pu, S., Dai, X., Duan, W., Green utilization of modified biomass by-product rice husk ash: A novel eco-friendly binder for stabilizing waste clay as road material, Journal of Cleaner Production, 376, 134303, 2022.
• 20. Kumar, M., Clay soil stabilization by utilizing secondary lime and rubber tire powder, Materials Today: Proceedings, 37, 3471–3474, 2021.
• 21. Khajeh, A., Chenari, R.J., Payan, M., MolaAbasi, H., Assessing the effect of lime-zeolite on geotechnical properties and microstructure of reconstituted clay used as a subgrade soil, Physics and Chemistry of the Earth, 132, 103501, 2023.
• 22. Şadoğlu E., Çalik Ü., Permeability of high plasticity clayey soil stabilized with lime and perlite, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University 35 (2) 551-561, 2020.
• 23. Boardman, D.I., Glendinning, S., Rogers, C.D.F., Development of stabilisation and solidification in lime-clay mixes, Geotechnique 50 (6), 533-543, 2001.
• 24. Çimen, Ö., Keleş, E., Yüksek plastisiteli bir kilin mühendislik özelliklerine uçucu kül ve kireç katkılarının etkisi, İleri Mühendislik Çalışmaları ve Teknolojileri Dergisi, 1 (2), 80-90, 2020.
• 25. Öksüz, K., Afşin – Elbistan Termik Santralı Uçucu Külünün Zemin Stabilizasyonunda Kullanılması, Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 91s, Adana, 2006.
• 26. Helvacı, C., Alaca, O., Bigadiç borat yatakları ve çevresinin jeolojisi ve mineralojisi. MTA Dergisi, 113, 61-92, 1991.
• 27. ASTM D854, Standard Test Methods for Specific Gravity of Soil Solids by Water Pycnometer, ASTM, Pennsylvania, 2010.
• 28. ASTM D1140, Standard Test Methods for Determining the Amount of Material Finer than 75-μm (No. 200) Sieve in Soils by Washing, West Conshohocken, PA, 2017.
• 29. ASTM D422, Standard Test Method for Particle- Size Analysis of Soils, West Conshohocken, PA, A.B.D., 2014.
• 30. ASTM D4318, Standard Test Methods for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils, ASTM, Pennsylvania, 2010.
• 31. ASTM D698, Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Standard Effort, ASTM, Pennsylvania, 2007.
• 32. ASTM D2166/D2166M-16, Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength of Cohesive Soil, West Conshohocken, PA, 2016.
• 33. Kalay, E., Sıkıştırılmış Yüksek Plastisiteli Kil Zemin Sstabilizasyonunda Pomza, Mermer Tozu ve Kirecin Kullanılması. Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen bilimleri Enstitüsü, 54, Isparta, 2010.
• 34. Keleş, E., Bitlis pomzası, Bitlis Volkanik Tüfü, Afşin- Elbistan Uçucu Külü ve Kirecin Yüksek Plastisiteli Kile Olan Etkisi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen bilimleri Enstitüsü, 124, Isparta, 2020.
• 35. Lambe, T.W., Soil Stabilization, In: A Leonards, G. (Ed.) Foundation Engineering, McGraw Hill Book Co., 1962. 36. Hilt, G.H., Davidson, D.T., Lime fixation on clayey soils, Highw. Res. Board Bull, 262, 20-32. 1960.
• 37. Binal, A., The effects of high alkaline fly ash on strength behaviour of a cohesive soil, Advances in Materials Science and Engineering, 4, 1-11, 2016.
• 38. Gissele, S.R., Effect of lime on the mechanical response of a soil for use in unpaved forest roads, Acta Sci. Technol., 42, 2020.
• 39. Sharma, N.K., Swain, S.K., Sahoo, U.C., Stabilization of a clayey soil with fly ash and lime: a micro level investigation. Geotech. Geol. Eng. 30, 1197–1205, 2012.
• 40. Toda, K., Sato, H., Weerakoon, N., Otake, T., Nishimura, S., Sato, T., Key factors affecting strength development of steel slag-dredged soil mixtures. Minerals 8, 174, 2018.
• 41. Subhashree, S., Geo-Engineering Properties of Lime Treated Plastic Soils, Thesis, National Institute of Technology Rourkela, Rourkela-769008, Orissa, India, 2014.
• 42. Deka, S., Dash, S.K., Sreedeep, S., Strength of lime-treated fly ash using bentonite. Geotech. Eng., 46, 73-81, 2015.
• 43. Sivapullaiah, P.V., Prashanth, J.P., Sridharan, A., Effect of delay between mixing and compaction on strength and compaction parameters of fly ash, Geotech. Eng. Bull., 7 (4), 277-285, 1998.
• 44. Kang, G., Tsuchida, T., Athapaththu, A.M.R.G., Strength mobilization of cement-treated dredged clay during the early stages of curing, Soils and Foundations, 55 (2), 375-392, 2015.
• 45. Fırat S., Cömert A., Curing time effects on CBR of stabilized kaoline with fly ash, lime and cement, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 26 (4), 720-730, 2011.